智慧水务项目建设浅析

摘  要：水是生命之源，但是，对于城市水资源的管理水平与其重要性却是难以匹配的，为此，在水资源管理方面采用智慧化的管理方式是十分重要的。文章从供水和排水管线管理工作的总体需求入手，以GIS技术为依托，分别从智慧供水专属应用、智慧排水专属应用、共有应用三个角度开展系统研发，从而为提高供排水管线管理工作的智慧化水平提出解决思路。

关键词：智慧水务;管线;智慧化管理

中图分类号：TV212      文献标识码：A 文章编号：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项重要基础设施，被誉为城市的“生命线”，而其中的供排水管线更是与人们的生产生活息息相关。但是，我国的水资源环境却处于十分严峻的形势中。我国是一个严重缺水的国家，人均淡水资源不足世界平均值的1/4。据不完全统计，我国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，城市年缺水总量达60亿立方米，其中缺水比较严重的城市有110个。与之相对的，是城市供水系统一直居高不下的漏损率和严重的水污染。研究表明，我国各省市均存在不同程度的水资源风险，其中，北京、天津、河北、山西、山东和河南6个省份甚至处于极高危险性等级[1]，水资源形势十分严峻。为此，国家各级部委对于城市供水和水污染治理工作的重视程度不断提升，颁布了以《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）为代表的一系列指导政策。

为解决上述问题，仅靠政策层面的努力是不够的，技术手段的支持也十分必要。我司通过综合分析智慧水务管理需求，提出以GIS系统为基础，通过物联网、大数据、GPS等技术的综合应用，从智慧化供水调度、降低漏损率、污水排放跟踪管理、事故应急处置等工作领域入手，搭建供排水管线智慧化管理系统，从而为提高供水和排水管线管理工作的智慧化水平服务。

1  智慧水务业务开展总体思路

智慧水务项目的建设，需要以空间基础设施、计算机软硬件和网络通信平台为重要依托，以政策、法规、规范、标准、信息化机构以及安全体系为保障，以管线安全数据库为枢纽，对管线分布、巡检管理、管网运行、水力模型等资源进行统一的规划和管理，构建供排水智慧化管理业务体系，进一步提高水务智慧化管理水平[2]。

通常情况下，项目的建设内容大致可以分为三个方面：

（1）基础数据获取：开展供排水管线普查探测和污染源普查，全面摸清供排水管线和各污染源的分布情况，做好污水排放溯源，为后续的管理工作提供基础资料;

（2）管线运行监测：完成各传感监测设备选址及安装部署，其中，供水管线所需传感器主要包括流量计、压力计及水质检测仪（水源地及水厂出水口），排水管线所需传感器主要包括流速计、液位计（水井内及低洼地）、水质监测仪（排水口、市内水体等）、雨量计等;

（3）智慧应用研发：通过系统的建设，实现对上述各项数据的统一管理和智慧化分析利用。智慧水务可以细分为供水和排水两个方面，其业务有共有内容也有各子项的特有内容：其中维保业务管理、巡检管理、应急指挥为共有业务内容，供水调度、漏损预警为供水管线特有业务内容，排污监管、防洪排涝为排水管线特有业务内容，在系统研发工作中需要有针对性地开展功能设计。

其中，系统研发部分是整个项目的核心，也是本文讨论的重点。

2  智慧水务主要应用

下面从智慧供水专属应用、智慧排水专属应用、共有应用等三个方面入手，针对智慧应用层面的具体技术内容进行讨论。

2.1  供水业务专属应用

供水调度方面：在对供水管网全面监管的基础上（如图1所示），借助供水管网水力数学模型对供水管网进行模拟分析，根据需求生成不同的结果报表，同时还可以生成不同结果类型所对应的结果图表，包括等压线图、等压面图等。通过模拟在日常不同条件下的泵站运行方案，辅助日常调度管理与协调，分析现有水泵的运行状况，提高泵站运行效率;对拟建泵站的水泵组合运行方式进行模拟，得出经济的组合方案，模拟各种计划施工方案或事故对供水系统的影响，制定调度应急预案。

漏损预警方面：通过供水运行监测传感器，结合水力模型，实现自来水管网的漏损监测和预警，为系统安全运行提供科学保障。通过水力数学模型计算，将传感器传回来的数据进行仿真分析，模拟管网系统的运行状况，掌握全区供水管网压力，不同等级用不同颜色表示，直观了解风险等级较高的管网区域，该区域就可能存在的爆管和漏损风险，及时给相关部门提供数据参考。

2.2  排水业务专属应用

排污监管方面：实现排水管线（重点是污水管线）与河流水质的统一监管，特别是针对主要排污口、污水处理厂出水口、市区主要水域，通过水质的实时检测、实时报警，可以及时发现并处理偷排乱排的情况，从源头减少水污染事件的发生。

防排涝决策方面：传感监测设备结合气象预报信息可以分析受暴雨影响全区的积水情况，为排水管网的清淤工作和排涝调度提供参考依据。通过两种方式建立专家库来达到雨水泵站优化调度的目标：一是通过历史事件的专家调度的信息，筛选出优秀的、经过验证的调度方案输入专家库;二是通过模型的模拟，对于预设的降雨事件进行泵站中水泵运行的搭配和选择，找到合适的水泵的运行方式，输入专家库。当泵站雨量计或者水位达到一定的条件下，通过专家库的匹配，调用相应的泵站调度方案进行执行。

