供水管网网格化智能管理系统的构建与应用

张虎军

摘 要：在城市建设与发展过程中，供水管网发挥着十分重要的作用，是保证城市正常运转的关键环节。只有对供水管网进行科学管理，才能更好地满足城市用水需求，促进城市的发展。因此，必须构建供水管网网格化智能管理系统，通过应用传感技术、通信技术以及计算机技术，直观展现供水管网的运行状态，实现供水管网的网格化智能管理，提高供水管网运行效率。文章将对供水管网网格化智能管理系统构成展开阐述和分析，探讨供水管网网格化智能管理系统工作流程，以供参考。

关键词：供水管网;网格化;智能管理

中图分类号：TP3;TU9 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.051

供水管网是供水企业中最核心的设施，科学管理供水管网是促进供水企业健康发展的重要措施，也是保证供水服务质量的关键环节。

目前，供水管网管理工作普遍存在系统老化、管理模式落后、工作效率低、人员素质差等方面的问题，严重阻碍了供水管网管理水平的提高。为改变这一现状，供水企业要实现供水管网的网格化智能管理，实现相关工作的精细化、标准化、智能化，进一步提高供水管网管理水平，促进供水企业的发展。

1 供水管网的网格化管理

随着科学技术的快速发展，数字化技术已经被广泛应用于各行各业，对于行业发展具有重要意义。在供水管网中，对供水采用数字化管理，解决供水全过程监测问题，保证了供水质量安全，保障了用户的合法权益，促进了供水企业的长远发展。目前，我国部分地区已经采用数字化管理模式，例如，山东省某市的水务公司对供水采用了数字化管理模式，建立了专用网络，对水质实施全过程监测，在企业内部实现了数字化办公，从而提高供水服务质量和工作效率。

对于供水企业而言，供水管网网格化管理是提高供水管网管理工作效率的重要举措，对于提高供水服务质量具有重要意义。具体管理工作中，要建立统一管理的数字化平台，将整个供水管网科学划分为不同的单元网格，以便全面、准确地掌握用户信息以及供水管网的参数变化，进而展开全面而透彻的分析，形成标准化作业流程，提高管理水平和工作效率。供水管网网格化管理的实现，能够拉近供水企业与用户之间的距离，促进所有单元网格用户提高服务质量，提高供水管网管理的精细化水平[1]。

一般情況下，供水管网网格化管理要遵循以下工作原则：第一，形成完善的网格布局，实施条块整合管理;第二，做好信息整合工作，实现有度通达;第三，充分共享现有资源，制定有偿融通规则;第四，有条不紊地促进业务协同运作;第五，为公众提供满意服务;第六，监管管网系统，提高管理工作的有效性。

在对供水管网进行网格划分的过程中，要参考以下几个方面因素：第一，网格划分尽量选择天然的地形分界，为后期管理创造一定的便利条件;第二，在第二层的网格划分中，网格区域边界要参考主干道路管道走向，保证所有网格区域都拥有良好的交通条件;第三，在第三层的网格划分中，网格区域的边界要按照业务管辖划分，有利于提高管理效率。

为了建立网格化的管理体系，要有效利用用户基础信息以及管网系统数据，全面监控与传输水管网系统中各项供水特征数据，还要完成水表抄收、用户投诉、用水宣传、管网维修以及压力、水质等方面的工作内容，并进行新用户报装[2]。

通过供水管网网格化智能管理系统构建与应用，可以提高水务企业的风险管控能力，提高水务企业的决策分析能力，促进企业的标准化运营，提高企业管理的服务水平和工作效率。因此，必须高度重视供水管网网格化智能管理系统构建与应用，充分发挥其对于供水企业的作用，促进企业的健康、稳定发展[3]。

2 供水管网网格化智能管理系统的构成

通过供水管网网格化管理，划分网格责任区，提高水务企业人员的管理水平，确保水务责任落实到位，提高企业的管理效率。为实现供水管网的网格化智能管理，要建立相应的管理系统，所有管理工作都要依托该系统完成。一般情况下，供水管网的网格化智能管理系统主要由感知层、网络层以及应用层构成，其中每一层都能发挥相应的作用，才能保证系统的正常运行。

