系統背景

　　“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標建議中提出了關于加快數字化發(fā)展的要求：發(fā)展數字經濟，推進數字產業(yè)化和產業(yè)數字化，推動數字經濟和實體經濟深度融合，打造具有競爭力的數字產業(yè)集群。

　　《國務院辦公廳關于健全生態(tài)保護補償機制的意見》中指出：完善全國重要江河湖泊水功能區(qū)、跨省流域斷面水量水質國家重點監(jiān)控點位布局和自動監(jiān)測網絡，制定和完善監(jiān)測評估指標體系。研究建立生態(tài)保護補償統計指標體系和信息發(fā)布制度。

　　河長制六大任務中提出：加強河庫水環(huán)境綜合整治，推進水環(huán)境治理網格化和信息化建設，建立健全水環(huán)境風險評估排查、預警預報與響應機制。

　　地表水監(jiān)管系統現狀

　　隨著人們的環(huán)保意識逐漸增強，傳統的地表水監(jiān)管系統和整治方式已經不能夠很好地適應發(fā)展需求。地表水污染監(jiān)管系統的缺陷、發(fā)生污染后應急的滯后性使相關河流生物群體受到傷害的風險增加;由于監(jiān)測數據缺乏導致剛性約束機制和追責賠償條款的缺乏，使“上游排污、下游遭殃”的事件頻頻上演;監(jiān)測系統的不完善使不少區(qū)域“河長”進行工作遭遇瓶頸，造成水質、環(huán)境衛(wèi)生不達標問題，給國家和人民造成損失。

　　公共事件舉例

江蘇靖江水污染事件：因企業(yè)犯罪式排放、傾倒危廢行為，造成江蘇省靖江市因飲用水水源地水質異常停止供水，全市近70萬人的生產、生活因此受影響，并引發(fā)了搶水潮。

(素材來源于網絡，侵權必刪)

安徽池州河水被污染事件：因化工園違規(guī)排污，污染灌溉水源，這些水中含有大量有毒物質，造成安徽省池州市東至縣香隅鎮(zhèn)里的數千畝農田變成了荒地。

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江蘇萬畝大閘蟹絕收事件：上游嚴重的工農業(yè)排污，導致洪澤湖萬畝大閘蟹絕收，大量死螃蟹漂浮在水面。洪澤湖養(yǎng)殖戶為“救助補償錢誰來出，何時能到位”的問題大傷腦筋。

(素材來源于網絡，侵權必刪)

　　天津市東麗區(qū)關于對落實河長制工作不力問題的通報事件：2017年在落實河長制工作中，東麗區(qū)被市政府約談。因工作指導協調推動不力，監(jiān)督考核不到位，加之監(jiān)測系統不完善，導致多點位水質、環(huán)境衛(wèi)生治理不力，造成水質、環(huán)境衛(wèi)生不達標問題。(素材來源于網絡)

　　這些觸目驚心的案例使我們思考，如何能夠更新現有的地表水監(jiān)測與管控系統，加強地表水全面監(jiān)管、預警、防范與治理工作的實際效率，掌握河流水源變化情況并及時預警洪澇災害、人為污染等事故，減少損失。在這種現狀下，河流數字的必要性顯而易見。

　　數字河流定義與意義

　　數字河流是指通過大范圍、高密度合理組合布點，通過整合地表水基礎信息，監(jiān)測地表水各項水質參數與生態(tài)流量等，實現對各種水環(huán)境質量的全面精準監(jiān)控，并將以上信息數字化、多維化、高清化、即時化，構建實現重點區(qū)域的全天候、無死角精準監(jiān)控的“云”端在線系統。

　　數字河流解決方案意義重大，為有效解決各行政區(qū)流域范圍河流監(jiān)控系統不精準、水質管理目標不協調、污染治理工作落實不到位、協調管理機制不完善等問題提供了保障;有助于流域內問題科學化決策、監(jiān)督、管理，消除原有排查監(jiān)管盲區(qū)，構建綜合治理長效機制;為完善跨界河流生態(tài)補償機制、推進流域水質整體改善、構建水生態(tài)文明提供支撐，真正實現“智能治水”。