2.3  通用业务应用

应急指挥方面：在充分利用和整合現有资源的基础上，打通应急信息链路，实现指挥中心、应急现场、各应急部门之间信息的互联互通，同时通过对风险隐患动态监控及预警（如图2所示），实现对风险隐患的事前有效防患及化解，并且通过对预案的结构化、数字化及流程化等规范化管理，实现突发事件快速响应。系统在多元化预警预测、可视化动态监测、智能化研判分析、结构化应急预案、高效化指挥调度、具体化灾后评估等方面优势突出，从而形成应对突发事件的指挥调度模式，全面提高城市应急管理水平和突发事件应对能力。

运维管理方面：面向管线运维工作具体内容，开展流程化的技术支持，对于运维计划、维保人员、维保记录等内容开展记录与管理。此外，不同于传统维保工作需要人员巡检发现问题，智慧化管理系统可以借助系统的隐患分析功能（详见图2）获取全市管线的隐患情况，从而使得维保工作更有重点，减少盲目性。同时，借助移动终端，针对管线维保工作提供技术支持，例如，某处阀门出现故障需要更换，维保人员在现场时可以借助移动终端查看该设施的详细信息和安装工艺流程。

巡检管理方面：通过移动端和PC端的交互，实现巡检员和管理员的即时通信。管线巡检工作不再需要完成全部巡检任务后才能上报发现的问题，而是可以随时发现随时上报。上报的信息也不再局限于文字报告，还可以加入语音、视频、图像等资料，使得管理员可以全方位把握事故现场情况。

3  智慧水务的主要优势

智慧水务项目，具有与传统管线管理工作所不同的解决思路，通过全面的运行监测和多角度的技术支持，可以从源头入手，以防为主，从根本上提升供排水管线管理技术水平，其具体优势如表1所示。

4  智慧水务对于城市管理的作用

面对城市建设的飞速发展，城市地下管线在保障城市经济发展和整体运行、维系城市地上地下空间有效利用中的重要性日益凸显，规划、建设和管理好地下和地上基础设施是未来充分利用地下空间重要的基础工作，是维系社会经济和现代化城市健康、协调和可持续发展，有效应对突发灾害的保障。推动智慧水务建设，对于现代化的城市管理是十分重要且必要的：

4.1  加强地下城市资产管理，提高管网设施运行维护效率

通过项目建设，可以实现对供排水管线日常生产运行中对管道点及其地面定位等相关数据资料的快速查询、分析及测量问题，为地下管网维护抢修、大修或改造方案的制定与实施提供实时准确的图形及属性数据资料。同时也避免了地下管网维修改造开挖时，因地下管道、线缆地面位置不清，误伤管道、电缆等引发的停产及人身安全事故发生，充分体现以人为本、创建和谐社会的城市经营管理理念。

4.2  提高城市管理工作效率，降低突发事件的事故率

借助传感设备的自动信息采集，可以大大减少人工巡检量。监测信息实时整合，及时传输，报警信息第一时间发送给相关人员，避免了以前的逐级汇总、逐级汇报，大大提高供排水管线管理工作效率及事故响应效率。借助水力模型实现事故预警，可以将事后处理转变为事前预警，早发现、早处理、早解决，从而降低发事件的事故率，从根本上降减少城市安全事故的发生。

4.3  提高应急响应能力，降低财产损失和人员伤亡

城市的地下管网是城市的血脉与生命线，是城市重要基础设施，关乎公共安全与人民生命。借助智慧化的应急响应措施，建立城市地下管线应急救援体系，一旦发生突发安全事故，可以在第一时间生成切实可行的处置方案，缩短事故处置时间，科学应对和有效处置各类地下管网突发事件，有效减少事故造成的经济损失。

4.4  提升现代化城市管理水平，促进信息共享应用

城市地下管线设施属于城市的基础地理信息，需要为城市信息化建设提供数据共享应用服务，既要为城市工程规划设计、建设管理、市政管理以及应急指挥和抢险管理提供城市地下和地上现状信息，又要为各管线权属单位的日常业务运行和维护管理提供相关信息服务，并且可以避免各建设单位重复进行建设和测量等工作，从而降低数据的更新成本，提高城市空间资源的规划、开发和管理水平，为城市安全和应急管理提供有效保障。从而实现城市信息资源的有效共享，减少城市资源浪费，优化空间配置，为推动循环经济发展做出基础性贡献。

5  结  论

智慧水务项目的建设，从根本上改变了管网维护工作的总体思路，从原有的固定化、被动化的管理和维护方式，转变为更加灵活、主动的新思路，从而有效降低管网漏损、事故损失和管网维护成本，可以有效缓解我国水资源应用的严峻形势，同时可以对提升城市整体安全等级，实现可持续发展起到重要作用。

参考文献：

[1] 梁缘毅，吕爱锋.中国水资源安全风险评价 [J].资源科学，2019，41（4）：775-789.

[2] 厦门精图信息技术有限公司 [R].厦门：漳州开发区北斗卫星导航产业重要应用示范工程技术总结报告，2016.

作者简介：李萌（1985.03-），女，汉族，江苏徐州人，管线技术支持工程师，测绘工程师，硕士，研究方向：地下管线信息化管理。