2.1 感知层

在供水管网网格化智能管理系统中，感知层是整个系统架构最基础的组成部分，只有保证感知层的功能，才能为系统运行提供保障。在感知层中，主要设备是供水管网中的各类在线仪表，包括压力仪表、流量仪表、水质仪表或专业水质监测机构提供的检测报告等。

供水管网网格化智能管理系统运行过程中，感知层可以利用在线监测仪表，在不影响供水管网正常运行的情况下完成各项供水管网监测数据的采集，全面掌握供水管网的真实运行情况[4]。

2.2 网络层

在供水管网网格化智能管理系统中，网络层能够科学利用互联网技术，实现与通信网络的有效融合，在完善网络的前提下，实现供水管网网格化智能管理系统的数据传输功能。

通过网络层的正常运行，将供水管网的网格化智能管理系统采集到的各项数据通过网络传输到数据中心，同时实现对数据的管理、维护以及存储等操作，为上层的运行提供必要的数据支持，以便更好地实现系统功能，充分发挥网格化智能管理系统的作用[5]。

对于供水管网网格化智能管理系统而言，网络层的性能会对数据传输速度造成直接影响，因此，对于网络层的软硬件设备提出了更高的要求。

2.3 应用层

在供水管网网格化智能管理系统中，通过感知层和网络层的运行，可以全面获取供水管网中的各项数据，这些数据包括流量数据、压力数据以及水质数据等，为供水管网管理提供重要的参考依据。

获取这些数据后，通过深入分析数据，充分发掘这些数据代表的实际意义，明确不同数据之间存在的关系，为不同用户之间配水比重分配及管网系统管理层作出决策提供重要依据[6]。

供水管网网格化智能管理系统的运行过程中，通过感知层和网络层对采集到的供水管网运行数据进行简单加工，并展示其结果，可以提供供水管网运行状态的主观感知，基本掌握供水管网的实际运行情况。再对这些数据进行全面汇总，并做好相应的分析与对比，可以实现对供水管网运行数据的深层运用，为供水管网管理工作提供重要依据。

对于供水管網网格化智能管理系统，要通过不同的功能模块实现相应的功能，包括抄表管理、用户基础信息、统计分析、在线监控、应急管理、用水申报、维修抢修、服务热线、考核评价、服务互动、掌上网格、用水常识、产销差分析、用户评价意见反馈以及系统管理等，才能采集到准确的供水管网信息，并实时传输相关信息，采取管理办公协同的方式，实现监督与服务一体化。因此，通过供水管网网格化智能管理系统的建设与应用，为用户构建全能、高效、全时段、全方位覆盖的供水网格化服务体系[7]。

3 供水管网网格化智能管理系统的工作步骤

供水管网网格化智能管理系统运行过程中，其工作流程主要包括感知、分析、执行三个步骤。

3.1 感知

感知是供水管网网格化智能管理系统运行中的第一个步骤，通过对各类在线仪表的控制获取供水管网的运行状态[8]。一般情况下，需要通过压力、流量以及水质等在线仪表采集供水管网中的压力数据、流量数据以及水质数据，感知供水管网的实际运行状态。如果通过数据，判断供水管网在运行过程中是否出现异常，系统会发出自动报警信息，提醒系统对故障采取处理措施。

3.2 分析

分析是供水管网网格化智能管理系统运行中的第二个步骤，要对感知步骤中获得的数据进行分析。接收到感知发出的报警信息后，系统将分析其中的具体信息，判断供水管网异常产生的原因以及出现异常的大致位置，为制定异常处理措施提供重要的参考依据，保证处理措施的及时性与有效性。

3.3 执行

执行是供水管网网格化智能管理系统运行中的第三个步骤，系统要按照制定好的处理措施对异常进行妥善处理。在处理完供水管网异常后，要及时将处理结果反馈给系统，同时要及时完善数据库信息，为后续管理工作提供参考。

4 案例分析

4.1 网格化分区概况

以某一供水片区为例。在供水片区中，日供水量约为11万吨，其中，35 km的供水管道为DN100及以上级别，水表数量有5.3万只。根据供水管网划分网格，可以将这一供水片区划分为8个区域。供水管网中的道路交叉口位置安装了压力传感器，用于监测系统的供水压力，并将监测到的数据进行实时传输。

与此同时，要在大的路口、用户集中区域以及对水质有特殊要求的用户处安装水质监测仪表，监测这些位置的水质，同样要对监测到的数据进行实时传输。此外，还要在各村总表、重点工业用户以及分区边界的位置设置实时远传数值流量点，确保数据传输正常。

