排水工程建设信息管理平台的设计与实现

钟 亮

(广州市南沙区磨碟头工程管理所，广东 广州 510000)

城市排水行业与人们生活紧密相关，是公用事业中最重要的基础设施产业之一，是保障城市可持续发展的前提，是提高城市化水平和人们居住环境质量的重要标志。排水系统不仅可将一个乡村严重污染区域内的生产废水和居民生产生活产生的污水及时收集和输送，同时还能提高污水治理高效性，有效避免废水直排河流对水资源环境污染[1]。

目前国内外已将排水工程称之为水工业中必不可缺的系统工程之一，并且已高效利用排水管道系统合理回收生产废水及生活污水。例如，当前各国通过合理水资源管控，以相关法律政策措施和手段利用、处理水资源，合理使用、合理改善水源污染等；美国等构建地表回灌排数系统，强化水资源利用效率[2- 3]。然而，相比较国外，我国的排水行业在改革开放后才逐渐发展普及起来，其工程设备、工程制度、规划设计[4]、管控以及安全、经济、科学的排水工程信息管理平台成熟度不足，因此建立完备的排水工程建设信息管理平台显得尤为重要。

本文针对严峻的水资源管理调控等问题，提出以构建科学化、经济化、安全化、重复利用化、低污染化的智能排水信息管理平台，通过分析平台组成单元、功能、监测预警管控、社会经济化效益、生态环境化效益等方面，优化乡村区域、城市区域、农业经济带区域等排水管道系统，并通过信息管理平台采集、分析、处理不同区域内生活用水、生产污水、自然用水等方面数据资料信息[5]，一方面有效实现区域内不同类型水资源合理调度分配，改善区域内水环境质量安全，另一方面通过智能信息化平台辅助日常业务工作，达到水资源实际监管到位、责任划分明确、过程资料追溯留痕、优化管理模式等目标，进而为水资源合理管控、科学统筹、生态环境保护和持续发展创造有利条件。

1 排水工程重要性和现状分析

1.1 排水工程动态监理重要性分析

当前，随着城市、乡村的快速经济发展和工程基础设施不断完善，不同类别的排水管网在乡村、城市、工业区等重点管控区域中逐步建设完善，并依据排水功能形成动态循环排水分布，结果如图1所示。通过图1可知，排水工程动态循环主要分为积水前-准备、积水中-监测预警、积水后-管网排水等方面，相比较数字化管理平台的智能管理，传统排水工程在3个阶段中，水利资源资料收集存在滞后性、缺失性、缺乏科学管理、高效管控等手段[6]。在进行排水工程管理时，由于基础排水设施无法统一规划，且运营情况复杂，易造成监控、养护、规划管理等过程中排水信息不充分，排水难，经济消耗大等现象。因此，在探索分析排水工程循环动态重要性后，为提升不同区域内(尤其以农村水资源高污染等地为重)排水、排污能力反应效率，本文通过构建新型智能化管理平台，开展乡村、城市及重点区域内排水工程的实时动态监测，及时掌握不同区域中排水管网动态运行情况，合理规划排水方案，备案排水紧急处理能力等，通过区域数字化信息与地理信息技术(GIS)相结合构建排水工程信息管理平台进行区域水源调查、分析、研判等数据设计分析后，实现区域内水资源规划、合理排污的科学管理和系统决策。

图1 排水工程动态循环操作分析图

1.2 排水工程划分及现状管理模式分析

本文为实现科学、经济地规划、统筹和分配水资源，针对排水工程层级精准划分进行探索，结果如图2所示。通过图2可知，目前排水工程划分为排水节点、管线、收纳区域等3大层级机构。其中，排水管线主要以明渠、雨水管线、污水管线、雨、污合流线路为主，根据不同水源类型分布区域，布设相应管线进行水资源收、排、处理等过程，同时合理的布置有效地提升了区域水资源监控和生态环境保护；而排水节点以阀门、检查井和排水泵站为主体构成，其检查井多设置与排水、通讯、油气等管道交互处，一定程度上实现了安全及时检查管控等功能效益，而排水泵站多设置于排水阶段中，有效地提升了排污、引流等作用[7]。

