城市窨井蓋治理及智慧化改造

張學磊

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，蘭州 730000）

1 引言

2021年2月9 日，住房和城鄉建設部等6部門聯合發布《關于加強窨井蓋安全管理的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），《指導意見》要求：“2023年年底前，基本完成各類窨井蓋普查工作，摸清底數，健全管理檔案，完成窨井蓋治理專項行動，窨井蓋安全隱患得到有效治理；2025年年底前，窨井蓋安全管理機制進一步完善，信息化、智能化管理水平明顯加強，事故風險監測預警能力和應急處置水平顯著提升，窨井蓋安全事故明顯減少。”

2 國內窨井蓋現狀及存在的問題

近年來，隨著我國城鎮化進程不斷加快，城市基礎設施建設事業高速發展。城市中給水、排水、燃氣、熱力、電力、通信等各類市政公用管線設施日益增加，城市路面上相應各類檢查井相應也不斷增多。據2017年尚普咨詢《中國智能井蓋行業發展調研報告》顯示，我國約25%的窨井蓋集中在全國一、二線城市。目前，城市窨井蓋存在的主要問題如下。

2.1 窨井蓋因被盜缺失

受到利益的驅動，不法分子鋌而走險作案偷盜路面井蓋的現象在全國時有發生。2020年3月，最高人民檢察院聯合最高人民法院、公安部共同出臺《關于辦理涉窨井蓋相關刑事案件的指導意見》，至2020年12月，全國檢察機關共立案涉窨井蓋公益訴訟案件424件。隨著“五防”球墨鑄鐵井蓋的推廣和相關法律的完善，井蓋被盜問題將會逐步得到解決。

2.2 窨井蓋病害現象普遍

窨井蓋病害成因是多方面的。在設計上，主要存在設計精細化不足，井周回填材料不加控制，井口未做加固設計等問題。在施工上，主要是檢查井施工重視程度不夠、質量控制不嚴、施工精細化程度不足等問題。應用現場窨井蓋存在的病害較多（尤其是普通鑄鐵窨井蓋），主要存在窨井蓋框沉陷嚴重、井周路面破損、窨井蓋變形、窨井蓋斷裂和窨井蓋異響擾民等現象。

2.3 政府部門管理的不足與漏洞

市政公配管線一般除了雨水、污水和照明等管線由市政府投資統一建設，其他管線均由產權單位直接投資建設和運營維護，涉及產權單位多。由于政府與產權單位之間缺少聯動機制，缺乏協調制約手段，國內大多數城市窨井蓋處于一種“誰建設，誰維護”的各自為政、多頭管理模式。這種模式給城市窨井蓋的日常維護管理造成較大的困難，遇到問題時相互推諉扯皮的現象時有發生。

3 窨井蓋整治提升技術措施和管理建議

城市窨井蓋管理不善，造成全國范圍內各類傷人、損車事件頻發。窨井蓋管理的不到位嚴重影響了市民的人身安全，造成了不良的社會影響，如何改善和加強城市窨井蓋管理已成為困擾全國各地市政設施管理部門的一個難點、熱點問題。為了加強城市道路管理，保障城市道路平整性和安全性，充分發揮城市道路功能，促進城市經濟和社會發展，從以下幾個方面進行提升。

3.1 制定窨井蓋統一病害判斷標準及處理技術導則

結合調查資料進行分類歸整，制定窨井蓋治理技術導則，規范各類窨井設施的材質等級要求、病害判定標準和安全隱患風險等級、病害處置方式、安裝維修技術標準、安裝維修施工工法、養護安全管理和應急處置等。國內學者對窨井蓋井周路面病害做過調查研究，趙全滿[1]等調查研究顯示，窨井周破損區域半徑與路面實際使用年限有必然聯系。隨著使用年限的增加，井周破壞區域半徑逐漸增大，但破壞區域一般半徑不超過1.2 m，窨井蓋的沉降量主要分布于0~10 mm。國內一些城市也制定了窨井蓋病害判斷標準，如鄭州市將窨井蓋病害主要分為5大類，制定相關的判斷標準如下：（1）井周破損。窨井井周1.5 m×1.5 m范圍內路面出現碎裂、坑槽、車轍、翻漿、剝落等病害。（2）路框差超標。窨井井蓋與相鄰路面出現沉陷或凸起現象，檢查井高差≥15 mm，雨水篦子高差＞0 mm或＜-15 mm。（3）窨井存在井蓋歪斜、響動、反扣問題。（4）車行道設置的井蓋為非可調式防沉降球墨鑄鐵井蓋。（5）雨（污）水井、井室較深等存在人員墜落危險的窨井未安裝防墜網。同時，鄭州市還編制了《市政排水檢查井蓋及防沉降構造》《普通球墨鑄鐵窨井蓋快硬自流料維修技術規范》和《防沉降球墨鑄鐵窨井蓋維修技術規范》等技術文件。

3.2 整合管線資源，減少窨井蓋數量

對市政公配管線資源整合，主要有以下兩種方案：（1）對通信管線進行整合。在通信管線的建設方面，電信、移動、聯通三大運營商和廣電大多采用自建自用的模式。這種模式不僅造成城市道路管位的浪費，而且增加路面上的窨井蓋數量。建議政府成立統一的機構，整合各運營商的需求和考慮遠期發展，統籌通信排管的建設。建成后，三大運營商和廣電以租用的形式使用。（2）建設綜合管廊。綜合管廊可以集約地下空間，解決“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網”等問題。與此同時，可以大幅度減少路面窨井蓋數量，提升城市品質和風貌。

