“智慧排水”信息化運營管理實踐

文｜王歡歡

北京排水集團成立于2001年12月，目前運營著北京中心城區7708公里排水管網，負責城區雨污水收集；雨污水泵站97座，調蓄池容21萬立方米，全力保障城市運行安全。高品質再生水廠12座，污水處理能力417萬立方米/天，再生水管網794公里，全年提供城市再生水源10億立方米。污泥處置中心5座，污泥處理處置能力6128噸/天，全年提供100萬噸生物碳土。

北京排水集團的“智慧排水”理念

智慧水務，是借助水智能系統形成的水務管理模式，在常規的水務管理技術及模式基礎上，借助信息化、工業化等系統，對供排水、河湖等各種水務基礎設施的運行進行一元化管理，從而提高城市整體的水循環經營效率，推進改善城市水環境，最大限度發揮水務基礎設施的功能。

北京排水集團利用自身長期在網站廠一體化運營方面的水務管理經驗和模式，主動適應“智慧化”的時代需求，構建了基于“智慧水務”理念的“智慧排水”管理模式。通過智慧管網、智慧廠站、智慧防汛等工程予以實施，利用數據采集、傳輸等傳感設備在線監測水務系統的運行狀態，并采用可視化的方式有機整合水務設施數據，形成智能互聯的水務“物聯網”；通過集中監視、智能控制廠站的運行，對設備設施進行資產集中管控，對生產運行進行實時調度；通過建立業務管理平臺，有效開展設施巡檢、運維、事件處置、客戶服務、城市防汛等業務；通過綜合數據采集與分析，實現生產運營數據深度挖掘與分析、管網管理數字化、排水系統模擬運行模型化、水廠工業運行精細化，為水務管理提供整體綜合運營決策分析、事件預警分析、成本分析、管理風險分析等，達到水務運營管理和服務能力規范化，最終實現“智慧”運營。

北京排水集團經過多年的實踐探索，已經形成了一整套完整的信息化管理體系，充分體現了排水行業的特點，其核心內容包括了各類核心管理要素指標的采集、IT基礎設施服務、核心數據集中管理、業務應用綜合展現四大部分。

在業務管理方面，集團將運營管理業務劃分為日常生產運營“廠網一體化調度”和“防汛應急調度”兩大體系，分別針對日常和應急兩大管理模式，機遇核心數據的一致性、統一性滿足不同場景的管理需要。

“智慧排水”信息化管理實踐

1、應用信息化手段，構建城市排水防汛調度體系

北京排水集團通過建立“實時監控”為基礎的防汛水雨情信息采集體系，構建“模擬分析”為特征的防汛信息綜合利用體系，實現“優化調度”為核心的防汛應急指揮體系。

建設防汛實時監測子系統,實現項目所轄全部泵站在線數據的采集、集中展現、預測預警等功能，能夠讓生產和管理人員以及指揮部成員實時掌握泵站的生產運行情況、降雨情況、河道液位情況、橋區積水情況，實現上下一體化的運營管理，為防汛工作及日常泵站生產管理提供支持。

視頻監控子系統服務于防汛調度和日常管理，通過車載視頻、單兵視頻、泵站橋區視頻和指揮車等多途徑的視頻監控，一方面強化廠站、泵站本地監控管理，另一方面通過和指揮調度中心聯網，實現汛期指揮部對現場的實時感知，便于及時了解現場狀況，最優化調動所有資源，保障安全度汛。

防汛信息服務系統除提供雨中各類實時監測信息，還提供降雨情況、泵站運行、調蓄情況等統計信息，為指揮部及時提供準確的決策數據依據，同時還提供雨后和汛后的單站降雨、場降雨、年度降雨等數據分析，為防汛保障工作總結經驗、查找不足提供系統支持。