　　數字河流整體解決方案概述

　　數字河流解決方案由德潤厚天自主開發(fā)，符合2020年1月19日生態(tài)環(huán)境部和水利部聯合發(fā)布的《關于建立跨省流域上下游突發(fā)水污染事件聯防聯控機制的指導意見》的政策導向;基于“環(huán)保+物聯網”與“大數據”的先進理念，全面布點、全國聯網、自動預警、依法追責，以“問題導向、因河施策、綜合防治”為原則，幫助建立集監(jiān)測監(jiān)管、應急預警、分析研判、決策支持、綜合防治為一體的地表水監(jiān)測系統，最終助力形成政府主導、部門協同、社會參與、公眾監(jiān)督的環(huán)境監(jiān)管新格局。

　　方案特點

　　高密度、網格化監(jiān)測，全域水環(huán)境質量盡在掌控，監(jiān)測網點采用原位測量，建點成本低、建點速度快、運行成本小，可實現快速、密集布控;

　　實時精準監(jiān)測，實時出數，污染事故快速感知，動態(tài)分析，及時預警;

　　具有水質數據時效性分析功能，區(qū)域水質變好或惡化一目了然，為生態(tài)補償、管理績效評價提供有效依據;

　　厘清邊界，劃清責任：通過在跨界斷面、生態(tài)補償斷面等敏感區(qū)域布設點位，可以劃清市與市、縣與縣、鎮(zhèn)與鎮(zhèn)之間的污染補償、監(jiān)管的責任，避免逐級追責時出現扯皮、推諉等問題;

　　污染事故智能決策：系統不僅能監(jiān)測水質，還能監(jiān)測水量、流速，污染事故發(fā)生時，可預演污染擴散時間模型，給精準控污提供決策參考;

　　自動報警，分級推送：根據需求制定污染信息推送機制，確保污染信息能夠在第一時間推送到相關責任單位，并對污染情況的處理過程進行跟蹤;

　　擴展能力強：系統從監(jiān)測點位到平臺軟件均為自主研發(fā)，可根據客戶需求定制開發(fā)新增功能，可接入已有地表水、地下水、污染源監(jiān)測數據，實現數據融合、深度挖掘、綜合應用。

　　方案架構

　　數字河流解決方案由地表水數字化綜合監(jiān)管平臺、原位實時水質自動監(jiān)測站、河道流量計、全光譜水質多參數分析儀、固定式地表水水質在線監(jiān)測站、岸壁式水質自動監(jiān)測站構成。

　　地表水數字化綜合監(jiān)管平臺是整體方案系統中的信息“大本營”，是進行水質預警、污染事故智能分析、水質高密度監(jiān)測、區(qū)域水質狀況展示的信息展示與分析平臺。

　　原位實時水質自動監(jiān)測站是實現地表水數字化的基礎，其鏈條式的布點是數字河流中的一個個關鍵節(jié)點。

　　河道流量計作為測量流量參數的重要工具，為數字河流提供了重要的流量指標和數據支撐。

　　全光譜水質多參數分析儀設備小巧、使用便捷、靈活性強，是數字河流解決方案中的重要一環(huán)，可以便捷、精確地監(jiān)測、分析水質各項參數。

　　固定式與岸壁式水質自動監(jiān)測站為數字河流解決方案的實現提供數據源，是數字河流不可或缺的組成部分。

　　地表水數字化監(jiān)測信息管理平臺

水質預警

污染事故智能分析

水質高密度監(jiān)測

　　區(qū)域水質狀況展示

　　原位實時水質自動監(jiān)測系統

　　應用概述

　　原位實時水質自動監(jiān)測站保留浮標式水站的精華，省略浮標站的非主導功能，主要用于對地表水進行原位實時水質監(jiān)測。

　　該監(jiān)測站采用將光學、電化學水質分析儀置于水體的方法，實時、原位、精準監(jiān)測水質動態(tài)，一旦水質變化異常，便可快速響應，第一時間給管理人員發(fā)送通知。

　　該監(jiān)測站具有監(jiān)測響應速度快、投資費用少、維護量小、運行費用低、實用性強、結構簡單、適合廣泛式布點等優(yōu)勢，是“河長”掌握本區(qū)域內水質狀況的有效工具，是實現數字河流解決方案的基礎。

　　功能特點

　　無需建站：投入式原位監(jiān)測，無需建站、投資少、建設快;

　　數據更準確：原位監(jiān)測，沒有采樣過程水質變化(尤其是溶解氧等參數)，數據更準確;

　　實時出數：實時分析，實時出數，保證了及時性及預警能力;

　　運行費低：儀器低功耗，免試劑，運行及維護成本低;