3.3 成立窨井蓋管理機構，統籌管理

不同部門參與窨井蓋治理的動機和參與積極性差異較大，通信、燃氣、自來水、熱力和電力等企業，其參與市場行為的最終目的是為了盈利，對于窨井蓋等病害處理，參與度不高。政府部門參與動機是為了實現城市窨井蓋的高效管理，完成上級部門交辦的管理城市的任務，避免問責和投訴。因此，政府參與治理的動機最強[2]。建議政府成立“城市窨井蓋治理辦公室”機構部門，負責城市所有窨井蓋的管理工作，下設專業的窨井蓋治理施工隊伍，負責問題窨井蓋的維修。窨井蓋治理的經費可結合當地政府財政能力，采取政府獨自承擔，或采用政府財政補貼與產權單位出資相結合的方式。

4 結合智慧城市建設，構建智能窨井蓋系統

傳統窨井蓋管理模式采用人工巡檢，一般每個片區設置固定的養護班組人員，定期對窨井進行巡檢和維修。這種管理模式雖然在一定程度上提高了管網精細化水平，但對巡檢人員的素質和能力依賴度較高，同時存在時效性差和效率低等缺點。隨著信息化技術的發展，一些大城市已經逐步搭建其智慧城市系統，為運用信息化、智慧化等技術推動窨井蓋安全管理模式奠定了基礎。

4.1 智慧井蓋管理系統的構成

智能井蓋管理系統由智能井蓋、傳輸網絡、支撐平臺、應用平臺4層架構組成，如圖1所示。其中，智慧井蓋是加裝井蓋智能終端或井蓋附加設備的檢查井蓋。一般根據用戶需求，搭載傾斜傳感器、水位傳感器、氣體傳感器等傳感器，對開蓋移位全軸傾角傳感、水位、有毒氣體、環境等進行監測。

圖1 智能井蓋管理系統組成

目前，智慧終端設備在電源、信號傳輸質量和防水等方面技術已經較為成熟，主要性能：（1）終端設備采用內置高性能鋰铔電池，例如，天龍中閩科技有限公司生產的智慧終端電池容量可達19 000 mA·h。汪海泉[3]研究顯示，智慧井蓋終端在工作狀態下，平均電流為167 mA，休眠狀態為0.003 mA。系統按照每24 h發送1 min數據，每年電耗約1 042.2 mA·h。理論計算電池工作壽命為19 000/1042.2=18.2 a。極端不利條件下，最長待機5 a；（2）信號傳輸采用NB-IoT技術（窄帶物聯網），該技術具有容量大、功耗低、滲透性強、速率快、低能耗和成本低的特點。該技術目前已經十分成熟，在許多領域得到應用，如電力監測、工業設備監控、定位追蹤、智能抄表、火災自動報警等。（3）終端設備的防水等級執行GB/T 4208—2017《外殼防護等級（IP代碼）》中的IP68等級，意味著“擁有完全的防塵能力以及持續潛水無損害”。

4.2 智慧井蓋系統的搭建流程

智慧井蓋系統搭建可概括為如下3個步驟。第一步，調查窨井蓋的產權單位、維護責任人及聯系方式、種類、材料、坐標等基礎數據；第二步，對窨井蓋進行編碼，賦予每個窨井蓋不同的ID，并對接城市管理服務平臺項目中“城市管理部件數據普查”系統；第三步，安裝智能井蓋終端設備，該設備通過無線窄帶物聯網技術（NB-IoT），將采集數據、報警數據、工單數據推送給城市大腦，并推送給城市管理局窨井蓋辦進行現場處理，做到系統間的數據共享。

4.3 智慧井蓋應用實例

鄭州市2019年8月全面啟動了“城市大腦”項目建設，探索特大城市數字智慧化治理體系。2019年12月，鄭州市開展市內21條主干路的綜合整治提質改造工作，并以此為契機，統籌鄭州市“城市大腦”項目和道路新建、改造、大中修工程，部署了全市約20萬的窨井蓋病害治理、產權確認、建檔和智慧化改造工作。截至目前，對存在安全隱患、監管盲區和易積水區域等重要區域的窨井蓋，已完成窨井蓋更新、加裝智能設備等措施，實現窨井定位、電子檔案、狀態感知、信息預警等信息化、智慧化功能。

4.4 既有窨井蓋加裝智慧終端存在的問題

其一，智能終端的安裝方式存在一定的缺陷。目前，在既有窨井蓋加裝智慧終端方式主要有膠裝和螺母安裝有兩種方式。前者牢固性差，夏季溫度高，很容易老化脫膠；后者需要在井蓋上鉆孔，對窨井蓋的整體性有一定的破壞，另外窨井蓋受到車輛碾壓振動造成螺絲松動，或因進水造成銹死。

其二，智能終端主要功能體現在兩個方面，一是對窨井蓋位移監控，有利于及時發現丟失窨井蓋位置，方便及時更換；二是對水位、井內有毒有害氣體監測，保證養護人員下井作業的安全。但在防盜方面作用有限。眾所周知，窨井蓋盜竊作案時間一般發生在夜間，盜竊后智能終端往往會很快被破壞掉，監控平臺并不能實現對盜竊者的有效追蹤。

5 結語

針對城市窨井蓋數量多，治理體量大，投資高等特點，應結合當地經濟發展水平，有計劃分批次進行窨井蓋提升改造。建議窨井蓋提升應以病害治理和加裝防墜網為主；可選擇安全隱患嚴重、監控盲區和易積易澇重要區域作為窨井蓋智慧化提升的試點，加裝智慧井蓋終端；對新建道路設置應采用成套的智能井蓋（加裝電子鎖），系統性建設井蓋智能化管理系統。