為應對強降雨對橋區排水系統造成的損失和影響，對橋區的管網和地形等基礎數據經修正和完善，建設橋區排水數學模型，通過流量監測數據校核后，用于模擬預測橋區的積水和管網運行情況，根據預測降雨進行模型計算，提前預測淹水的位置、范圍和程度等，以便及時做好相關準備；利用模型對現狀管網系統存在的問題進行診斷和分析，查找問題所在；利用模型對各種改造設計方案進行評估。

利用建成的防汛調度體系，實現對車輛單元信息、備勤布控方案等信息的管理，對車輛單元的進行GPS定位、行進路線跟蹤，結合PDA移動終端進行指揮調度，對積水點進行查詢與管理，進行備勤統計及回放，對實時路況、人巡、客服熱線等信息進行了集成，在防洪抗澇指揮調度工作進行了良好應用。

2、接軌國際先進運營理念，構建“廠網一體化”運營管理模式

圖1 “智慧排水”信息化管理體系

圖2 核心數據采集為業務應用夯實基礎

北京排水集團在2011年初開始對排水管網實施流域化管理，將各污水處理廠流域的上游管網按照集水區域和上下游連通關系劃分為不同級別的管線邏輯關系，共建立了210個排水小流域。劃分排水小流域后，每個污水處理廠上游的排水管網都是由總干管、主干管、小流域組成，形成了點、線、面結合的網格化管理格局，結合信息化管理手段，在“廠網一體化”運營模式下，形成“水質保障、水量均衡、水位預調”運營管理模式。

在此基礎上，構建起了“以網為主、服務于廠、延伸入戶”的系統化水質管理體系。在污水流域內，主要包括主干系統斷面、小流域系統斷面、排水戶出水斷面，通過加強對各種斷面的監測與數據分析，對超標排水進行排查，達到廠網一體化最佳運營。對污水流域內主要節點的水量、閘站狀態、水廠運行狀況進行監測和控制，進行流域內水量調度，保障流域內水量均衡。對水廠的再生水產量、重點戶的用水情況、主干線的供水狀況進行監測和控制，協調調水，保障再生水供水安全和用水均衡。在汛期較大降雨出現前，調度泵站、水廠提前加大抽升，深化防汛預警“廠網聯動”的系統化防汛保障體系。

智慧排水信息化管理成效

1、智慧水務理念與防汛應急調度相結合，可有效提升防汛保障工作效能

自北京排水集團承擔北京市中心城區防汛保障工作后，開始構建智能化防汛應急調度體系，采用物聯網等技術加強現場情況監測，通過合理的監測點位和監測設備布控增強雨情、橋區積水、河道水情、道路交通、泵站工況、現場搶險等現場實時感知能力，為防汛指揮提供更可靠的監測預警和決策依據；通過車載視頻定位系統，利用態勢指揮平臺實現了搶險指令的快速傳遞，搶險位置的快速關聯，實時路況的快速展示；利用數學模型對橋區和泵站的降雨模擬分析，提前預判橋區可能發生的積水情況和搶險單元布控。

2016年“7.20”大雨，總降雨量與“7.21”持平，北京城區防汛應對整體穩定，取得了較好的實效。

2、“廠網一體化”運營模式，是智慧城市排水得以實現的基礎保障

實踐表明，污水處理廠和排水管網的一體化運營，更符合城鎮排水系統的內在特性以及作為城鎮基礎設施的服務定位，更有利于充分發揮其水環境保障功能；北京排水集團提出的“水質保障、水量均衡、水位預調”三種基本模式，涵蓋了城鎮排水系統廠網一體化運營管理的核心內容，現在城鎮排水行業具有較強的借鑒意義。

近年來，北京排水集團按照統籌建設、協調運行的理念，對北京中心城區排水系統廠網一體化運營進行了積極的探索和實踐，實現了廠網建設及運行的統一調度，使中心城區的污水處理率逐年得到提高，得到了住房和城鄉建設部的充分肯定，并于2012年底獲得了國際水協頒發的全球運營管理創新獎。