農村飲水安全監控系統

1、排水管網監測的目的

對排水管網進行監測的目的主要包括兩大類，第一類是及時發現運行風險，輔助城市內澇或排水管網溢流時間的預警預報，第二類是積累排水管網的長期動態運行狀況數據，用于城市排水管網運行情況的評估與診斷。針對不同的監測目的，在監測點布置時會有不同的側重。

1.1以城市內澇預警為目的

受近年來氣候變化的影響，暴雨的頻率及強度呈顯著增加的趨勢，城市化背景下，硬質化地面的比例不斷提升，使得“逢雨必澇”“逢暴雨必癱”“城市看海”成為常態，對排水管網進行監測，則可以隨時了解城市各區域的積水情況，從而能進行及時預警，確保城市居民的生命及財產安全。但監測點位置如果布設不夠合理，不僅會導致監測工作前功盡棄、浪費人力物力，還會對城市內澇管理及決策起到錯誤導向。

以及時發現運行風險為目的對排水管網進行監測時，主要關注水量方面的信息，以監測節點液位和流量為主。在監測點布置時主要考慮的原則包括：根據歷史暴雨中實際內澇情況對監測點布置進行整體統一規劃，保障代表性和均勻性;以現有排水管網設計方案為依據，在相對標高較高且確定不發生內澇的地段可適當減少布點，而在重點路段和內澇嚴重區域加強監測;監測設備可安裝在內澇點路邊和附近檢查井內。

1.2以了解排水管網運行狀態為目的

在城市“智慧排水”概念提出后，對排水管網的監測已不僅局限于暴雨時期對城市內澇的預警，而是將排水管網的監測常態化，在管網中選擇*代表性的節點，通過監測這些節點的情況，盡可能全面掌握整個管網的運行狀態。為全面了解管網運行狀態，不僅需要關注水量方面的信息，還需要綜合考慮水質情況。

目前我國大部分城市缺少長時間的排水管網連續監測數據，不能客觀分析排水管網的入流入滲情況，不能定量化分析雨污混流比例，不能客觀分析污水廠進水濃度低的癥結所在。對排水管網進行長時間連續在線監測，可為排水管網評估診斷及污水廠運行能力提升提供有力的支撐數據，是保障排水管網及污水處理廠正常運行的有效手段。在降雨情況下，需要對不同降雨強度下，排水管網運行情況進行全面監測，了解管網運行負荷變化，定量化分析由于降雨導致的外來水增加比例，對水質的監測則可更加全面掌握城市非點源污染情況。

2、排水管網監測點優化布置的方法

針對不同的監測目的，所采用的方法與最終的點位選址會有一定差異，目前國內外專門針對排水管網監測點優化布置的研究相對有限，根據理論依據的不同，現有優化方法可大致分為兩類：一類是以統計學理論為基礎;另一類是以運籌學理論為基礎。

2.1以統計學理論為基礎進行優化

國內對排水管網監測點優化布置的研究，大多以統計學理論為基礎，核心是通過識別節點間相關性進行聚類，從而優化監測點。袁景冬利用模糊聚類和動態貼近度兩種方法對排水管網監測點進行了優化布置，并對兩種方法所得結果進行了對比。秦禮琦利用模糊聚類分析法優化了GZ市某排水區域的排水干管上的監測點[1]。敖培同樣基于聚類的思想，在模糊C均值(FCM)聚類算法中引入細菌覓食算法(BFO)，通過BFO求得*解作為FCM算法的初始聚類中心，然后利用FCM算法優化初始聚類中心，從而求得全局*解[2]。

利用聚類分析的思想對管網監測點進行優化布置的過程主要是確定衡量節點相關性的指標，然后對節點間該指標的相近程度進行衡量并根據相關性的大小進行聚類，最后是根據聚類結果選擇每一類中的代表性節點