城市窨井盖治理及智慧化改造

张学磊

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，兰州 730000）

1 引言

2021年2月9 日，住房和城乡建设部等6部门联合发布《关于加强窨井盖安全管理的指导意见》（以下简称《指导意见》），《指导意见》要求：“2023年年底前，基本完成各类窨井盖普查工作，摸清底数，健全管理档案，完成窨井盖治理专项行动，窨井盖安全隐患得到有效治理；2025年年底前，窨井盖安全管理机制进一步完善，信息化、智能化管理水平明显加强，事故风险监测预警能力和应急处置水平显著提升，窨井盖安全事故明显减少。”

2 国内窨井盖现状及存在的问题

近年来，随着我国城镇化进程不断加快，城市基础设施建设事业高速发展。城市中给水、排水、燃气、热力、电力、通信等各类市政公用管线设施日益增加，城市路面上相应各类检查井相应也不断增多。据2017年尚普咨询《中国智能井盖行业发展调研报告》显示，我国约25%的窨井盖集中在全国一、二线城市。目前，城市窨井盖存在的主要问题如下。

2.1 窨井盖因被盗缺失

受到利益的驱动，不法分子铤而走险作案偷盗路面井盖的现象在全国时有发生。2020年3月，最高人民检察院联合最高人民法院、公安部共同出台《关于办理涉窨井盖相关刑事案件的指导意见》，至2020年12月，全国检察机关共立案涉窨井盖公益诉讼案件424件。随着“五防”球墨铸铁井盖的推广和相关法律的完善，井盖被盗问题将会逐步得到解决。

2.2 窨井盖病害现象普遍

窨井盖病害成因是多方面的。在设计上，主要存在设计精细化不足，井周回填材料不加控制，井口未做加固设计等问题。在施工上，主要是检查井施工重视程度不够、质量控制不严、施工精细化程度不足等问题。应用现场窨井盖存在的病害较多（尤其是普通铸铁窨井盖），主要存在窨井盖框沉陷严重、井周路面破损、窨井盖变形、窨井盖断裂和窨井盖异响扰民等现象。

2.3 政府部门管理的不足与漏洞

市政公配管线一般除了雨水、污水和照明等管线由市政府投资统一建设，其他管线均由产权单位直接投资建设和运营维护，涉及产权单位多。由于政府与产权单位之间缺少联动机制，缺乏协调制约手段，国内大多数城市窨井盖处于一种“谁建设，谁维护”的各自为政、多头管理模式。这种模式给城市窨井盖的日常维护管理造成较大的困难，遇到问题时相互推诿扯皮的现象时有发生。

3 窨井盖整治提升技术措施和管理建议

城市窨井盖管理不善，造成全国范围内各类伤人、损车事件频发。窨井盖管理的不到位严重影响了市民的人身安全，造成了不良的社会影响，如何改善和加强城市窨井盖管理已成为困扰全国各地市政设施管理部门的一个难点、热点问题。为了加强城市道路管理，保障城市道路平整性和安全性，充分发挥城市道路功能，促进城市经济和社会发展，从以下几个方面进行提升。

3.1 制定窨井盖统一病害判断标准及处理技术导则

结合调查资料进行分类归整，制定窨井盖治理技术导则，规范各类窨井设施的材质等级要求、病害判定标准和安全隐患风险等级、病害处置方式、安装维修技术标准、安装维修施工工法、养护安全管理和应急处置等。国内学者对窨井盖井周路面病害做过调查研究，赵全满[1]等调查研究显示，窨井周破损区域半径与路面实际使用年限有必然联系。随着使用年限的增加，井周破坏区域半径逐渐增大，但破坏区域一般半径不超过1.2 m，窨井盖的沉降量主要分布于0~10 mm。国内一些城市也制定了窨井盖病害判断标准，如郑州市将窨井盖病害主要分为5大类，制定相关的判断标准如下：（1）井周破损。窨井井周1.5 m×1.5 m范围内路面出现碎裂、坑槽、车辙、翻浆、剥落等病害。（2）路框差超标。窨井井盖与相邻路面出现沉陷或凸起现象，检查井高差≥15 mm，雨水篦子高差＞0 mm或＜-15 mm。（3）窨井存在井盖歪斜、响动、反扣问题。（4）车行道设置的井盖为非可调式防沉降球墨铸铁井盖。（5）雨（污）水井、井室较深等存在人员坠落危险的窨井未安装防坠网。同时，郑州市还编制了《市政排水检查井盖及防沉降构造》《普通球墨铸铁窨井盖快硬自流料维修技术规范》和《防沉降球墨铸铁窨井盖维修技术规范》等技术文件。

3.2 整合管线资源，减少窨井盖数量

对市政公配管线资源整合，主要有以下两种方案：（1）对通信管线进行整合。在通信管线的建设方面，电信、移动、联通三大运营商和广电大多采用自建自用的模式。这种模式不仅造成城市道路管位的浪费，而且增加路面上的窨井盖数量。建议政府成立统一的机构，整合各运营商的需求和考虑远期发展，统筹通信排管的建设。建成后，三大运营商和广电以租用的形式使用。（2）建设综合管廊。综合管廊可以集约地下空间，解决“马路拉链”“空中蜘蛛网”等问题。与此同时，可以大幅度减少路面窨井盖数量，提升城市品质和风貌。

