一、项目名称：城市排水防涝监测预警应急关键技术及应用

二、提名者及提名意见

提名者：陈杰，吴强，邵慧、张丽等

提名意见：城市智慧水务排水防涝监测预警应急平台项目的建设既是保障国家社会经济快速发展的需要，又是一项具有重大实际意义，保障人民生命财产安全的民生工程，具有深远的历史意义。城市排水防涝监测预警平台系统设计优化稳定，技术实施方案科学合理，采用的自动监测设备适用性强、工作稳定。信息平台功能强大、界面友好、使用便利，研发了一个包括数据采集、存储传输管理、模型演算、调度方案自动生成及智能联动预警等系列功能的先进实用、高效可靠、智能联动的预警决策指挥系统。该系统应用多设备多手段智能联动实现城市内涝事件的预警和应急处置；该系统中的模型计算和准确研判功能，能自动触发启动现场排水设备及时开机排水，有效避免城市内涝的产生；该系统也为公安、城管、交通部门提供了统一的数据接口和信息共享。很好地满足了城市防洪排涝及应急抢险指挥的实际需要，具有良好的经济效益和社会效益。同时该系统已经在部分城市应用，应用效果良好。

三、项目简介

城市智慧水务排水防涝监测预警平台项目的建设既是保障国家社会经济快速发展的需要，又是一项具有重大实际意义，保障人民生命财产安全的民生工程，具有深远的历史意义。通过该系统的开发和建设，市政管理部门借助该系统可及时掌握整个城区内涝状况，为防汛指挥调度决策服务；交通管理部门通过该系统可获取各路段的实时积水水位，并借助手机短信、微信、传真、广播、电视等媒体为广大群众提供出行指南，避免人员、车辆误入深水路段造成重大人员财产损失。通过优化系统设计，确立科学合理的技术实施方案，优选可靠性高、适用性强、长期稳定的自动监测设备。开发功能强大、界面友好、使用便利的信息平台，最终建立一个包括数据采集、存储传输管理、模型演算、调度方案自动生成及智能联动预警等系列功能的先进实用、高效可靠、智能联动的预警决策指挥系统，以充分满足城市防洪排涝及应急抢险指挥的实际需要。已发表学术论文31篇，其中SCI、EI收录15篇，获国家发明专利3项，计算机软件著作权登记证书11份。

（1）采用多媒体数据融合技术和视频图像处理技术，基于自适应视频图像增强技术实现了采集的视频质量的提升，并实现基于图像的水位监测及融合显示。①一旦积水深度达到相应的预警值，电子水位计监测到的水位数值会自动与视频监控流媒体数据融合，使得水位数值叠加显示在视频监控图像画面上，同时使视频图像出现爆闪，直观而迅速地向各类人员提醒城市洪涝积水情况。 ②实现了水位计监测与声光报警实时智能联动。当电子水位计监测到积水深度达到报警值时，安装在下穿桥两端的爆闪灯就会不停地闪烁，防水音柱也会进行自动语音预警。

③受粉尘、低照度或点光源等因素的影响，下穿桥的监控图像表现出对比度低、背景噪声强和整体视觉效果不理想等问题，利用自适应视频增强算法对其进行了视频质量的提升，可以明显提高监测精度，减少误报率，增加实时监控的可靠性和稳定性。

（2）利用不变量特征匹配方法对过往车辆速度进行实时检测，结合水位水量监测对水情系统进行建模，通过模型演算和数据分析，实现了自动计算排水能力和抢险时间。①城市内涝程度会影响过往车辆的速度，利用不变量特征匹配，可以迅速找到视频图像中车辆目标，准确描述出车辆目标的位置和车辆移动的图像距离，从而计算出车辆速度。②可以实现自动触发启动现场排水设备抢排积水，通过模型演算和数据分析，为城市内涝排水抢险指挥人员提供排水抢险方案，自动计算在一定的排水能力情况下强排积水所需要的时间。

（3）通过对历史数据进行分析，采用深度学习对水情数据进行分析和评判，为水情预报、水情预警提供决策支持，并为今后的大数据分析提供基础数据。①利用深度卷积神经网络（双通路跃层卷积神经网络和改进的SSD网络）对水情积压严重程度进行实时高精度识别；②实现了对排水防涝应急事件的处置，及时向排水抢险人员下达调度指令，准确地对排水抢险车辆、排水抢险人员进行实时定位，利用手机实时抓拍积水现场图片，编辑现场险情并及时上传到防汛指挥中心，为防汛指挥中心对排水车辆、排水设备和排水人员的指挥调度提供服务。

（4）采用跨平台软件开发技术，构建了开放性数据库标准和通用的数据调用接口。①构建了开放性数据库标准和通用的数据调用接口，满足第三方平台（如数字城管、公安天网工程等）的数据调用和共享，实现数据共享和最大化利用。 ②实现了多设备多手段智能联动预警和应急事件快速处置。

