基本信息
- 项目名称：
- 基于物联网的水功能区监测预警系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 根据最严格的水资源管理制度建设需要，充分利用物联网、传感器、WebGIS、技术等，建立水功能区监测管理与水质评价系统，实现水功能区监测与评价信息的存储、分析、发布， 利用水环境数值模拟实现水质超标预警，为水功能区水质达标监督考核提供技术支撑。
- 详细介绍：
- 作品利用物联网技术、传感器技术、信息化技术和WebGIS等技术自动获取和管理水雨情、工情、下垫面等水功能区管理信息，利用数据库和数据挖掘技术解决模型起算数据获取及信息实时更新问题，通过水动力学模型、陆域产汇流模型、面源污染模型、多指标水量水质联合模型等集成应用，实现了水功能区水质自动评价和网络发布，根据基于数值模型的水质实时动态评价和演变模拟与仿真解决方案，研发出符合国情的水功能区管理、污染控制、信息化相结合的基于物联网的水功能区监测预警系统，提高了水功能区管理能力、水资源调控能力、水资源承载能力和水利工程运行管理科技水平。 研制的产品与国内外水功能区管理同类软件相比具有界面友好、使用方便、运行稳定、动态可视化效果好等显著优势。研制的产品已在长江三角洲地区得到实际应用，取得了很大的社会经济和环境效益，在全国水功能区管理中具有推广应用价值，对提高水功能区管理信息化水平具有促进作用。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的和基本思路： 作品结合新时期最严格的水资源管理制度建设需要，采用物联网和WebGIS等现代信息技术，结合日常水功能区监测预警管理工作需要，利用所学专业知识建立水利行业专业管理系统。 创新点： 作品为多学科集成应用创新。科技研究采用多学科交叉研究的方式，采用河海大学已有的陆域产汇流模型、水动力学模型、面源污染模型、多指标水量水质联合调度管理模型等建立的专业模型库，利用WebGIS实现水功能区基础地理信息、水利专题信息、监测采集信息、水质自动评价信息的管理及相关信息的网络发布；建立基于模型的水量水质演变模拟与仿真系统，结合水资源调控管理方案和污染源削减等模拟区域水量水质同步变化过程，为水资源总量控制与调控、截污减排、水功能区水质达标管理和超标预警等提供技术支持，建立水功能区动态信息化管理平台。 技术关键和主要技术指标： 在项目研究过程中，开发了ADCP流量率定模型，实现了水功能区监测信息的自动校正和入库；定制了各专业模型与管理系统接口，实现了模型起算信息的自动获取，提出水量水质（包括COD、氨氮、总磷三参数）浓度动态模拟方案，解决了专业模型使用困难和信息可视化等技术难题，完成了基于物联网的水功能区监测预警系统开发建设。
科学性、先进性
- 对利用传感器和物联网实时采集的水文水质监测信息进行自动校正和入库，并根据水质评价标准实现水功能区水质自动评价和网络公开发布；先进的水环境专业模型与GIS的应用集成，利用可视化技术模拟区域水环境时空演变过程，解决了长期困扰水利行业的水功能区管理模型使用技术要求高、成果展示困难的难题。与国内外现有软件相比，该水功能区监测预警管理系统具有界面友好、运行稳定、动态可视化效果好等优势。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年3月13日，在北京经教育部科技发展中心鉴定，项目研究成果总体达到国际先进水平。 项目成果已在杭州西溪湿地、张家港河道综合治理、常熟市引排水综合整治中得到实际应用，取得了很大的社会经济和环境效益，并具有推广应用前景。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品部署在应用单位的服务器上，通过互联网登陆，根据权限分配按照管理角色使用系统软件。作品利用物联网技术、传感器技术、信息化技术和WebGIS等技术自动获取和管理水雨情、工情、下垫面等水功能区管理信息，利用数据库和数据挖掘技术解决模型起算数据获取及信息实时更新问题，通过水动力学模型、陆域产汇流模型、面源污染模型、多指标水量水质联合模型等集成应用，实现了水功能区水质自动评价和网络发布，根据基于数值模型的水质实时动态评价和演变模拟与仿真解决方案，研发出符合国情的水功能区管理、污染控制、信息化相结合的基于物联网的水功能区监测预警系统，提高了水功能区管理能力、水资源调控能力、水资源承载能力和水利工程运行管理科技水平。 研制的产品与国内外水功能区管理同类软件相比具有界面友好、使用方便、运行稳定、动态可视化效果好等显著优势。研制的产品已在长江三角洲地区得到实际应用，取得了很大的社会经济和环境效益，在全国水功能区管理中具有推广应用价值，对提高水功能区管理信息化水平具有促进作用。
同类课题研究水平概述
- 美国和发达国家不断加强水功能区的监测，同时加强用水管理、提高用水效率, 不仅缓解了缺水, 在很大程度上减少了环境压力。国内由重视水文监测向水量水质同步监测方向发展，当前正在积极进行水生态监测体系研究。 非点源模型研究是流域水环境综合治理的基础工作，一直是国内外关注的热点和难点问题。城市暴雨模型中比较著名的SWMM（Storm Water Management Model）是广泛应用于暴雨及城市排水系统中模拟水量水质的模型之一，包括径流、输送、扩充输送、贮水处理、受纳水体5个计算模块以及执行、联合、绘图、统计、运行等服务模块，各个模块之间相对独立。乡村暴雨模型中较为著名的有ANSWERS、BASINS等。ANSWERS是属单事件分布式非点源污染模型，模型物理概念清晰明白。美国国家环保局主持开发的BASINS，将GIS、流域数据、环境评价和模型工具集成在一个体系架构中，集污染负荷、水质、工程治理以及费用效益分析等模型于一身，应用范围更为广泛。 国外的河网模型如BASINS、WASP4等在水量水质数学模型与GIS进行了结合，在水资源开发与管理方面发挥了很好的作用。由于国内外基础条件、水量水质信息、污染源信息、管理模式等信息存储格式存在差异，难以直接应用于行业信息化管理。 国内平原河网水量水质模型应用始于上世纪80年代早期，经过30年的发展，该领域的研究已经进一步深入到污染物质在河流水体中的物理、化学、生物等转化过程的机理研究。但在水量水质数学模型与GIS的结合尚处于起步阶段，数学模型在空间数据和属性数据的拓扑管理、可视化表现上能力有限,非专业人士使用困难。实际使用过程中主要存在以下不足：(1)模型前期工作量大、技术要求高、模型建设周期长；(2)模型检验和精度分析困难；(3)数据获取、精度控制困难；(4)后期模拟成果表达形式和效果直观差等。对模型预测结果的在线可视化表达困难、在预测计算方案定制方面不够灵活、由于数据交换的问题使模型运行效率较低等。 自本世纪初以来，国内外开展了广泛的数字流域建设。在当前的数字流域建设中，在数据采集、传输、存储、虚拟仿真等方面取得了较大进展，但在大多数数字流域建设过程中，缺少水循环及伴生水化学、水生态、水沙过程的模拟预报模型作为支撑。