3.3 成立窨井盖管理机构，统筹管理

不同部门参与窨井盖治理的动机和参与积极性差异较大，通信、燃气、自来水、热力和电力等企业，其参与市场行为的最终目的是为了盈利，对于窨井盖等病害处理，参与度不高。政府部门参与动机是为了实现城市窨井盖的高效管理，完成上级部门交办的管理城市的任务，避免问责和投诉。因此，政府参与治理的动机最强[2]。建议政府成立“城市窨井盖治理办公室”机构部门，负责城市所有窨井盖的管理工作，下设专业的窨井盖治理施工队伍，负责问题窨井盖的维修。窨井盖治理的经费可结合当地政府财政能力，采取政府独自承担，或采用政府财政补贴与产权单位出资相结合的方式。

4 结合智慧城市建设，构建智能窨井盖系统

传统窨井盖管理模式采用人工巡检，一般每个片区设置固定的养护班组人员，定期对窨井进行巡检和维修。这种管理模式虽然在一定程度上提高了管网精细化水平，但对巡检人员的素质和能力依赖度较高，同时存在时效性差和效率低等缺点。随着信息化技术的发展，一些大城市已经逐步搭建其智慧城市系统，为运用信息化、智慧化等技术推动窨井盖安全管理模式奠定了基础。

4.1 智慧井盖管理系统的构成

智能井盖管理系统由智能井盖、传输网络、支撑平台、应用平台4层架构组成，如图1所示。其中，智慧井盖是加装井盖智能终端或井盖附加设备的检查井盖。一般根据用户需求，搭载倾斜传感器、水位传感器、气体传感器等传感器，对开盖移位全轴倾角传感、水位、有毒气体、环境等进行监测。

图1 智能井盖管理系统组成

目前，智慧终端设备在电源、信号传输质量和防水等方面技术已经较为成熟，主要性能：（1）终端设备采用内置高性能锂铔电池，例如，天龙中闽科技有限公司生产的智慧终端电池容量可达19 000 mA·h。汪海泉[3]研究显示，智慧井盖终端在工作状态下，平均电流为167 mA，休眠状态为0.003 mA。系统按照每24 h发送1 min数据，每年电耗约1 042.2 mA·h。理论计算电池工作寿命为19 000/1042.2=18.2 a。极端不利条件下，最长待机5 a；（2）信号传输采用NB-IoT技术（窄带物联网），该技术具有容量大、功耗低、渗透性强、速率快、低能耗和成本低的特点。该技术目前已经十分成熟，在许多领域得到应用，如电力监测、工业设备监控、定位追踪、智能抄表、火灾自动报警等。（3）终端设备的防水等级执行GB/T 4208—2017《外壳防护等级（IP代码）》中的IP68等级，意味着“拥有完全的防尘能力以及持续潜水无损害”。

4.2 智慧井盖系统的搭建流程

智慧井盖系统搭建可概括为如下3个步骤。第一步，调查窨井盖的产权单位、维护责任人及联系方式、种类、材料、坐标等基础数据；第二步，对窨井盖进行编码，赋予每个窨井盖不同的ID，并对接城市管理服务平台项目中“城市管理部件数据普查”系统；第三步，安装智能井盖终端设备，该设备通过无线窄带物联网技术（NB-IoT），将采集数据、报警数据、工单数据推送给城市大脑，并推送给城市管理局窨井盖办进行现场处理，做到系统间的数据共享。

4.3 智慧井盖应用实例

郑州市2019年8月全面启动了“城市大脑”项目建设，探索特大城市数字智慧化治理体系。2019年12月，郑州市开展市内21条主干路的综合整治提质改造工作，并以此为契机，统筹郑州市“城市大脑”项目和道路新建、改造、大中修工程，部署了全市约20万的窨井盖病害治理、产权确认、建档和智慧化改造工作。截至目前，对存在安全隐患、监管盲区和易积水区域等重要区域的窨井盖，已完成窨井盖更新、加装智能设备等措施，实现窨井定位、电子档案、状态感知、信息预警等信息化、智慧化功能。

4.4 既有窨井盖加装智慧终端存在的问题

其一，智能终端的安装方式存在一定的缺陷。目前，在既有窨井盖加装智慧终端方式主要有胶装和螺母安装有两种方式。前者牢固性差，夏季温度高，很容易老化脱胶；后者需要在井盖上钻孔，对窨井盖的整体性有一定的破坏，另外窨井盖受到车辆碾压振动造成螺丝松动，或因进水造成锈死。

其二，智能终端主要功能体现在两个方面，一是对窨井盖位移监控，有利于及时发现丢失窨井盖位置，方便及时更换；二是对水位、井内有毒有害气体监测，保证养护人员下井作业的安全。但在防盗方面作用有限。众所周知，窨井盖盗窃作案时间一般发生在夜间，盗窃后智能终端往往会很快被破坏掉，监控平台并不能实现对盗窃者的有效追踪。

5 结语

针对城市窨井盖数量多，治理体量大，投资高等特点，应结合当地经济发展水平，有计划分批次进行窨井盖提升改造。建议窨井盖提升应以病害治理和加装防坠网为主；可选择安全隐患严重、监控盲区和易积易涝重要区域作为窨井盖智慧化提升的试点，加装智慧井盖终端；对新建道路设置应采用成套的智能井盖（加装电子锁），系统性建设井盖智能化管理系统。