智慧水務在海綿城市中的應用

許友芹，張甫田

（1.青島房地產建筑設計院有限責任公司，山東 青島 266071；2.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000）

智慧水務在海綿城市中的應用，具有一定的應用作用與意義，可以實時性、動態化對海綿城市建設情況與管理情況進行研究，并且按照具體的狀況針對性地進行海綿城市的調控，真正意義上增強海綿城市防災減災性能，滿足數據信息利用、服務公眾方面的基本需求。因此，在海綿城市中應該重點關注智慧水務的應用，著重發揮其在海綿城市中的作用，達到預期的應用目的。

1 智慧水務在海綿城市中的應用目標與需求

1.1 應用目標分析

在應用智慧水務的過程中，主要的目的為：（1）能夠實現各種海綿要素的感知目的。就是在應用智慧水務期間，可以通過各類監測技術全面性地進行片區領域中水務要素、海綿細胞等各種信息的感知，自動化地監測相關降雨情況、地下水情況、管道情況、泵站情況、調蓄設備情況、河道情況等，為有關海綿城市的智慧決策提供一定數據信息的支持。（2）可以全面地運用有關信息化技術。具體工作中通過互聯網技術、大數據技術、物聯網技術等進行各種數據相互之間的互聯和互通處理，能夠幫助應對和處理信息孤島問題，使得氣象水務信息、水利與官網水務信息、泵站與河道水務信息、道路交通水務信息等，都可以在智慧水務平臺中進行協同處理。（3）做出智能化的決策。具體工作中可以使用仿真模擬技術、大數據分析技術、數據挖掘技術、知識自學習技術等，各類人工智能技術，促進智慧平臺分析活動的良好實施，在發揮數據信息優勢的情況下，達到智能決策的目的。（4）提升為公眾服務的便利性。在使用智慧水務的過程中，可以借助數據信息技術、網絡信息技術等，為公眾提供更加主動的服務，在服務期間能夠進行視頻處理、互動處理、審計處理等，實現全方位地為公眾服務的目的。

1.2 應用意義分析

對于智慧水務在海綿城市中的應用而言，主要的意義就是可以滿足海綿城市績效評價方面、合理運維方面、防災減災方面的各種需求，主要為以下幾點。

1.2.1 可以滿足在運維方面的需求

對于海綿城市來講，在實際建設方面已經打破了傳統意義上的灰色排水體系，在其中增設了很多海綿細胞，在發揮不可替代作用的基礎上，海綿細胞的健康性也十分重要，在此情況下對有關運維工作提出較高的標準與要求。傳統的海綿城市人工監測方式、排水運維方式等，工作量較高，反應方面也非常遲緩，缺乏系統化的管理模式，并且在每個排水區域中，都缺少相互之間聯動的機制、優勢互補的形式，不能集中化、統一性地進行運維處理，甚至還會出現信息孤島的問題，不利于有關運維工作的高效開展。而在應用智慧水務平臺的過程中，就可以自動化地開展海綿城市中海綿細胞、相關指標的監測工作，一旦發現有缺乏健康性海綿細胞，或是存在不良的工況，智慧水務平臺能夠自動化地做出預警，協助有關的管理人員開展監管工作與維護工作。而且在使用智慧水務平臺期間，還能創建智慧化地管理系統，具有一定的維護、巡查、防汛物資、協同辦公、設備檢查維修等現代化管理的優勢，幫助工作部門智能化地執行運行維護任務，不僅能夠確保管理工作的水平，還能有效控制各方面的管理成本。與此同時，在實際的工作領域中還能通過智慧水務平臺了解排水的狀況、降雨的情況，然后合理性地進行排水分布的調度，借助先進的智慧水務平臺與系統等彌補傳統運維工作的不足。

1.2.2 有助于提升海綿城市績效評價工作效果

對于海綿城市績效評價來講，屬于海綿城市建設、運行維護、轉型升級、總結、完善過程中重要的載體，而且績效評價也是較為系統的監測、統計與對比的工作，傳統的工作方式很難在海綿城市方面做出一系列準確的績效評價，難以保證評價工作高效化開展。而在應用智慧水務的過程中，可以借助先進的監測技術措施、云存儲技術、大數據分析技術、雨洪模擬技術措施、地理信息系統等。在智慧水務平臺中全面、實時性地進行海綿城市各項指標的評價，尤其是規劃指標、設計指標、建設指標、運行指標與考核指標等，都能夠提供非常準確、可靠的數據做為決策依據。

