智慧水務在珠江三角洲水資源配置工程中的應用

孫雅麗

（廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣州 510635）

《粵港澳大灣區發展規劃綱要》及《粵港澳大灣區水安全保障規劃》提出，到2022 年，珠三角九市初步建成與社會主義現代化進程相適應的水利現代化體系，水安全保障能力達到國內領先水平，率先打造成為全國“水利工程補短板、水利行業強監管”示范區；到2035 年，水安全保障能力和智慧化水平達到國際先進水平，繼續推進資源整合共享，加快推進重點工程，積極推進“數字水利”向“智慧水利”轉變。信息技術在水務工程中的應用大大提高了管理水平，特別是智慧水務在珠江三角洲水資源配置工程中的應用，使建設各方的管理水平達到國內領先。目前，歐洲、北美洲、亞洲等國的智慧水務發展水平略高，其智慧水務經過長期探索從經驗模式發展到智能自控模式[1]。如丹麥和荷蘭，其水務技術發展重點不是尋找現成智慧系統模塊化或軟件平臺，而是注重自身數據采集、分析和應用，包括對硬件條件實現優化布局、采用科技手段解決實際運營難題、開展數據應用分析研究等，經歷了從生產到研究，再從研究到應用的過程。因此，本文通過對國內外智慧水務應用的研究，重點闡述粵港澳大灣區大型供水工程建設中對智慧水務的應用。

1 項目概況

珠江三角洲水資源配置工程輸水線路總長113.1 km，計劃總投資約354 億元，是國務院部署的172 項節水供水重大水利工程之一，是粵港澳大灣區首個超大型水利工程，也是迄今為止廣東省投資最大、輸水線路最長、受水區域最廣的水資源調配工程。為實現“少征地、少拆遷、少擾民”的目標，打造新時代生態智慧水利工程，該工程采用深埋盾構的方式在縱深40～60 m 的地下建造。同時為優化配置珠三角地區東、西部水資源，從西部的西江水系引水至東部，輸水線路貫穿了珠三角核心城市群，主要供水目標是廣州市南沙區、深圳市和東莞市的缺水地區。實施該工程可有效解決城市經濟發展的缺水矛盾，提高供水安全性和應急備用保障能力，對維護上述地區供水安全和經濟社會可持續發展具有重要作用。

2 智慧水務理念

智慧水務是以解決城市水務發展需求為導向，利用現代傳感、物聯網及信息技術，構建城市水務綜合數據庫，實現水務信息充分共享，提高城市水務管理決策水平；并通過開展頂層設計、優化水務建設目標、系統規劃水務建設布局，提升水務建設和運營效益[2]。智慧水務是在工程數字化建設和智能化應用后的新型管理模式和組織形態，是先進信息、工業及管理技術的深度融合，能促進工程建設管理單位內部轉型升級，完成與“互聯網+”社會生產力的和諧對接。智慧水務建設具有以下特點：①打造“新時代生態智慧水利工程”目標，從智慧設計、建造、運營、管理出發，建設貫穿工程全周期的水利信息化智慧管理系統；②通過“BIM+GIS”支撐平臺對工程設施、設備狀態及環境信息進行全面、可視化展現；③建設水量調度管理系統，通過數據分析結果為工程供水調度提供科學數據支撐；④實現數字工程輔助建設單位開展日常運營、故障分析和維護，減少人工巡檢，加強自動化運維，提升效率[3]。

3 智慧水務系統的實際應用

3.1 工程建設管理系統

該系統主要用于工程前期報批管理，包括工程進度計劃、總體投資控制、合同費用支付、質量控制、安全控制、工程溝通、資料審批等。項目端系統將建設、施工、監理、設計等單位集成到統一平臺，作為實際日常業務系統實現標準化、統一化、集成化管理[4]。主要包括五個模塊：①前期管理?？刹樵冺椖壳捌诟黜棇徟牧线M度，查詢各工作環節狀態，及時掌握當前標段開展情況。通過獲取工程數據對項目前期進展進行整體把握。②設計管理。涵蓋工程各階段的設計及設計變更管理，可控制進度、分配與下達任務、跟蹤計劃等。③招投標信息管理。記錄項目招投標業務的跟蹤管理情況，查找招標相關資料。④合同費用管理。提供項目中所有合同事項，如合同的基礎信息、計量計價、變更、進度、結算、終止、履行統計查詢等。⑤質量管理。是工程主體對參建單位在建設過程中涉及重要質量項的控制與管理，是以質量驗收與評價為主線，按質量計劃對質量控制點進行處理的過程。

