城市排水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)的建設(shè)設(shè)想

施為兵，范敏智

(南京市測(cè)繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210002)

城市排水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)的建設(shè)設(shè)想

施為兵*，范敏智

(南京市測(cè)繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210002)

為實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的精細(xì)化管理目標(biāo)，利用GIS、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)。建立從設(shè)計(jì)到施工，從竣工到投入使用并進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，直至最終廢棄的檔案信息管理系統(tǒng)，將具有綜合管理、預(yù)報(bào)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)時(shí)反饋等功能。

排水管網(wǎng)管理；GIS技術(shù)；互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)

1 引 言

每年的汛期，都是對(duì)城市排水設(shè)施的一次考驗(yàn)。排水設(shè)施是城市的基礎(chǔ)，關(guān)系到群眾生活及城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，政府對(duì)市政設(shè)施維護(hù)的專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)逐年增加，但管養(yǎng)維護(hù)還是采用傳統(tǒng)的模式和方法，市政排水設(shè)施的日常檢查和維修養(yǎng)護(hù)工作基本是靠人力和簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行，效率不高。而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題往往要通過(guò)深度巡查或市民群眾反映，事先排查預(yù)警的技術(shù)和能力極為欠缺。在科技日益發(fā)達(dá)的今天，如何通過(guò)智能化管理來(lái)提高城市排水管網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)效率，建立具有綜合管理、預(yù)報(bào)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)時(shí)反饋等功能的綜合信息管理平臺(tái)是本文論述的重點(diǎn)。

2 智能化管理平臺(tái)介紹

排水管網(wǎng)的智能化管理平臺(tái)是基于GIS技術(shù)的排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，將基礎(chǔ)地理信息和排水管網(wǎng)信息有效地融合為一體，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立不同的子平臺(tái)供排水管網(wǎng)管理單位、養(yǎng)護(hù)單位、施工單位、社會(huì)公眾使用，通過(guò)對(duì)子平臺(tái)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)評(píng)估排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)的智能化管理和維護(hù)。

智能化管理平臺(tái)在功能上不僅包含傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)空間查詢應(yīng)用功能，還包括了管理、養(yǎng)護(hù)、施工、數(shù)據(jù)更新等功能，擴(kuò)展功能有污染源追溯、積淹水預(yù)警、公眾參與反饋等。

3 智能化管理平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

智能化管理平臺(tái)建設(shè)需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，包括排水管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)、排水運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、排水管道養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、排水管道檢測(cè)數(shù)據(jù)、排水管道施工數(shù)據(jù)等。前兩類數(shù)據(jù)是平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)，必不可少，后三類數(shù)據(jù)可以在養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)、施工完成后更新。

排水管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)是智能化管理平臺(tái)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，由測(cè)繪單位將排水管網(wǎng)的流向、管徑、材質(zhì)、標(biāo)高等數(shù)據(jù)調(diào)查清楚并上傳至排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，管理平臺(tái)通過(guò)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)更新排水管網(wǎng)信息。

排水運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是由智慧井蓋、水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施、流動(dòng)監(jiān)測(cè)站、影像監(jiān)視站等設(shè)備通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)上傳至管理平臺(tái)的云端服務(wù)器。智慧井蓋是集多種信息傳感融合為一體的警報(bào)系統(tǒng)。當(dāng)智慧井蓋出現(xiàn)破損、移位時(shí)，會(huì)立即發(fā)送報(bào)警信息至管理平臺(tái)，供遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能監(jiān)管井蓋情況。這種井蓋還能夠監(jiān)控井內(nèi)水量狀態(tài)、排水管道流量狀態(tài)、排水管道淤積狀態(tài)，還能監(jiān)測(cè)有毒氣體，防止地下管道爆炸。水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)水質(zhì)情況，當(dāng)水質(zhì)出現(xiàn)污染時(shí)會(huì)立即發(fā)送報(bào)警信息至管理平臺(tái)，管理平臺(tái)根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施測(cè)得的污染物濃度情況追溯污染源頭，查找相應(yīng)的排水戶。水位監(jiān)測(cè)和影像監(jiān)視站在管道內(nèi)和入河口水位達(dá)到警戒線時(shí)會(huì)立即發(fā)送報(bào)警信息至管理平臺(tái)，供管養(yǎng)單位快速處理積淹水情況。

4 智能化管理平臺(tái)建設(shè)

智能化管理平臺(tái)建設(shè)包括以下子系統(tǒng)，如圖1所示：

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)：所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上傳后都由該系統(tǒng)管理，是管理人員全面掌握排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)、信息及管道狀況的工具。

(2)監(jiān)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng)：通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的接收、分析，對(duì)污染、淤積(堵塞)、積(淹)水情況進(jìn)行預(yù)(報(bào))警。

圖1排水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖[3]

圖2 排水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)界面[3]