图2 排水工程详细划分示意图

相比近年来，排水工程管理模式逐步多样，并逐渐形成了以数字化、智能化、安全化为主体的信息管理平台[8]，以此通过采集的海量数据信息，为排水决策、方案设计、优化调节、低污染排放提供了数据依据，不仅使排水工程更好地服务于居民生产生活，而且优化了城市、乡村的生态环境建设、水资源质量管理，有效提升区域经济良性发展和生态环境安全，

2 排水工程信息化管理平台构建

2.1 信息管理平台构建设计原理

现在，计算机技术以其数字化、智能化等显著优势被广泛应用在排水工程信息管理中，而本文为满足现代化城市、乡村的智能化、高效化排水管理需求，通过互联网技术、地理信息系统技术(GIS)、人工智能识别技术、数字化统一控制技术构建集设计、规划、决策、信息采集、业务调研、联动指挥、线上审批于一体的综合智能化排水管理平台体系，使该管理平台体系不仅能满足排水系统化、有机化和科学化管理，而且能实现区域水资源信息联动(包括信息传递、分析、处理、测评等过程)。

其次，在整个排水工程信息管理系统设计构建后使其基本满足以下基础条件：①在不同区域内，实现对城市、乡村排水工程系统数据进行实时动态监测和决策统一调度等，对排水节点中检查井、阀门和排水泵站进行监测预警和全自动远程控制；②通过排水信息管理平台，及时收集排水系统功能特征、水资源数据特征、动态监测特征等，同时在平台进行采集数据分析、处理等过程，进而构建排水工程信息管理数据库，实现对区域内水资源、排水系统的优化调度过程；③通过智能化排水信息管理平台，构建排水工程动态化监测控制中心，及时通过信息数据资料、监测预警信息分析水情，及时预案，提高决策精度，提高信息化服务水平。

2.2 信息化管理平台结构及功能分析

为更精准地解译排水工程信息化管理平台设计，准确掌握信息化管理平台结构及功能特征，本文对排水工程系统结构及功能进行具象分析，其信息管理平台结构如图3所示。通过图3可知，排水信息化平台总体分为3大部分：①排水工程数据获取、监测预警分析、工程排水巡查、应急管理、排水工程效益评估等8个子系统。其中，不同子系统根据功能和内容进行相应识别，如监测预警子系统中，排水信息化平台对水资源运行动态进行监测和数据资源获取，通过水位信息、水流量异常信息、设备异常等信息进行监测预警报警、故障检测报警等，实现了对区域设备工况，重点排查区域数据信息探查和动态的及时监测；②具体分析了排水工程信息化管理平台中数据访问编辑、地理位置信息获取、管理与图显、模拟动态结果分析等基础管理平台，其中，不同基础平台负责管理对应系统功能，如网管理关系分析及数据访问编辑中，有效提升了排水平台网络安全性能，外部系统设置严格的入侵打击措施，内部系统通过用户信息、账号服务密码、访问局限性等将关键资源数据信息加密处理，不仅保障了数据被入侵盗窃的可能，提升了安全等级，而且确保了排水系统安全、可靠、稳定的运行过程。③建成排水工程数据综合服务中心，通过排水信息管理平台的各级基础平台和子系统功能，获取不同区域内海量水资源信息数据，实现了排水系统的远程控制、提高了排水工程调度决策能力。