3.2 “BIM+GIS”支撐平臺

珠三角水資源配置工程覆蓋范圍大、地域分布廣、管理層級多、內容復雜，其運行包括輸水管線、泵站、水庫、調度管理等，是一項十分復雜的系統工程。因此，搭建“BIM+GIS”平臺是工程規范化、協同化管理的需要，可消除信息孤島，滿足不同層級參建方的信息需求和功能需求，保障工程管理的高效有序。利用“GIS+BIM”技術，搭建“地形地質+建筑物”的工程整體數字化模型，構建三維可視化管理平臺，實時展示施工進展、盾構機的位置和狀態等，便于工程管理人員從宏觀到微觀把控施工進程和運行狀態，追蹤質量和安全隱患，以便做出科學決策。供水工程大都具有地域廣、人員流動性強、作業環境復雜等特點，傳統信息采集方式難以保障信息的真實性、完整性、時效性和可追溯性。通過信息系統建設，可實現信息實時采集、直觀查詢、快速發布和高度共享，能便捷掌握工程動態，處理業務，提高管理效率和精細化管理水平。

平臺搭建需注意：①實現數據轉換。數據的準備和轉換包含兩個層面，一是GIS 數據需支持從GIS 數據服務器下載，同時也包含對影像、地形數據的處理；二是BIM 數據其轉換需支持目前流行的主流BIM 平臺。②平臺服務在考慮BIM 數據的同時要兼顧GIS、文檔、協同、數據分析等部分。為了數據安全及未來需要，要滿足高可用的云架構系統設計。BIM 數據管理平臺不僅是BIM 和GIS數據的管理，更應是行業數據的服務平臺和大數據的基礎，因為平臺在數據收集時已對BIM 模型數據進行了結構化組織（見圖1）。

圖1 系統總體架構

3.3 安全預警管理系統

該系統利用物聯網、視頻監控、移動互聯、“BIM+GIS”等智慧工地技術，具有安全預警管理、感知信息接入、安全地圖、安全事故管理、安全隱患排查、風險管理、應急救援等主要功能，可提高工作的信息化、標準化、專業化水平。一方面，工程安全生產始終處于受控狀態并持續改良，從根本上降低了安全事故發生率；另一方面，水質自動檢測系統保障了供水安全和供水質量。

3.4 水量調度管理系統

該系統包括水量調度日常業務處理、供水計劃編制、實時水量調度、應急水量調度、水量統計和水費計算、調度評價系統。其中，水量調度日常業務處理系統是核心部分，該系統按照同類功能合并，簡化系統結構，易于工程管理人員操作。

3.5 合同費用管理系統

其為項目建設單位項目投資管理的核心部分。重點包括設備物資采購合同、工程施工合同的執行管理和監控分析，實現合同的結算管理、執行進度跟蹤、合同交付質量管理。要求可關聯項目進度管理進行進度執行聯查，關聯供應商管理功能進行供應商合同履約質量記錄與評估等。

3.6 工程數字檔案系統

該系統作為完整檔案業務流程管理的信息化平臺，涵蓋檔案業務管理的“收集、管理、保存、利用”需求。其功能主要包括檔案的收集、保管、利用、統計及數據管理、輔助管理等。

3.7 輸水自動化監控系統

該系統按“統一調度、無人值班、智能巡查、智慧供水”的原則設計，在工程管理中心設立調度中心，設置常規的應用及數據庫服務器、操作員工作站、通信工作站、常規監控系統設備等，負責整個工程的供水調度。在三個泵站設置泵站自動化監控系統，負責監控泵站內的設備及其管轄的供水管線上的監控對象，如盾構井滲漏排水泵等。在泵站副廠房設立監控調試室，放置站控層設備，設置操作員站、工程師工作站、1 000 M/100 M 網絡交換機等設備，主要用于泵站投運初期及檢修期的泵站監控。正常運行時泵站無人值班，主要運維人員可在泵站信息中心進行管理。

3.8 應用系統集成

應用系統集成是本系統集成的核心內容，也是實現系統開發建設的目的，應用系統分布在運營公司各管理部門，用戶包括公司員工、上級部門、相關單位、公眾，是一個龐大復雜的調水業務應用系統。工程展現應用包括工程數字門戶和移動應用門戶。工程應用系統主要包括工程建設管理、安全預警管理、征地移民管理、水量調度管理、工程設施管理、工程安防與視頻監控、工程運行檢修培訓系統、工程數字檔案、辦公自動化、水文監測、水質監測、輸水自動化監控等系統。

4 結語

水是支撐城市經濟社會發展的基礎性資源，智慧水務正成為城市水務高質量發展的顯著標志。目前，粵港澳大灣區建設如火如荼，對水安全保障也提出了更高要求，智慧水務建設是推進新階段水利高質量發展的重要路徑之一。對此，全國各流域管理局正積極開展先行先試任務，編制智慧水務專項規劃。在智慧水利工程思潮引領下，從思想上打破傳統水利“重建設、輕管理”的理念，逐步向“建管并重”的現代智慧水利方向發展。珠三角水資源配置工程是國家級“大動脈”工程，是世界上流量最大的長距離有壓管道調水工程，建成后將對粵港澳大灣區發展提供戰略支撐。智慧水務應用于珠三角水資源配置工程，不僅能提高建管部門的供水效率，保證城市供水安全，還可為大灣區其他大型供水工程提供參考。