智慧水務項目建設淺析

摘? 要：水是生命之源，但是，對于城市水資源的管理水平與其重要性卻是難以匹配的，為此，在水資源管理方面采用智慧化的管理方式是十分重要的。文章從供水和排水管線管理工作的總體需求入手，以GIS技術為依托，分別從智慧供水專屬應用、智慧排水專屬應用、共有應用三個角度開展系統研發，從而為提高供排水管線管理工作的智慧化水平提出解決思路。

關鍵詞：智慧水務;管線;智慧化管理

中圖分類號：TV212? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0156-04

Abstract：Water is the source of life，however，it is difficult for us to match the management level and importance of urban water resources. Therefore，it is very important to adopt intelligent management method in water resources management. Starting from the overall demand of water supply and drainage pipeline management，relying on GIS technology. The research and development of the system is carried out from three aspects of intelligent water supply exclusive application，intelligent drainage exclusive application and common application，so as to put forward solutions for improving the intelligent water level of water supply and drainage pipeline management.

Keywords：smart water;pipeline;smart management

0? 引? 言

地下管線是城市中不可或缺的一項重要基礎設施，被譽為城市的“生命線”，而其中的供排水管線更是與人們的生產生活息息相關。但是，我國的水資源環境卻處于十分嚴峻的形勢中。我國是一個嚴重缺水的國家，人均淡水資源不足世界平均值的1/4。據不完全統計，我國660座城市中有400多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足，城市年缺水總量達60億立方米，其中缺水比較嚴重的城市有110個。與之相對的，是城市供水系統一直居高不下的漏損率和嚴重的水污染。研究表明，我國各省市均存在不同程度的水資源風險，其中，北京、天津、河北、山西、山東和河南6個省份甚至處于極高危險性等級[1]，水資源形勢十分嚴峻。為此，國家各級部委對于城市供水和水污染治理工作的重視程度不斷提升，頒布了以《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）為代表的一系列指導政策。

為解決上述問題，僅靠政策層面的努力是不夠的，技術手段的支持也十分必要。我司通過綜合分析智慧水務管理需求，提出以GIS系統為基礎，通過物聯網、大數據、GPS等技術的綜合應用，從智慧化供水調度、降低漏損率、污水排放跟蹤管理、事故應急處置等工作領域入手，搭建供排水管線智慧化管理系統，從而為提高供水和排水管線管理工作的智慧化水平服務。

1? 智慧水務業務開展總體思路

智慧水務項目的建設，需要以空間基礎設施、計算機軟硬件和網絡通信平臺為重要依托，以政策、法規、規范、標準、信息化機構以及安全體系為保障，以管線安全數據庫為樞紐，對管線分布、巡檢管理、管網運行、水力模型等資源進行統一的規劃和管理，構建供排水智慧化管理業務體系，進一步提高水務智慧化管理水平[2]。

通常情況下，項目的建設內容大致可以分為三個方面：

（1）基礎數據獲取：開展供排水管線普查探測和污染源普查，全面摸清供排水管線和各污染源的分布情況，做好污水排放溯源，為后續的管理工作提供基礎資料;

（2）管線運行監測：完成各傳感監測設備選址及安裝部署，其中，供水管線所需傳感器主要包括流量計、壓力計及水質檢測儀（水源地及水廠出水口），排水管線所需傳感器主要包括流速計、液位計（水井內及低洼地）、水質監測儀（排水口、市內水體等）、雨量計等;

（3）智慧應用研發：通過系統的建設，實現對上述各項數據的統一管理和智慧化分析利用。智慧水務可以細分為供水和排水兩個方面，其業務有共有內容也有各子項的特有內容：其中維保業務管理、巡檢管理、應急指揮為共有業務內容，供水調度、漏損預警為供水管線特有業務內容，排污監管、防洪排澇為排水管線特有業務內容，在系統研發工作中需要有針對性地開展功能設計。

其中，系統研發部分是整個項目的核心，也是本文討論的重點。

2? 智慧水務主要應用

下面從智慧供水專屬應用、智慧排水專屬應用、共有應用等三個方面入手，針對智慧應用層面的具體技術內容進行討論。

2.1? 供水業務專屬應用

供水調度方面：在對供水管網全面監管的基礎上（如圖1所示），借助供水管網水力數學模型對供水管網進行模擬分析，根據需求生成不同的結果報表，同時還可以生成不同結果類型所對應的結果圖表，包括等壓線圖、等壓面圖等。通過模擬在日常不同條件下的泵站運行方案，輔助日常調度管理與協調，分析現有水泵的運行狀況，提高泵站運行效率;對擬建泵站的水泵組合運行方式進行模擬，得出經濟的組合方案，模擬各種計劃施工方案或事故對供水系統的影響，制定調度應急預案。

漏損預警方面：通過供水運行監測傳感器，結合水力模型，實現自來水管網的漏損監測和預警，為系統安全運行提供科學保障。通過水力數學模型計算，將傳感器傳回來的數據進行仿真分析，模擬管網系統的運行狀況，掌握全區供水管網壓力，不同等級用不同顏色表示，直觀了解風險等級較高的管網區域，該區域就可能存在的爆管和漏損風險，及時給相關部門提供數據參考。

2.2? 排水業務專屬應用

排污監管方面：實現排水管線（重點是污水管線）與河流水質的統一監管，特別是針對主要排污口、污水處理廠出水口、市區主要水域，通過水質的實時檢測、實時報警，可以及時發現并處理偷排亂排的情況，從源頭減少水污染事件的發生。

