供水管網網格化智能管理系統的構建與應用

張虎軍

摘 要：在城市建設與發展過程中，供水管網發揮著十分重要的作用，是保證城市正常運轉的關鍵環節。只有對供水管網進行科學管理，才能更好地滿足城市用水需求，促進城市的發展。因此，必須構建供水管網網格化智能管理系統，通過應用傳感技術、通信技術以及計算機技術，直觀展現供水管網的運行狀態，實現供水管網的網格化智能管理，提高供水管網運行效率。文章將對供水管網網格化智能管理系統構成展開闡述和分析，探討供水管網網格化智能管理系統工作流程，以供參考。

關鍵詞：供水管網;網格化;智能管理

中圖分類號：TP3;TU9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.051

供水管網是供水企業中最核心的設施，科學管理供水管網是促進供水企業健康發展的重要措施，也是保證供水服務質量的關鍵環節。

目前，供水管網管理工作普遍存在系統老化、管理模式落后、工作效率低、人員素質差等方面的問題，嚴重阻礙了供水管網管理水平的提高。為改變這一現狀，供水企業要實現供水管網的網格化智能管理，實現相關工作的精細化、標準化、智能化，進一步提高供水管網管理水平，促進供水企業的發展。

1 供水管網的網格化管理

隨著科學技術的快速發展，數字化技術已經被廣泛應用于各行各業，對于行業發展具有重要意義。在供水管網中，對供水采用數字化管理，解決供水全過程監測問題，保證了供水質量安全，保障了用戶的合法權益，促進了供水企業的長遠發展。目前，我國部分地區已經采用數字化管理模式，例如，山東省某市的水務公司對供水采用了數字化管理模式，建立了專用網絡，對水質實施全過程監測，在企業內部實現了數字化辦公，從而提高供水服務質量和工作效率。

對于供水企業而言，供水管網網格化管理是提高供水管網管理工作效率的重要舉措，對于提高供水服務質量具有重要意義。具體管理工作中，要建立統一管理的數字化平臺，將整個供水管網科學劃分為不同的單元網格，以便全面、準確地掌握用戶信息以及供水管網的參數變化，進而展開全面而透徹的分析，形成標準化作業流程，提高管理水平和工作效率。供水管網網格化管理的實現，能夠拉近供水企業與用戶之間的距離，促進所有單元網格用戶提高服務質量，提高供水管網管理的精細化水平[1]。

一般情況下，供水管網網格化管理要遵循以下工作原則：第一，形成完善的網格布局，實施條塊整合管理;第二，做好信息整合工作，實現有度通達;第三，充分共享現有資源，制定有償融通規則;第四，有條不紊地促進業務協同運作;第五，為公眾提供滿意服務;第六，監管管網系統，提高管理工作的有效性。

在對供水管網進行網格劃分的過程中，要參考以下幾個方面因素：第一，網格劃分盡量選擇天然的地形分界，為后期管理創造一定的便利條件;第二，在第二層的網格劃分中，網格區域邊界要參考主干道路管道走向，保證所有網格區域都擁有良好的交通條件;第三，在第三層的網格劃分中，網格區域的邊界要按照業務管轄劃分，有利于提高管理效率。

為了建立網格化的管理體系，要有效利用用戶基礎信息以及管網系統數據，全面監控與傳輸水管網系統中各項供水特征數據，還要完成水表抄收、用戶投訴、用水宣傳、管網維修以及壓力、水質等方面的工作內容，并進行新用戶報裝[2]。

通過供水管網網格化智能管理系統構建與應用，可以提高水務企業的風險管控能力，提高水務企業的決策分析能力，促進企業的標準化運營，提高企業管理的服務水平和工作效率。因此，必須高度重視供水管網網格化智能管理系統構建與應用，充分發揮其對于供水企業的作用，促進企業的健康、穩定發展[3]。

2 供水管網網格化智能管理系統的構成

通過供水管網網格化管理，劃分網格責任區，提高水務企業人員的管理水平，確保水務責任落實到位，提高企業的管理效率。為實現供水管網的網格化智能管理，要建立相應的管理系統，所有管理工作都要依托該系統完成。一般情況下，供水管網的網格化智能管理系統主要由感知層、網絡層以及應用層構成，其中每一層都能發揮相應的作用，才能保證系統的正常運行。