图3 排水工程智能化管理平台结构及功能结果示意图

2.3 信息化巡查监测预警

全面掌握排水工程信息管理平台污水管控、生产运营的信息化运行监测预警情况，对合理制定排水规划措施、环境保护措施、经济效益评估等方面有重要研究意义。在此基础上，本文通过对排水工程信息化工作巡查预警进行科学且全面的分析，其巡查应急预警工作结果如图4所示。通过图4可知，应急报警服务主要以巡查监测端口与预警服务端口共同协调实现，排水工程管理平台依据网格信息划分，汇总巡查人员监测的工程基本信息，并通过管理平台制定完整的巡查计划报备、区域划分、任务获取、巡查、情况汇总、上传等过程。随后通过排水工程信息管理平台对信息分析、处理，对比分析后决策区域信息是否应急报警。该系统过程充分通过智能化信息管理平台在线监测、网格划分区域巡查等方式，实现排水工程水资源实时动态信息、基础设备信息的可视化管理和应急决策服务，极大地提升了排水工程运行安全性，保障了社会经济和生态环境的稳定性。

图4 排水工程信息化工作巡查结果图

3 排水工程信息管理平台实现及应用效果分析

3.1 管理平台系统实现

排水工程建成实现后，其平台系统运行环境安全和配置参数分析见表1，通过表1可知，信息管理平台存在管理开发工具中，具备数据库资源、C++语言程序设置，在应用服务环境中，实现了完整数据库系统化和搜索引擎系统，极大地提升了排水工程信息数据分析、比对能力，实现了信息管理平台优质化、科学化、精准化服务的基本宗旨。

表1 排水工程系统运行环境安全配置分析表

3.2 实际应用效果分析

3.2.1社会、经济效益分析

城市、乡村的排水工程建设、维护和管理等过程不仅实现了排水工程在管理中的科学性、及时性和全面性，而且其信息化管理平台建设及实现过程对社会、经济效益增长有极为关键的作用。在社会效益方面中，首先排水工程信息化平台构建满足了居民、政府、主管部门等社会价值，其一方面立足居民生活，有效保障了生活安全，降低了安全风险隐患，另一方面立足于政府，通过海量数据分析、在线联动审批、安全、质量、人员等管理等操作，实现了精准决策服务，社会事业、人员等安全，同时能及时掌握现场动态，降低洪汛灾害等；其次排水工程信息管理效益提升，排水一体化管理通过信息平台采集分析数据、整合信息综合治理和优化调度，通过一体化排水工程信息管理平台服务不仅提高了人员、部门、数据间的协调配合，增加了工作效益，而且智能化服务体系优化调配，数据计算结果准确，优化了传统排水工程建设管理中操作不规范、不到位的现象；最后排水工程信息管理平台以自身存储的信息标准，规范了水资源信息采集中不协同的现象，同时信息化管理平台提升了数据资料交互、共享等程度，提升了信息管理平台运维效率，极大地降低了人工成本、经济成本的损耗。

3.2.2生态环境效益分析

目前在乡村区域中，传统排水工程数据量差、设备不完善、管理不到位、监测预警机制尚未构建，致使农村区域中农业面源污染排水资源大量流失，不仅造成社会经济的大量损失，而且严重侵害了当地生态环境健康。相比较，基于统一、科学、规范的排水信息管理平台，及时针对排污现象进行数据检测、分析、控制和警示报警服务，同时合理的设施体系实现了污水排放统一化，明确了排管网职能，降低了泄露等风险，在区域内部有效改善了水体质量安全，保障区域生态环境综合效益健康，通过排水工程信息管理平台的科学、统一的建设实现了经济、生态环境效益、安全和信息化管理制度、质量的稳步提升。

4 结论

本文通过排水工程信息管理平台在实际社会效益、经济效益应用实现中，针对现阶段排水工程现状、服务重要性以及智能化排水工程信息管理平台设计构造、基本服务功能和区域监测预警系统功能等重点内容开展相关分析，得到以下基本结论：

(1)智能化排水工程信息平台的构建有效实现了区域内水环境保护、区域环境质量研判等，同时所构建的排水工程信息管理平台在不同区域内具备服务管理、数据分析、风险评估、监测预警和决策分析等一体化智能信息服务功能；

(2)排水工程信息化管理平台的实现提升了精准决策能力、人员调度/管理能力，有效保护了区域生态环境健康、社会健康和经济发展健康。