防排澇決策方面：傳感監測設備結合氣象預報信息可以分析受暴雨影響全區的積水情況，為排水管網的清淤工作和排澇調度提供參考依據。通過兩種方式建立專家庫來達到雨水泵站優化調度的目標：一是通過歷史事件的專家調度的信息，篩選出優秀的、經過驗證的調度方案輸入專家庫;二是通過模型的模擬，對于預設的降雨事件進行泵站中水泵運行的搭配和選擇，找到合適的水泵的運行方式，輸入專家庫。當泵站雨量計或者水位達到一定的條件下，通過專家庫的匹配，調用相應的泵站調度方案進行執行。

2.3? 通用業務應用

應急指揮方面：在充分利用和整合現有資源的基礎上，打通應急信息鏈路，實現指揮中心、應急現場、各應急部門之間信息的互聯互通，同時通過對風險隱患動態監控及預警（如圖2所示），實現對風險隱患的事前有效防患及化解，并且通過對預案的結構化、數字化及流程化等規范化管理，實現突發事件快速響應。系統在多元化預警預測、可視化動態監測、智能化研判分析、結構化應急預案、高效化指揮調度、具體化災后評估等方面優勢突出，從而形成應對突發事件的指揮調度模式，全面提高城市應急管理水平和突發事件應對能力。

運維管理方面：面向管線運維工作具體內容，開展流程化的技術支持，對于運維計劃、維保人員、維保記錄等內容開展記錄與管理。此外，不同于傳統維保工作需要人員巡檢發現問題，智慧化管理系統可以借助系統的隱患分析功能（詳見圖2）獲取全市管線的隱患情況，從而使得維保工作更有重點，減少盲目性。同時，借助移動終端，針對管線維保工作提供技術支持，例如，某處閥門出現故障需要更換，維保人員在現場時可以借助移動終端查看該設施的詳細信息和安裝工藝流程。

巡檢管理方面：通過移動端和PC端的交互，實現巡檢員和管理員的即時通信。管線巡檢工作不再需要完成全部巡檢任務后才能上報發現的問題，而是可以隨時發現隨時上報。上報的信息也不再局限于文字報告，還可以加入語音、視頻、圖像等資料，使得管理員可以全方位把握事故現場情況。

3? 智慧水務的主要優勢

智慧水務項目，具有與傳統管線管理工作所不同的解決思路，通過全面的運行監測和多角度的技術支持，可以從源頭入手，以防為主，從根本上提升供排水管線管理技術水平，其具體優勢如表1所示。

4? 智慧水務對于城市管理的作用

面對城市建設的飛速發展，城市地下管線在保障城市經濟發展和整體運行、維系城市地上地下空間有效利用中的重要性日益凸顯，規劃、建設和管理好地下和地上基礎設施是未來充分利用地下空間重要的基礎工作，是維系社會經濟和現代化城市健康、協調和可持續發展，有效應對突發災害的保障。推動智慧水務建設，對于現代化的城市管理是十分重要且必要的：

4.1? 加強地下城市資產管理，提高管網設施運行維護效率

通過項目建設，可以實現對供排水管線日常生產運行中對管道點及其地面定位等相關數據資料的快速查詢、分析及測量問題，為地下管網維護搶修、大修或改造方案的制定與實施提供實時準確的圖形及屬性數據資料。同時也避免了地下管網維修改造開挖時，因地下管道、線纜地面位置不清，誤傷管道、電纜等引發的停產及人身安全事故發生，充分體現以人為本、創建和諧社會的城市經營管理理念。

4.2? 提高城市管理工作效率，降低突發事件的事故率

借助傳感設備的自動信息采集，可以大大減少人工巡檢量。監測信息實時整合，及時傳輸，報警信息第一時間發送給相關人員，避免了以前的逐級匯總、逐級匯報，大大提高供排水管線管理工作效率及事故響應效率。借助水力模型實現事故預警，可以將事后處理轉變為事前預警，早發現、早處理、早解決，從而降低發事件的事故率，從根本上降減少城市安全事故的發生。

4.3? 提高應急響應能力，降低財產損失和人員傷亡

城市的地下管網是城市的血脈與生命線，是城市重要基礎設施，關乎公共安全與人民生命。借助智慧化的應急響應措施，建立城市地下管線應急救援體系，一旦發生突發安全事故，可以在第一時間生成切實可行的處置方案，縮短事故處置時間，科學應對和有效處置各類地下管網突發事件，有效減少事故造成的經濟損失。

4.4? 提升現代化城市管理水平，促進信息共享應用

城市地下管線設施屬于城市的基礎地理信息，需要為城市信息化建設提供數據共享應用服務，既要為城市工程規劃設計、建設管理、市政管理以及應急指揮和搶險管理提供城市地下和地上現狀信息，又要為各管線權屬單位的日常業務運行和維護管理提供相關信息服務，并且可以避免各建設單位重復進行建設和測量等工作，從而降低數據的更新成本，提高城市空間資源的規劃、開發和管理水平，為城市安全和應急管理提供有效保障。從而實現城市信息資源的有效共享，減少城市資源浪費，優化空間配置，為推動循環經濟發展做出基礎性貢獻。

5? 結? 論

智慧水務項目的建設，從根本上改變了管網維護工作的總體思路，從原有的固定化、被動化的管理和維護方式，轉變為更加靈活、主動的新思路，從而有效降低管網漏損、事故損失和管網維護成本，可以有效緩解我國水資源應用的嚴峻形勢，同時可以對提升城市整體安全等級，實現可持續發展起到重要作用。

參考文獻：

[1] 梁緣毅，呂愛鋒.中國水資源安全風險評價 [J].資源科學，2019，41（4）：775-789.

[2] 廈門精圖信息技術有限公司 [R].廈門：漳州開發區北斗衛星導航產業重要應用示范工程技術總結報告，2016.

作者簡介：李萌（1985.03-），女，漢族，江蘇徐州人，管線技術支持工程師，測繪工程師，碩士，研究方向：地下管線信息化管理。