摘? 要：水是生命之源，但是，對(duì)于城市水資源的管理水平與其重要性卻是難以匹配的，為此，在水資源管理方面采用智慧化的管理方式是十分重要的。文章從供水和排水管線管理工作的總體需求入手，以GIS技術(shù)為依托，分別從智慧供水專屬應(yīng)用、智慧排水專屬應(yīng)用、共有應(yīng)用三個(gè)角度開(kāi)展系統(tǒng)研發(fā)，從而為提高供排水管線管理工作的智慧化水平提出解決思路。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù);管線;智慧化管理

中圖分類號(hào)：TV212? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)施，被譽(yù)為城市的“生命線”，而其中的供排水管線更是與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。但是，我國(guó)的水資源環(huán)境卻處于十分嚴(yán)峻的形勢(shì)中。我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均淡水資源不足世界平均值的1/4。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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，城市年缺水總量達(dá)60億立方米，其中缺水比較嚴(yán)重的城市有110個(gè)。與之相對(duì)的，是城市供水系統(tǒng)一直居高不下的漏損率和嚴(yán)重的水污染。研究表明，我國(guó)各省市均存在不同程度的水資源風(fēng)險(xiǎn)，其中，北京、天津、河北、山西、山東和河南6個(gè)省份甚至處于極高危險(xiǎn)性等級(jí)[1]，水資源形勢(shì)十分嚴(yán)峻。為此，國(guó)家各級(jí)部委對(duì)于城市供水和水污染治理工作的重視程度不斷提升，頒布了以《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“水十條”）為代表的一系列指導(dǎo)政策。

為解決上述問(wèn)題，僅靠政策層面的努力是不夠的，技術(shù)手段的支持也十分必要。我司通過(guò)綜合分析智慧水務(wù)管理需求，提出以GIS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、GPS等技術(shù)的綜合應(yīng)用，從智慧化供水調(diào)度、降低漏損率、污水排放跟蹤管理、事故應(yīng)急處置等工作領(lǐng)域入手，搭建供排水管線智慧化管理系統(tǒng)，從而為提高供水和排水管線管理工作的智慧化水平服務(wù)。

1? 智慧水務(wù)業(yè)務(wù)開(kāi)展總體思路

智慧水務(wù)項(xiàng)目的建設(shè)，需要以空間基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為重要依托，以政策、法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、信息化機(jī)構(gòu)以及安全體系為保障，以管線安全數(shù)據(jù)庫(kù)為樞紐，對(duì)管線分布、巡檢管理、管網(wǎng)運(yùn)行、水力模型等資源進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，構(gòu)建供排水智慧化管理業(yè)務(wù)體系，進(jìn)一步提高水務(wù)智慧化管理水平[2]。

通常情況下，項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容大致可以分為三個(gè)方面：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲?。洪_(kāi)展供排水管線普查探測(cè)和污染源普查，全面摸清供排水管線和各污染源的分布情況，做好污水排放溯源，為后續(xù)的管理工作提供基礎(chǔ)資料;

（2）管線運(yùn)行監(jiān)測(cè)：完成各傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備選址及安裝部署，其中，供水管線所需傳感器主要包括流量計(jì)、壓力計(jì)及水質(zhì)檢測(cè)儀（水源地及水廠出水口），排水管線所需傳感器主要包括流速計(jì)、液位計(jì)（水井內(nèi)及低洼地）、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀（排水口、市內(nèi)水體等）、雨量計(jì)等;

（3）智慧應(yīng)用研發(fā)：通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和智慧化分析利用。智慧水務(wù)可以細(xì)分為供水和排水兩個(gè)方面，其業(yè)務(wù)有共有內(nèi)容也有各子項(xiàng)的特有內(nèi)容：其中維保業(yè)務(wù)管理、巡檢管理、應(yīng)急指揮為共有業(yè)務(wù)內(nèi)容，供水調(diào)度、漏損預(yù)警為供水管線特有業(yè)務(wù)內(nèi)容，排污監(jiān)管、防洪排澇為排水管線特有業(yè)務(wù)內(nèi)容，在系統(tǒng)研發(fā)工作中需要有針對(duì)性地開(kāi)展功能設(shè)計(jì)。