2.1 感知層

在供水管網網格化智能管理系統中，感知層是整個系統架構最基礎的組成部分，只有保證感知層的功能，才能為系統運行提供保障。在感知層中，主要設備是供水管網中的各類在線儀表，包括壓力儀表、流量儀表、水質儀表或專業水質監測機構提供的檢測報告等。

供水管網網格化智能管理系統運行過程中，感知層可以利用在線監測儀表，在不影響供水管網正常運行的情況下完成各項供水管網監測數據的采集，全面掌握供水管網的真實運行情況[4]。

2.2 網絡層

在供水管網網格化智能管理系統中，網絡層能夠科學利用互聯網技術，實現與通信網絡的有效融合，在完善網絡的前提下，實現供水管網網格化智能管理系統的數據傳輸功能。

通過網絡層的正常運行，將供水管網的網格化智能管理系統采集到的各項數據通過網絡傳輸到數據中心，同時實現對數據的管理、維護以及存儲等操作，為上層的運行提供必要的數據支持，以便更好地實現系統功能，充分發揮網格化智能管理系統的作用[5]。

對于供水管網網格化智能管理系統而言，網絡層的性能會對數據傳輸速度造成直接影響，因此，對于網絡層的軟硬件設備提出了更高的要求。

2.3 應用層

在供水管網網格化智能管理系統中，通過感知層和網絡層的運行，可以全面獲取供水管網中的各項數據，這些數據包括流量數據、壓力數據以及水質數據等，為供水管網管理提供重要的參考依據。

獲取這些數據后，通過深入分析數據，充分發掘這些數據代表的實際意義，明確不同數據之間存在的關系，為不同用戶之間配水比重分配及管網系統管理層作出決策提供重要依據[6]。

供水管網網格化智能管理系統的運行過程中，通過感知層和網絡層對采集到的供水管網運行數據進行簡單加工，并展示其結果，可以提供供水管網運行狀態的主觀感知，基本掌握供水管網的實際運行情況。再對這些數據進行全面匯總，并做好相應的分析與對比，可以實現對供水管網運行數據的深層運用，為供水管網管理工作提供重要依據。

對于供水管網網格化智能管理系統，要通過不同的功能模塊實現相應的功能，包括抄表管理、用戶基礎信息、統計分析、在線監控、應急管理、用水申報、維修搶修、服務熱線、考核評價、服務互動、掌上網格、用水常識、產銷差分析、用戶評價意見反饋以及系統管理等，才能采集到準確的供水管網信息，并實時傳輸相關信息，采取管理辦公協同的方式，實現監督與服務一體化。因此，通過供水管網網格化智能管理系統的建設與應用，為用戶構建全能、高效、全時段、全方位覆蓋的供水網格化服務體系[7]。

3 供水管網網格化智能管理系統的工作步驟

供水管網網格化智能管理系統運行過程中，其工作流程主要包括感知、分析、執行三個步驟。

3.1 感知

感知是供水管網網格化智能管理系統運行中的第一個步驟，通過對各類在線儀表的控制獲取供水管網的運行狀態[8]。一般情況下，需要通過壓力、流量以及水質等在線儀表采集供水管網中的壓力數據、流量數據以及水質數據，感知供水管網的實際運行狀態。如果通過數據，判斷供水管網在運行過程中是否出現異常，系統會發出自動報警信息，提醒系統對故障采取處理措施。

3.2 分析

分析是供水管網網格化智能管理系統運行中的第二個步驟，要對感知步驟中獲得的數據進行分析。接收到感知發出的報警信息后，系統將分析其中的具體信息，判斷供水管網異常產生的原因以及出現異常的大致位置，為制定異常處理措施提供重要的參考依據，保證處理措施的及時性與有效性。

3.3 執行

執行是供水管網網格化智能管理系統運行中的第三個步驟，系統要按照制定好的處理措施對異常進行妥善處理。在處理完供水管網異常后，要及時將處理結果反饋給系統，同時要及時完善數據庫信息，為后續管理工作提供參考。