四、客观评价

1 、国家颁发多项核心知识产权证书

本项目产品具有功能全、成本低、可靠性高等特点，申请了多项发明专利 、实用新型专利、 软件著作权 ， 并发表相关高质量研究论文。 总体技术达到国内领先水平。

2 、“安徽省电子产品监督检验所”测试报告意见

“经测试， 该软件产品的功能满足委托测试技术条件的要求”。

3、“安徽省经信委”颁发安徽省新产品证书

产品名称：SYIT 泵站运管监控与智慧调度系统 V1.1。证书编号:皖经信新字 2017507

号。证书颁发时间：2017 年 12 月 28 日。有效期：三年。

产品名称：SYIT 污水处理厂实时监控与运管信息系统 V1.0。证书编号:皖经信新字

2017508 号。证书颁发时间：2017 年 12 月 28 日。有效期：三年。

产品名称：SYRTUV100 型遥测终端。证书编号:皖经信新字 2017509 号。证书颁发时间：

2017 年 12 月 28 日。有效期：三年。

产品名称：SYIT 农村中小学的山洪灾害预报预警系统 V1.1。证书编号:皖经信新字

2018039 号。证书颁发时间：2018 年 3 月 27 日。有效期：三年。

4、“合肥市排水管理办公室”产品采购合同

产品自合肥市排水管理办公室采购以来， 顺利通过验收， 运行良好，对合肥市排水防涝方面发挥巨大积极作用。

5、新报告意见

经对检出的相关文献进行阅读、分析、对比，结论如下：文献 1、2、5 实现了城市暴雨内涝灾害大数据融合，文献 3、4 实现了水位数值叠加显示在视频监控图像画面上。 未检索到同时实现上述两者的相关文献报道。

6 、中安在线安徽新闻报道

报道称“经过前段时间的试运行， 目前监测系统都已正常运转。据悉，测量出来的数据，可通过光缆实时传输到防汛部门的排水监测中心。一旦数字达到相应的报警值， 系统会自动通过应用软件界面显示、短信等途径“报告”给防汛管理人员。“电子水尺水位达到 10 厘米时，监测系统就会发出预警；水位达到 20 厘米-40 厘米，就会出现警报；而水位超过 40 厘米，会禁止通行”。

7、用户评价意见

各系统通过 2012年汛期的运行运用，在我市的防汛指挥、应急救灾、信息发布等工作中发挥了重要作用。从使用情况看，系统运行稳定，功能齐全，操作方便，较好地满足我市防汛工作的要求”。“ 该项目建设有效的增强了排水办公信息化管理，减少了人工任务派发环节，提高了排水巡查调度、应急事件处置的工作效率，为全市排水调度，排水应急事件处置提供了技术支撑，已经取得了较好的效果”。

五、应用情况

本项目主要技术和产品性能先进、实时性强、结果准确、操作方便，可充分满足实际应用、技术开发及信息管理的需要。保证在恶劣气候条件下，能进行准确的监测和排水防涝发展态势进行预测预警，并在突然断电时系统实现 7*24 小时无间断的运行，充分保证网络运行的可靠性，确保系统在任何一个节点出现意外时整个系统仍能运行，保证系统能够长期稳定、可靠地运行，从而使监测自动化系统真正实用、可靠。 目前本项目所研制的城市智慧水务排水防涝监测预警 应急 平台已广泛应用于我国的各个地区，用户使用效果很好，用户给予高度评价。该系统的最早版本于 2012 年 5 月份在黄山市防汛抗旱指挥部投入运行， 各系统已通过2012 年汛期的运行运用，在该市的防汛指挥、应急救灾、信息发布等工作中发挥了重要作用。2015 年 8 月份在合肥市投入试运行， 有效的增强了排水办公信息化管理，减少了人工任务派发环节，提高了排水巡查调度、应急事件处置的工作效率，目前已经取得良好的效果， 获得多方一致好评，具有很好的推广应用价值，为各地城市防汛应急指挥，城市排水和防涝的指挥调度，突发应急事件的处置起到了积极的作用。

六、主要知识产权和标准规范等目录

七、主要完成人情况

陈杰、排名第一、院长、教授、安徽建筑大学电子与信息工程学院；

对本项目贡献：

1、负责城市智慧水务排水防涝监测预警软件系统构架设计；

2、参与城市智慧水务排水防涝监测预警软件技术研究；

3、负责多设备应急联动预警和信息发布技术研究；

4、对水位水量监测、对过往车辆的速度实时检测，进行水情系统建模；

5、参与平台开发项目管理；

6、参与平台开发过程中出现的相关技术问题的解决。 

旁证材料：一种基于不变量特征匹配的车辆测速方法（ZL201410421310.0）；发明专利：一种交通标识的检测方法（ZL201410421328.0）；软件著作权：城市排水积水预报模型软件（2016SR177892）；软件著作权：赛洋车辆人员定位管理系统（2015SR253037）。