1.2.3 能夠增強防災減災的性能

采用智慧水務平臺開展有關海綿城市的管理工作，可以借助監控功能、數據存儲分析功能、輔助性的決策功能、預警報警功能、應急預案和應急演練功能等，提升緊急事件方面的防范能力與處理能力，最大程度上降低災害事件的發生率，并且在發生災害事件之后可以以最快的速度開展應急處置工作，加快響應機制，具有一定的防災減災良好性能。

1.2.4 能夠提升數據利用的效果

我國城市領域中水務數據屬于非常重要的部分，水務的運行對城市的安全性、宜居性等產生直接影響，海綿城市、智慧水務也是智慧城市系統中較為重要的部分，能夠為城市在運行方面、建設方面、為公眾提供服務方面、為政府制定完善決策方面等提供一系列非常重要的數據支持。由此可見，在海綿城市的建設中合理建設智慧水務平臺非常重要，除了能夠完善基礎設施之外，還能獲取到更多的智慧手段。

2 智慧水務在海綿城市中的應用措施

在海綿城市中應用智慧水務，主要是在海綿細胞中安裝先進的儀表設備、監測設備等全面采集氣象數據信息、交通數據信息、城市管理數據信息、水利數據信息等，實時性地監控海綿設施的具體狀態，統計分析相應的海綿參數信息，并且開展雨洪數據的分析工作與利用工作，準確評估海綿城市的績效，增強海綿城市在運行方面、考核方面、決策方面、管理方面的科學性。為充分發揮智慧水務在相關海綿城市中的應用意義與作用，下面提出幾點應用建議。

2.1 合理設計感知層面

對于感知層面來講，主要涉及到水務數據信息監測的機械設備、人機界面終端方面的機械設備和其他系統相互聯合與會商的系統等等，是智慧水務平臺中的觸覺感知結構，能夠幫助平臺更好地獲取基礎性數據信息。在感知層面主要的功能為：（1）對雨量進行全面監測?？梢葬槍π缘剡M行不同地區降雨狀況地監測和分析，獲取到非常準確的降雨量數據信息，系統化分析海綿城市設施效能，做出準確的考核評價[1]。（2）對海綿細胞進行全面監測。可以利用對相關的人工湖區域、景觀河區域、調蓄基礎設施、截流井部分、溢流井部分的主要海綿細胞的合理監測，動態化地監控水位情況、水質情況、基礎設施運行狀況等，及時了解雨水的蓄積信息、排放信息、海綿細胞健康狀態信息等，將其作為基礎開展有關的運維工作、調度管理工作、海綿指標的分析和控制工作等。（3）對排水方面的基礎設施進行全面監測處理。應用智慧水務海綿城市排水基礎設施進行監測的過程中，可以在道路較為低洼的部分、立交橋的區域、地道區域、關鍵路段區域，設置水位監測系統，對積水的狀況進行全面的監測處理，及時發現城市內澇問題，并且采用相應的對策進行處置。在園區的排出口位置進行排水數量的監測分析，全面地了解已經建設完成區域之內的徑流量控制有效性，與此同時，還需要在排水管網較為關鍵性的節點區域范圍，監測有關的液位數據信息、流量數據信息，在全程監測的情況下，為有關新舊標準管網調度管理、泵站調度管理、排水風險預警等提供非常準確的數據。對于泵站部分來講，需要結合智慧城市的具體運行標準進行建設或改造，采集有關泵站中機電設施的數據信息、水位數據信息、水質數據信息等，對運行情況進行監控處理與調度處理，科學化地進行排水分布的分配，這樣在一定程度上能夠提升排水設施管控效果。（4）全面進行氣溫、地下水、河道水系的監測，通過有效的監測方式來提升整體海綿城市管理和運維工作效果[2]。