4 案例分析

4.1 網格化分區概況

以某一供水片區為例。在供水片區中，日供水量約為11萬噸，其中，35 km的供水管道為DN100及以上級別，水表數量有5.3萬只。根據供水管網劃分網格，可以將這一供水片區劃分為8個區域。供水管網中的道路交叉口位置安裝了壓力傳感器，用于監測系統的供水壓力，并將監測到的數據進行實時傳輸。

與此同時，要在大的路口、用戶集中區域以及對水質有特殊要求的用戶處安裝水質監測儀表，監測這些位置的水質，同樣要對監測到的數據進行實時傳輸。此外，還要在各村總表、重點工業用戶以及分區邊界的位置設置實時遠傳數值流量點，確保數據傳輸正常。

4.2 案例分析

選擇該供水片區中的一個網格區域作為示范區，這一示范區網格區域的面積約為1.52 km2，其中大部分為生活區域，包括2個大型農村社區、6個房地產小區以及1個公園，還包括5家行政事業單位以及一部分商業區。

在這一示范區網格區域周圍，供水管網主要為DN400、DN300，用戶數量約8 000戶左右，示范區網格區域內設置了13處壓力監測點、2處水質監測點。由于該區域采用多路進水的方式，并且在邊界管網系統中安裝了流量計，施工難度較高，因此沒有安裝邊界監控流量計。此外，采用壓力法實時監控管網漏水情況，可以為確定漏水點位置提供重要的參考依據。

在樹枝狀的供水管網中，如果出現供水管道漏水情況，會導致下游供水管道中的供水壓力不足，無法滿足下游用戶的用水需求，對漏水點下游的供水管道造成嚴重影響。

在環狀的供水管網中，如果出現供水管道漏水情況，會導致各個監測點的壓力變化存在顯著差異，距離漏水位置近的區域壓力變化更大，距離漏水位置遠的區域壓力變化較小，對漏水位置區域內的壓力情況造成嚴重影響。通過對壓力監測點的監測，能夠確定漏水故障發生前后的壓力變化情況，根據以往的工作經驗判斷發生漏水的實際位置。

例如，通過觀察壓力坡降雷達圖可以看出，2號壓力監測點的壓力出現了顯著變化，而3號壓力監測點的壓力變化要小于2號壓力監測點。根據示范區域的管網分布情況可以看出，4號、3號、2號在管道上線性分布，由此判斷這個區域出現漏水問題的位置在2號壓力監測點與3號壓力監測點之間。

某日，該示范區網格區域的供水管網網格化智能管理系統中的“在線監測”模塊發出報警信息，顯示該區域中的壓力變化處于異常狀態。通過“輔助決策”模塊，分析區域內的壓力點監測值，分析結果形成“壓力變化雷達圖”及“壓力變化表”，通過這些數據基本可以確定供水管網中的漏水位置。確定漏水位置后，“維修搶修”模塊將生成相應的工單，通知維修搶修人員去往現場維修。

與此同時，供水管網網格化智能管理系統中的“地理信息系統”模塊還能根據實際情況制定科學的關閉方案，“用戶基本信息”模塊則根據漏水位置確定可能受到影響的用戶，列出相應的清單。如果會出現停水或降壓的情況，“用戶熱線”模塊為用戶自動推送相關信息。在故障處理完成后，“考核評價”及“用戶評價意見反饋”模塊詳細記錄事件的全過程，相關部門要接受相應的考核。

5 結語

綜上所述，在供水管網運行過程中，為了提高管理水平，要建設并應用供水管網網格化智能管理系統，提高供水服務質量，促進城市的健康發展。

應用供水管網網格化智能管理系統能夠更好地實現抄表收費、維修搶修、在線監控等各項業務工作逐步信息化、標準化，不僅能夠提高維護管理以及客戶服務等方面的工作效率，而且可以在一定程度上拉近供水企業與用戶之間的距離。在實際應用過程中，要不斷完善系統功能及基礎數據，使之為保障管網安全運行、推動節能降耗、提高服務質量提供有力支撐。

參考文獻

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