吴强、排名第二、副教授、安徽建筑大学电子与信息工程学院；

对本项目贡献：

1、提出城市智慧水务排水防涝监测预警系统构架设计和功能设计思想；

2、主持多设备应急联动和多手段进行预警信息发布方案的编写； 

3、主持项目总体设计方案的讨论和修改； 

4、参与平台开发过程中出现的相关问题和相关解决方案的讨论。

旁证材料：（1）软件著作权：污水处理厂实时监控与运管信息系统（2017SR083453）；（2）软件著作权：基于STM32F4 MCU的水位雨量嵌入式测控软件（2017SR083705）（3）软件著作权：赛洋城市水务信息化管理调度系统（2015SR252996）；

（4）软件著作权：赛洋城市道路下穿积水监测预警移动应用系统（2015SR050876）；

邵慧、排名第三、副教授、安徽建筑大学电子与信息工程学院。

对本项目贡献：

1、负责相关图像融合算法的设计与实现；

2、参与城市智慧水务排水防涝监测预警软件系统分析和数据库设计，个子系统代码设计； 

3、参与城市智慧水务排水防涝监测预警技术研究； 

4、参与排水调度软件布置和系统联调； 

5、负责软件技术说明书的编写。 

旁证材料： 主持安徽建筑大学重点平台开放课题 “城市内涝预警系统视频数据提取和图像质量提升方法研究”（编号：2017kfkt009）；研究论文：Detecting the Trajectory of Moving Object for Single-Pixel Imaging System；研究论文：基于TRMM PR探测的夏季合肥地区降水特征分析。

 “主要完成人情况”包括：公示姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献。

八、主要完成单位及创新推广贡献

安徽建筑大学、安徽赛洋信息科技开发咨询有限公司、安徽大学

安徽建筑大学是安徽省唯一一所以土建类学科专业为特色的多科性大学，紧紧依托“大土建”学科优势，在节能环保、城镇化与徽派建筑、地下工程、公共安全、先进建筑材料等重点领域，形成了多个具有较大影响、特色鲜明的科研方向和学术团队，学校现有7个一级学科、32个二级学科硕士学位授权点、2个专业学位授权类别，5个专业学位授权点、8个省级重点学科、1个国家级工程实验室、4个省级重点实验室、11个国家级、省部级工程（技术）研究中心。这些科研平台为本项目成果的技术研究工作，提供了坚实的支撑。本项目依托安徽建筑大学的智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室、建筑信息获取与测控技术实验室，开展研究工作。采用多媒体数据融合技术和视频图像处理技术，采用基于自适应视频图像增强技术，实现了采集的视频质量的提升，并实现基于图像的水位监测及叠加显示；利用不变量特征匹配方法对过往车辆速度进行实时检测，结合水位水量监测对水情系统进行建模，通过模型演算和数据分析，实现了自动计算排水能力和抢险时间；通过对历史数据进行分析，采用深度学习对水情数据进行分析和评判，为水情预报、水情预警提供决策支持。研究过程中，取得包括发明专利、高水平论文、实用新型专利、软件著作权等一系列相关成果，获得了安徽建筑大学重点平台开放课题，并培养了2名硕士研究生。

安徽赛洋信息科技开发咨询有限公司负责完成并实施以下研发工作内容：

1、完成系统方案设计、软件设计及相关设备采购；

2、完成电子水尺、雨量计、视频监控设备、爆闪灯设备的安装及调试；

3、完成排水除涝监测预警平台软件的开发、测试、调试及部署；

4、完成软件件系统的集成和系统联合调试；

5、完成系统的技术培训；

6、负责为客户提供系统的维护和运行保障等工作。

从2012年起在黄山市防汛指挥部门推广使用该系统，2013年起在池州市防汛指挥部推广使用该系统，2015年8月起在合肥市城市防洪指挥部推广使用该。在各市的防汛指挥、应急救灾、信息发布等工作中发挥了重要作用。有效的增强了排水办公信息化管理，减少了人工任务派发环节，提高了排水巡查调度、应急事件处置的工作效率，目前已经取得良好的效果，获得多方一致好评，具有很好的推广应用价值，为各地城市防汛应急指挥，城市排水和防涝的指挥调度，突发应急事件的处置起到了积极的作用。

九、完成人合作关系说明

   项目第一完成单位安徽建筑大学，与第二完成单位安徽赛洋信息科技开发咨询有限公司签订产学研合作协议，开展相关智慧水务方面关键技术的研究与应用示范。安徽建筑大学电信学院院长陈杰教授带领相关研究人员与安徽赛洋信息科技开发咨询有限公司的相关技术人员开展具体研究工作。双方共同进行项目的关键技术研究和应用示范，并共同取得了相关研究成果。共取得发明专利 3 项，软件著作权 11 项，发表相关科研论文，并申请了安徽建筑大学重点平台的开放课题 1 项。