4.2 案例分析

选择该供水片区中的一个网格区域作为示范区，这一示范区网格区域的面积约为1.52 km2，其中大部分为生活区域，包括2个大型农村社区、6个房地产小区以及1个公园，还包括5家行政事业单位以及一部分商业区。

在这一示范区网格区域周围，供水管网主要为DN400、DN300，用户数量约8 000户左右，示范区网格区域内设置了13处压力监测点、2处水质监测点。由于该区域采用多路进水的方式，并且在边界管网系统中安装了流量计，施工难度较高，因此没有安装边界监控流量计。此外，采用压力法实时监控管网漏水情况，可以为确定漏水点位置提供重要的参考依据。

在树枝状的供水管网中，如果出现供水管道漏水情况，会导致下游供水管道中的供水压力不足，无法满足下游用户的用水需求，对漏水点下游的供水管道造成严重影响。

在环状的供水管网中，如果出现供水管道漏水情况，会导致各个监测点的压力变化存在显著差异，距离漏水位置近的区域压力变化更大，距离漏水位置远的区域压力变化较小，对漏水位置区域内的压力情况造成严重影响。通过对压力监测点的监测，能够确定漏水故障发生前后的压力变化情况，根据以往的工作经验判断发生漏水的实际位置。

例如，通过观察压力坡降雷达图可以看出，2号压力监测点的压力出现了显著变化，而3号压力监测点的压力变化要小于2号压力监测点。根据示范区域的管网分布情况可以看出，4号、3号、2号在管道上线性分布，由此判断这个区域出现漏水问题的位置在2号压力监测点与3号压力监测点之间。

某日，该示范区网格区域的供水管网网格化智能管理系统中的“在线监测”模块发出报警信息，显示该区域中的压力变化处于异常状态。通过“辅助决策”模块，分析区域内的压力点监测值，分析结果形成“压力变化雷达图”及“压力变化表”，通过这些数据基本可以确定供水管网中的漏水位置。确定漏水位置后，“维修抢修”模块将生成相应的工单，通知维修抢修人员去往现场维修。

与此同时，供水管网网格化智能管理系统中的“地理信息系统”模块还能根据实际情况制定科学的关闭方案，“用户基本信息”模块则根据漏水位置确定可能受到影响的用户，列出相应的清单。如果会出现停水或降压的情况，“用户热线”模块为用户自动推送相关信息。在故障处理完成后，“考核评价”及“用户评价意见反馈”模块详细记录事件的全过程，相关部门要接受相应的考核。

5 结语

综上所述，在供水管网运行过程中，为了提高管理水平，要建设并应用供水管网网格化智能管理系统，提高供水服务质量，促进城市的健康发展。

应用供水管网网格化智能管理系统能够更好地实现抄表收费、维修抢修、在线监控等各项业务工作逐步信息化、标准化，不仅能够提高维护管理以及客户服务等方面的工作效率，而且可以在一定程度上拉近供水企业与用户之间的距离。在实际应用过程中，要不断完善系统功能及基础数据，使之为保障管网安全运行、推动节能降耗、提高服务质量提供有力支撑。

参考文献

[1] 邹明铭.基于“互联网+”的城镇燃气管网巡维管理和智能化改造[J].城市燃气.2020（8）.27-32.

[2] 蒲宝卿，包蕾，刘代娜.一种校园供水系统智能管理模型的构建[J].通化师范学院学报.2021，42（2）.31-38.

[3] 张波，韩银霞，罗一丹.校园供水系统智能管理模型研究[J].陕西交通职业技术学院学报.2021（1）.21-26.

[4] 陈娅倩.企业供水管网维护管理系统的开发与实现[J].中国科技投资.2018（17）.280，340.

[5] 梅丹，艾伟.水务数字化管理模式在水务集团的应用[J].给水排水，2014（z1）.395-396，397.

[6] 于水.供水管网系统网格化智能管理系统构建探究[J].科学与财富，2018（22）：51.

[7] 朱郁.以GIS技术为基础的城市供水管网管理与服务系统研究[J].福建质量管理，2017（24）：109.

[8] 冯锦霞.基于物联网和GIS的供水管网巡检系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2017，40（12）：150-151.