　　異常預警：一旦數據異常，通知到管理人員，是真正的預警系統;

　　實時定位：每個原位監(jiān)測系統都有固定的GPS定位，一旦發(fā)生“異常”位移，可及時報警與定位跟蹤;

　　雙向通訊：各原位監(jiān)測系統與中心站平臺保持實時雙向通訊，系統運行狀態(tài)盡在掌控之中;

　　供電：太陽能供電，光線強時蓄電池蓄電，光線弱時電池供電，保證系統時刻運行。

　　監(jiān)測參數

　　浮標式水質自動監(jiān)測系統

　　系統概述

　　德潤厚天集團研發(fā)的浮標式水質自動監(jiān)測系統是一套經濟型的水質監(jiān)測數據采集平臺，以浮標為載體，集成水質監(jiān)測傳感器、數據采集/顯示/傳輸、太陽能供電系統和錨泊系統于一體，用于湖泊、水庫、河流等水體的水質在線監(jiān)測或預警。該系統具有自動連續(xù)在線監(jiān)測、預警、無線數據傳送、無試劑、無人值守等特點，非常適合構建水資源的在線監(jiān)測或預警系統。

　　該系統具有監(jiān)測效率高、體積適中、可廣泛布點、功耗極低、安裝便捷等諸多優(yōu)點。

　　功能特點

　　不占地，定點投放在水域中，方便布設點位;

　　投入式安裝，安裝步驟簡單;

　　配置手持式數據顯示器，方便參數設置、為人員安全提供更進一步的保障;

　　防護等級高，浮標內部及傳感器均采用高防水等級材料和結構制作;

　　太陽能供電可連續(xù)20~30天陰雨天氣下正常工作;

　　無需耗材和試劑，運行穩(wěn)定，基本免維護;

　　多種應用場景，可在江河、湖庫、城市內河、工業(yè)河道、取水巷道等環(huán)境的部署，拓展性強且配置靈活。

　　技術參數

　　浮臺式水質自動監(jiān)測系統

　　應用概述

　　德潤厚天集團研發(fā)的浮臺式水質自動監(jiān)測系統以浮體平臺為載體，搭載多種傳感器與儀器設備，通過太陽能供電，實現野外無人值守水質實時在線監(jiān)測，監(jiān)測數據通過無線網絡(GPRS/CDMA/3G/4G)傳輸至服務器接收終端，從而實現對河流、湖泊、水庫的長期監(jiān)測與綜合評價。

　　功能特點

　　浮體采用耐腐蝕、抗生物沾附材料。浮臺儲備浮力滿足監(jiān)測設備、操作人員和輔助工作設施的要求。浮臺合理配重保證平臺姿態(tài)穩(wěn)定，滿足監(jiān)測設備正常工作要求;

　　系統配置數據顯示單元，方便參數設置及日常維護;

　　系統現場投放簡單，并可根據項目需求變換監(jiān)測點位;

　　系統數據傳輸穩(wěn)定，數據有效性高;

　　系統水質監(jiān)測單元采用光學方法，不需要試劑，無二次污染;

　　系統配備數據顯示單元，方便日常維護;

　　系統可搭載我公司自主研發(fā)的全光譜水質分析傳感器，實現多種水質因子的監(jiān)測分析。

　　技術參數

　　河道流量計

　　產品重要性

　　傳統的地表水水質監(jiān)測系統，只片面地關注水質變化，忽略了河道本身生態(tài)流量與流速的重要性。生態(tài)流量與流速是維系河湖生態(tài)功能，控制水資源開發(fā)強度的重要指標，是統籌生活、生產與生態(tài)用水、優(yōu)化配置水資源的重要基礎;是調配區(qū)域管轄內流域水量、掌握污水排放走向的風向標;尤其是在突發(fā)水體污染事故之際，河道流量與流速參數可為防治污染擴散措施的制定提供重要的數據支持。

　　應用概述

　　德潤厚天自主研發(fā)的河道流量計，采用多普勒原理，可同時測量水位、流速、流量、累計流量，具有全自動采集、測量精度高、安裝簡便等諸多優(yōu)點，是數字河流解決方案中的重要工具之一。

　　功能特點

　　無人值守，全自動采集、計算流量;

　　非接觸、低損耗、維護少、不懼泥沙;

　　懸空安裝，施工方便，無需水下作業(yè);