2.2 合理設置傳輸層

在感知層收集數據信息之后，就要利用各種通信網絡平臺與系統，對數據信息進行匯聚處理、互聯處理與共享處理，這個過程需要傳輸層的支持。所以，在應用智慧水務的過程中，應該合理設置傳輸層，綜合性地研究與分析自主建設、租用通信網絡的功能情況、經濟情況、安全情況、運維便利情況等，然后按照實際情況進行處理，最好可以使用混合組網的形式，利用租用通信系統進行數據信息的傳輸，也可以自主搭建網絡系統傳輸數據，在保證數據傳輸效果的情況下，預防在數據處理方面發生問題。

2.3 完善海綿城市智慧水務系統

完善海綿城市智慧水務系統，應該基于相關的云計算技術、云存儲技術等，對感知層面、城市治水系統中的數據信息進行全面收集和處理，創建統一性的數據存儲平臺、管理平臺，并且提供有關的智慧水務服務，這樣不僅能夠增強海綿城市運維管理、日常工作的效果，還能形成良好的示范作用與發展作用。因此，在海綿城市發展的過程中應該著重關注智慧水務系統的建設，完善其功能，保證各項工作的良好開展和實施[3]。

2.3.1 構建信息采集存儲與分析的系統

這個系統主要就是將感知層所采集到的數據信息、智慧平臺中各種接入數據信息等，根據功能需求、數據安全等級等開展數據信息的采集工作、存儲工作與統計工作，可以提升海綿城市運維管理工作效果，完善其中的數據采集功能。在相關的數據信息采集與存儲分析系統運行的過程中，可以分成一級模塊與二級模塊，其中的一級模塊主要負責采集與統計分析氣象與水情數據信息、水質和機械設備運行狀況數據信息、視頻監視數據信息、預警方面的數據信息等。對于二級模塊而言，主要用來統計分析預警平臺數據信息、凈化水流量數據信息、凈化水質數據信息等。

2.3.2 創建排水管網、海綿設施地理信息系統

具體工作中可以構建有關的海綿設施還有相關排水管網信息系統，并且構建有關的三維信息模型，與此同時還可以將動態性流量信息、液位信息、水質信息與GIS之間、北斗系統之間等相互融合，將靜態性的管道敷設路徑信息、直徑信息、深度信息、泵站基礎設備信息、河道排放口信息等與北斗系統、GIS之間互相融合，創建三維可視化的地理信息系統模型，確保在智慧水務平臺中使用三維地理信息系統進行各種數據的查詢和調用，達到高級應用的目的[4]。

2.3.3 合理設計計算機模型仿真與預測分析系統

實際工作中通過收集分析相關的智慧水務基礎性的數據信息、地理信息系統模型數據信息，采用計算機模型技術措施，全面進行海綿城市各個區域降雨量的分析工作，編制完善的預案，科學化開展調度工作，在一定程度上能夠增強預案、調度的準確性。與此同時，還可以借助雨洪仿真模擬的軟件系統，對地表區水的徑流情況、積水狀況，河道區域的水位變化情況等數據信息進行模擬處理，綜合性地評價海綿城市中的內澇災害風險性，及時了解敏感區域的情況，做出風險問題的評估與防范，輔助有關管理工作、調度工作的良好開展，促使海綿城市規劃工作良好實施，增強整體管控效果。

2.3.4 設計排水調度與管理系統

在海綿城市的區域之內，源頭區域主要就是普通的海綿基礎設施，末端是將調蓄當做主要功能的海綿基礎設施、排水管基礎設施、泵站基礎設施等，相互之間具有一定的連通關系、協同關系與互補關系，為了確保排水調度與管理的效果，可以采用智慧水務平臺與相關技術進行處理，利用合理的監測方式了解和掌握海綿城市各個區域的降雨掌控、管道流量情況、積水程度情況、泵站機械設備運行狀況、各個段落河道的液位等，綜合性進行泵站排水、調蓄池排水的調度處理，達到良好的調度管理目的[5]。

3 結束語

綜上所述，在海綿城市中應用智慧水務平臺，合理建設相關系統具有一定的重要意義，除了能夠增強海綿城市的調度管理效果，還能改善排水管理與其他管理工作的現狀，推廣價值較高。因此，在海綿城市中應該著重強調有關智慧水務系統與平臺的建設，完善各種海綿城市的調度管理功能、系統管理功能、數據收集處理功能等等，達到良好的應用目的。