(3)巡查養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)：面向管線養(yǎng)護(hù)單位辦理事務(wù)的需要，提供基于電腦的平臺(tái)子系統(tǒng)和基于手機(jī)端的App。管道養(yǎng)護(hù)單位通過(guò)平臺(tái)接收養(yǎng)護(hù)任務(wù)和巡檢任務(wù)，完成任務(wù)后將養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)和管道檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至管理平臺(tái)的云端服務(wù)器，管理平臺(tái)根據(jù)養(yǎng)護(hù)狀況和管道運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)定期提醒養(yǎng)護(hù)。手機(jī)App為巡檢人員提供管網(wǎng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)，問(wèn)題上報(bào)，照片獲取，視頻獲取等功能，同時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄巡視人員的工作軌跡。

(4)信息發(fā)布及管理子系統(tǒng)：面向排水管網(wǎng)管理單位業(yè)務(wù)和信息發(fā)布的需要，提供基于電腦的平臺(tái)子系統(tǒng)和基于手機(jī)端的App。管理人員可以辦理各項(xiàng)業(yè)務(wù)，接收信息和發(fā)布信息。

(5)社會(huì)公眾反饋?zhàn)酉到y(tǒng)：社會(huì)公眾可通過(guò)微信或平臺(tái)App等方式反映身邊 10 m內(nèi)排水管網(wǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題并拍照上傳，管理平臺(tái)接收照片及位置信息經(jīng)審核后發(fā)送給養(yǎng)護(hù)單位處理，如圖2所示。

5 平臺(tái)的更新

平臺(tái)的更新包括數(shù)據(jù)更新，系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)，后續(xù)擴(kuò)展功能接入等。

數(shù)據(jù)更新：隨著城市建設(shè)不斷發(fā)展，排水管道信息也不斷變化，排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)需要不斷完善更新，以保證管理平臺(tái)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。施工單位的施工信息、管道養(yǎng)護(hù)檢測(cè)數(shù)據(jù)也要及時(shí)上傳，管理平臺(tái)對(duì)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀況的分析與評(píng)估是建立在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，缺少數(shù)據(jù)就不能準(zhǔn)確反映管道運(yùn)行狀況。

系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)：隨著硬件發(fā)展對(duì)其他智能設(shè)備接入的支持和平臺(tái)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題都需要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)，不斷完善。

擴(kuò)展功能接入：后續(xù)可以接入規(guī)劃、城管、水務(wù)等在排水管網(wǎng)這一塊的業(yè)務(wù)，也可以逐步接入泵站、閘閥等排水設(shè)施控制系統(tǒng)。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)未來(lái)城市排水管網(wǎng)的管理平臺(tái)進(jìn)行一些設(shè)想和展望，通過(guò)GIS技術(shù)融合互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)將具有綜合管理、預(yù)報(bào)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)時(shí)反饋等功能。通過(guò)智能化管理將極大優(yōu)化社會(huì)資源，節(jié)約人力成本，提高管理效率，保障城市排水管網(wǎng)健康運(yùn)行。

[1] 唐建國(guó). 對(duì)城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行管理的幾點(diǎn)想法[J]. 給水排水，2007(4)：109～112.

[2] 盧漢清，郭天盛，郭捷. 寧波智慧排水體系構(gòu)建及其發(fā)展探索[J]. 給水排水，2016(1)：134～138.

[3] 馬錦山，張福存，韓尚林等. 西寧市地下管線信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 城市勘測(cè)，2017(1)：51～54.

[4] 朱民強(qiáng)，王如春. 排水管網(wǎng)維護(hù)中的高新技術(shù)應(yīng)用[C]. 城市道橋與防洪全國(guó)技術(shù)高峰論壇，2007.

[5] 張仁德，胡湘帆，黃茂松. 臺(tái)北市雨水下水道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展[R]. 第八屆海峽兩岸水利科技交流研討會(huì)，2004.

[6] 南京市測(cè)繪勘察研究院有限公司. 南京市城市排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)建設(shè)方案(版本V1.1)[R]. 南京：2013，9

TheIdeaofBuildinganIntelligentManagementforUrbanDrainagePipeNetwork

Shi Weibing，F(xiàn)an Minzhi

(Nanjing Research Institute of Surveying Mapping & Geotechnical Investigation Co.，Ltd，Nanjing 210002，China)

In order to achieve the goal of fine management of the construction，operation and maintenance of the drainage network，GIS，Internet and Internet of things technology were used to construct the information management system of the drainage network.From design to construction，from the completion and put into use to enter the maintenance phase，the archives information management system eventually abandoned，with comprehensive management，forecasting and early warning，risk assessment，real-time feedback and other functions.

drainage pipe network management；GIS technology；Internet；Internet of things

1672-8262(2017)05-136-03

P208.2

B

2017—07—14

施為兵(1988—)，男，工程師，主要從事排水管網(wǎng)檢測(cè)、地下管線探測(cè)、工程物探工作。