　　全天候測量，可在夜間、雨天測流;

　　測量精度高、速度快，不受風雨和停電等因素影響。

　　技術參數

　　河道流量計安裝示意圖

　　DR-103J全光譜水質分析儀

　　應用概述

　　DR-103J全光譜水質綜合分析儀采用光譜法，建立數學模型，反演得出水質參數值，為水質監(jiān)測信息管理提供數據支撐。該分析儀具有分析速度快、不消耗試劑、建模準確性高等優(yōu)勢，可全面感知水質，遇水污染事故可在第一時間做出反應，對水質進行實時監(jiān)測、分析。

　　功能特點

　　具有分析速度快(約60秒)，遇水污染事故可在第一時間做出反應;

　　安裝建設方便，投資少，節(jié)省空間;

　　不消耗試劑、無二次污染、運行成本低;

　　RS485信號輸出，抗干擾能力強，傳輸距離可達200米;

　　開放的通信協議，可以實現和其他設備的集成和組網。

　　技術指標

　　應用領域

　　污水、工業(yè)廢水處理排放口水質監(jiān)測;

　　飲用水進水及過程處理水質監(jiān)測;

　　地表水、地下水監(jiān)測。

　　固定式地表水水質自動在線監(jiān)測系統

　　該監(jiān)測站適應于各級行政區(qū)域交界、目標管理水域及其他重要水域斷面的水質自動監(jiān)測，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質污染狀況，可預警重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區(qū)域的水體污染事故糾紛，監(jiān)督總量控制制度落實情況。

　　該監(jiān)測站包括采水單元、配水單元、預處理單元、檢測單元、數據采集、傳輸單元、系統控制單元和站房等，與中心站數據采集和控制系統一起組成水質自動監(jiān)測系統。

　　該監(jiān)測站將水樣采集到站房內，采用化學方法(常規(guī)五參數除外)分析水樣，具有監(jiān)測數據準確、系統信息化與智能化程度高、系統穩(wěn)定、運維便捷等優(yōu)點。

　　岸壁式水質自動監(jiān)測系統

　　該監(jiān)測站是設立在河道、濕地等現場的小型無人值守的水質監(jiān)測系統，內置完備的小型采水、配水系統、動環(huán)監(jiān)控系統，功能齊全，集在線監(jiān)測、自動留樣、遠程質控、無線通訊多個功能模塊于一體，柜內溫度、濕度、電壓、漏水、開關門狀態(tài)亦盡在掌控之中。

　　該監(jiān)測站具備防雨、防雷、防塵、防盜、集成度高、功能齊全、占地面積小、建設周期短、投資少等優(yōu)勢，適合廣泛布點;內部結構采取模塊化設計，監(jiān)測設備選型靈活。固定式與岸壁式水質自動監(jiān)測站是河流數字化過程中的水質分析中轉站，是數字河流解決方案中不可或缺的組成部分。

　　數字生態(tài)建設沒有休止符，只有漸強音。

　　基于云計算、物聯網、大數據與人工智能技術構建的數字河流整體解決方案，對地表水狀態(tài)進行實時監(jiān)測、提前預測、事故防范;

　　基于區(qū)塊鏈技術實現河流數據透明、防止篡改，河流數字化成為智慧城市中的關鍵一環(huán);

　　數字河流整體解決方案可以使河流等地表水狀況一目了然，污染狀況防微杜漸，防控措施更加有力;

　　數字河流整體解決方案讓一切盡在“云”端，一目了然，助力打造“綠水青山就是金山銀山”中真正的綠水，推進水生態(tài)文明建設!

　　應用案例

　　案例簡介

　　衡水湖濕地監(jiān)測項目由衡水湖國家級自然保護區(qū)資源保護局投資新建，項目主要包含：浮體(含錨)、水質監(jiān)測單元、太陽能供電單元、數據采集傳輸單元、平臺軟件等單元組成。期中，浮體作為水質監(jiān)測單元、太陽能供電單元、數據采集傳輸單元的載體，上述單元共同組合成了現場水質監(jiān)測端。

　　項目1期采用浮臺式水質監(jiān)測系統，2期采用原位實時水質自動監(jiān)測系統，兩組水質監(jiān)測系統共同負責濕地水質的監(jiān)測以及監(jiān)測數據上傳至指定平臺，為監(jiān)管部門提供數據支撐，整個系統實現了對濕地水質變化情況數字化的管理。