供水管网GIS精细化运行和维护探讨

任慧举， 徐 强

(苏州市自来水有限公司， 江苏 苏州 215002)

1 背景

现代供水企业为不断提高供水管理水平，提高管理效率，建立了服务于供水安全、调度、抢维修和营收等的信息化体系。供水管网GIS作为各水司最重要的管网基础数据的核心管理系统，承担着管理浑水管、清水管管线，阀门、消火栓、透气阀和水表等各类管网资料的职责，通过在系统内统一管理和维护管线资料，为生产和服务各部门提供高效便捷的查询和分析功能，为其他系统的数据应用提供数据支撑。

供水管网GIS作为重要的管线管理系统，其包含的管线建设年份跨度长，但是不同时期的管理要求和标准不一样，资料的齐备性无法充分保证，尤其是年份久远的老旧管道，其记录的属性数据与现场实际情况存在一定的差异。同时，新建供水管道工程因为来源和施工现场的复杂性，部分数据未能及时汇总和更新，再加上供水管线分布范围广、数据量大和地埋不可见的特点，供水管网GIS数据无法准确地反映现状，从而给GIS的日常运行和维护提出了更多挑战[1]。

本文以苏州市自来水有限公司(以下简称苏州水司)的供水管网GIS为例，探讨在供水管理的智能化要求不断提高，分级调度、分区计量、高效抢维修和精准管网养护等应用需求不断增加的情况下，如何对供水管网GIS开展更加长效的精细化运行和维护。

2 供水管网GIS现状

2.1 系统概况

苏州水司现有供水管网GIS是基于ArcGIS平台建立，数据经过一次平台数据迁移。现有系统同时包含网页端和HopeDesk编辑端系统。网页端主要用于浏览、查询和统计分析，具备一定的简单编辑功能。HopeDesk主要用于用户数据更新和维护、数据检查和修正等。现有系统与综合调度、外勤工单和营收等多个系统建立了数据接口，能为设计、调度、工程施工、抢维修和巡检养护等提供数据支持。

苏州水司供水管网GIS包含4个取水口、3座水厂和各口径浑水管和清水管共3 182 km。管网口径覆盖DN15至DN2200各口径，存储阀门约8.5万个，水表50.4万只，以及消火栓、维修点等信息。存储的管网以球墨铸铁管和钢管为主，含有少量灰口铸铁管，管道建设年代跨度超过40年。苏州水司供水管网GIS的整体数据特点，在供水企业中具有一定的普遍性。

2.2 管理与维护模式

供水管网GIS由信息科进行管理和数据更新，其数据备份和账号权限由专人负责。特定人员和班组管理的方式能确保数据的安全性，提高数据的质量，确保新建管道及时更新，历史数据准确修正。

新建管道按照施工管理方和施工方的不同，数据采集采用年度合同和信息科测量两种方式。历史管线修正，由现场人员提交修正数据联系单完成。数据编辑和录入由信息科班组执行，同时信息科组织专人按月对数据的整体质量进行检查，对口径、长度和材质等重要的属性信息，定期进行全区域规则检查，对发现的异常进行原因分析并修正，同时建立问题档案，减少后续类似问题发生。

供水管网GIS通过公司的整体信息安全系统进行安全防护，数据库定期备份并在较大更新时进行不定期备份，同时建立异地灾备系统，确保管网数据安全。

2.3 管网GIS的成效

供水管网GIS作为现场管线和附属设施的信息化孪生，两者之间的一致性是现阶段系统的核心要求之一，同时以管网数据为基础的分析和应用是考量系统效益的重要方面。供水管网GIS现阶段的成效主要包括：

① 供水管线“一张图”的系统管理模式，提高了管网管理的整体水平，流程化的数据更新模式为管线资料的标准化和完整性提供了保障。

② 管网GIS为抢维修人员提供了更加直观的管网数据，相当于为人员增加了一个外置的管网地图，缩短了人员掌握管网信息的时间，提高了应用数据的效率。

③ 多样的查询、统计和分析功能，为管网日常管理、服务和决策提供了数据支撑。

④ 供水管网GIS为调度、分区、外勤工单和水力模型等提供数据接口，增加了多系统之间的应用。

2.4 存在的不足

现有的供水管网GIS管理和应用情况还存在不足，需要在今后的运行和维护过程中改进：

① 管网建设和信息维护由不同部门管理，管理上注重项目建设，对新建和修正资料的获取存在一定的滞后甚至缺失，相应的奖惩措施需强化落实，以利于系统数据的完善。

② 供水管网GIS的日常维护和更新投入需加强，需增加管网数据获取的途径，建立系统间数据验证机制。

③ 系统之间的数据共享尚待加强，要逐渐建立信息化的全流程管理体系，扩宽数据应用的广度，加深数据应用的深度，推动产生更多的数字效益。

3 精细化运行与维护措施

3.1 完善系统和数据体系

供水管网GIS需要根据需求，不断丰富数据内容，升级和完善系统的功能。苏州水司在管理清水和浑水管网的基础上，探索打通了单元阀到用户水表“最后一米”的管网资料。通过水表普查和水表挂接，实现了水表精准定位。同时，开发了水表管理模块，与营收系统对接，用于动态管理和维护新建水表、移表和拆表等信息。

供水管网GIS正逐步实现更加细致的管网数据管理，增加不同专题图层的应用，探索建立基于供水管网GIS的基础数据平台，规范数据提交的流程和质量，实现数据统一入口和统一出口的集中管理方式，完善数据体系的建设[2]，见图1。

图1 管网数据集成体系Fig.1 Integration system of pipe network data

3.2 管网数据更新机制

3.2.1制度保障，建立闭环的更新流程

编制管网数据更新技术规程，对工程进行分类，明确各个更新环节的责任人、具备的条件、后续环节的对接部门以及每一个环节的时限要求等，建立各环节的考核标准。

建立如图2所示的数据更新流程。在工程设计、施工、变更和验收通水等环节设置阶段性标准，符合要求的进入下一阶段，不符合要求的退回完善。通过建立可执行的制度，将责任和目标分解落实到每个班组和个人，为后续的长效更新和精细化管理提供了坚实的保障。

图2 管道工程数据更新流程Fig.2 Data updating process of pipeline engineering

3.2.2按工程特点分类更新

根据工程建设长度、口径大小以及建设方、现场管理方和施工方等不同，对管网工程进行分类，采用不同的更新方式。

(1)委外工程

供水管网GIS维护部门根据项目开工单了解在建工程的情况，建立工程信息档案，随工程建设的进度同步开展测量。

DN500及以上的工程，在覆土前测绘，执行跟踪测量方式，若现场条件不具备，需提出申请，并在弯头和三通等隐蔽点设置标志物。DN500以下管网，一般执行竣工测量方式，在项目通水前完成测绘，并提供测绘资料，无测绘资料的管线工程，不进入下一阶段。

(2)外部单位施工工程

该类工程由外部单位建设完成后，移交给公司进行管理和维护。在项目建设前期，工程负责人提前完成建设时间、内容和管材等的对接，确保材料质量符合要求。工程完成移交后，管网数据维护人员在30个工作日内完成外业探测作业，在15个工作日内完成数据处理并录入系统。

(3)零星工程

该类工程主要由公司内部负责实施，工程建设按照精简流程实施，施工周期较短，工作量小，但资料汇总和测绘难度大。其中抢维修过程中发生的应急类的施工参照零星工程执行。

零星管网工程在施工完成后，负责施工的部门按月汇总施工项目清单，项目付款前，经过核查，竣工图或图纸资料满足测绘要求的进行验收，并签字确认。

零星工程中点类施工工程，如水表安装、阀门更换、单个管网设备增加或移除等，由施工部门同步测量并随图提供测绘资料，该方法可减少人力成本，提高效率。其他零星工程在收到合格资料后，一个月内完成测量和数据更新工作。

3.2.3系统数据专人审核

管网更新工程，在数据采集和编辑完成后，通过HopeDesk建立离线任务进行更新和维护。离线任务完成后，由内业复核人员复核，重点查看管线属性和新数据与历史数据的接边情况是否满足要求等，符合要求的审核通过。

3.3 数据修正模式

3.3.1内部修正

主要由供水管网维护部门对供水管网GIS中的数据进行检查和维护，检查数据整体格式和内容是否符合系统规则。在检查中对现有的数据质量进行评估，评估整个管网情况并对异常的数据进行更新和维护，内部修正分为两类：

(1)定期修正。每月月底对现有的管网长度和口径等数据进行分类汇总并分析，对明显异常的数据进行修正。

(2)不定期修正。根据管网数据内容制定修正计划，对特定区域的管网数据，或逐批次对管网数据进行修正。

通过内部修正，可以建立更加高质量的数据格式和规则，如材质命名、地址命名、口径分类等，同时能发现同类问题或相似问题发生的原因，为后续数据整理提供依据。

3.3.2外部修正

外部修正是确保供水管网GIS数据准确的重要手段，需要建立人人关注、全员参与的长效机制，并时刻改进，及时修正，确保数据进入越用越准的良性循环。

现场巡检人员结合图纸资料和现场情况，经过对比核查后，提供异常数据修正单，主要类别包括管网更新确认、管网连通关系、管网材质、口径等属性异常。现场人员结合异常情况给出修正处理措施，管网GIS维护人员依据提供的流程单，经资料验证后修正。

外部修正的原则为：

(1)以现场实际情况为先，修正数据以可信资料支持为准。

(2)建立修正数据建档、销号和反馈制度，规范问题提出标准，对存在的问题讨论，疑难问题专题解决。

外部修正流程分为3个环节：

(1)发现问题。人员根据现场情况，与现有资料比对后，确认GIS或图册数据与现场不符的地方，填写管网信息数据完善联络单。信息处理人员根据联络单，建立问题档案，记录内容包括类型、问题原因、反映人、反映时间和计划采取的措施等。

(2)修正数据。修正人员根据已有数据和反馈人员提供的现场资料，对异常数据进行逐一修正。按照异常类型分为点类型、线类型和面类型，分别采取直接修正、现场复核和测量的不同措施。

(3)数据反馈和维护。完成修正的，信息负责人对该数据进行复核，按月汇总的同时将完成和未完成的情况按月汇总给反馈部门，并专题讨论疑难问题。

3.4 数据安全保障

通过建立分级权限的账号，确保数据仅有少数人可以编辑和维护，同时加强编辑人员的培训，强化责任意识。

严格执行系统定期备份制度，当进行较大的内容更新时，进行加密备份。对系统数据库安全体系定期评估并加强，定期完成服务器的灾备备份。

4 应用展望

4.1 重心由更新数据向管理数据转变

随着现代技术水平的提高和应用层次增多，供水管网GIS在立足于更新的同时，需要逐渐将数据管理作为工作重点。在现有数据中丰富数据内容，建立更加细腻的管网属性数据库，建立长效的数据修正流程，抢修开挖验证流程，不断提高数据的质量和内容。例如，对于桥管可以增加防腐年份、防腐方式、锈蚀程度和已有抱箍个数等信息，为后续桥管更换计划的制定提供支撑。

4.2 探索数据应用，产生更高效益

通过数据的应用，使数据流动起来，探索建立GIS各类数据的专项应用，挖掘数据和数据之间的强关联和弱关联关系。通过挖掘找出影响漏损率、产销差和水表抄见率等指标的内在联系，为管道设计、施工、抢维修、压力调控和水表抄表等工作提供决策参考。例如对于经常发生抢维修的地方，建立抢维修专题，分析多次维修的原因，可以通过提前换管和调整抢修工艺，减少同一区域频繁抢修的次数，从而提高管网安全和供水服务水平。

4.3 增强系统之间的信息联动

供水管网GIS与调度系统、水力模型、营收系统、外勤工单系统和分区计量系统等建立的数据共享和联动反馈机制，增加了数据应用的广度和深度。一方面供水GIS为各个系统提供管网空间属性，为其上层数据分析和多维度应用提供基础；另一方面，通过各个系统之间的数据互通，进一步消除信息孤岛的影响，增加供水管网GIS数据验证的方法。

5 结论

供水管网GIS在建设和运行的不同阶段，需要结合企业的发展不断探索新的发展方向。系统的运行和维护离不开长期投入和不断创新，将系统主动融入到供水企业的整个服务体系中[3]。

供水管网GIS是基础保障，牢固的基础能为上层应用提供更加广阔的拓展空间。管网数据的精细化管理，能让日常的供水服务、抢维修、工单处办和工程施工等更加高效。供水管网GIS的维护需要从制度、流程、人员技能和协同工作等多个方面综合提升，从而能让数据越来越可靠，促使管理人员更加主动地使用供水管网GIS，为供水企业的发展产生更多效益。