其中，系統(tǒng)研發(fā)部分是整個(gè)項(xiàng)目的核心，也是本文討論的重點(diǎn)。

2? 智慧水務(wù)主要應(yīng)用

下面從智慧供水專屬應(yīng)用、智慧排水專屬應(yīng)用、共有應(yīng)用等三個(gè)方面入手，針對(duì)智慧應(yīng)用層面的具體技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行討論。

2.1? 供水業(yè)務(wù)專屬應(yīng)用

供水調(diào)度方面：在對(duì)供水管網(wǎng)全面監(jiān)管的基礎(chǔ)上（如圖1所示），借助供水管網(wǎng)水力數(shù)學(xué)模型對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行模擬分析，根據(jù)需求生成不同的結(jié)果報(bào)表，同時(shí)還可以生成不同結(jié)果類型所對(duì)應(yīng)的結(jié)果圖表，包括等壓線圖、等壓面圖等。通過(guò)模擬在日常不同條件下的泵站運(yùn)行方案，輔助日常調(diào)度管理與協(xié)調(diào)，分析現(xiàn)有水泵的運(yùn)行狀況，提高泵站運(yùn)行效率;對(duì)擬建泵站的水泵組合運(yùn)行方式進(jìn)行模擬，得出經(jīng)濟(jì)的組合方案，模擬各種計(jì)劃施工方案或事故對(duì)供水系統(tǒng)的影響，制定調(diào)度應(yīng)急預(yù)案。

漏損預(yù)警方面：通過(guò)供水運(yùn)行監(jiān)測(cè)傳感器，結(jié)合水力模型，實(shí)現(xiàn)自來(lái)水管網(wǎng)的漏損監(jiān)測(cè)和預(yù)警，為系統(tǒng)安全運(yùn)行提供科學(xué)保障。通過(guò)水力數(shù)學(xué)模型計(jì)算，將傳感器傳回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，模擬管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，掌握全區(qū)供水管網(wǎng)壓力，不同等級(jí)用不同顏色表示，直觀了解風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的管網(wǎng)區(qū)域，該區(qū)域就可能存在的爆管和漏損風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)給相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)參考。

2.2? 排水業(yè)務(wù)專屬應(yīng)用

排污監(jiān)管方面：實(shí)現(xiàn)排水管線（重點(diǎn)是污水管線）與河流水質(zhì)的統(tǒng)一監(jiān)管，特別是針對(duì)主要排污口、污水處理廠出水口、市區(qū)主要水域，通過(guò)水質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)報(bào)警，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理偷排亂排的情況，從源頭減少水污染事件的發(fā)生。

防排澇決策方面：傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備結(jié)合氣象預(yù)報(bào)信息可以分析受暴雨影響全區(qū)的積水情況，為排水管網(wǎng)的清淤工作和排澇調(diào)度提供參考依據(jù)。通過(guò)兩種方式建立專家?guī)靵?lái)達(dá)到雨水泵站優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)：一是通過(guò)歷史事件的專家調(diào)度的信息，篩選出優(yōu)秀的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的調(diào)度方案輸入專家?guī)?二是通過(guò)模型的模擬，對(duì)于預(yù)設(shè)的降雨事件進(jìn)行泵站中水泵運(yùn)行的搭配和選擇，找到合適的水泵的運(yùn)行方式，輸入專家?guī)?。?dāng)泵站雨量計(jì)或者水位達(dá)到一定的條件下，通過(guò)專家?guī)斓钠ヅ洌{(diào)用相應(yīng)的泵站調(diào)度方案進(jìn)行執(zhí)行。

2.3? 通用業(yè)務(wù)應(yīng)用

應(yīng)急指揮方面：在充分利用和整合現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，打通應(yīng)急信息鏈路，實(shí)現(xiàn)指揮中心、應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)、各應(yīng)急部門之間信息的互聯(lián)互通，同時(shí)通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患動(dòng)態(tài)監(jiān)控及預(yù)警（如圖2所示），實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患的事前有效防患及化解，并且通過(guò)對(duì)預(yù)案的結(jié)構(gòu)化、數(shù)字化及流程化等規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件快速響應(yīng)。系統(tǒng)在多元化預(yù)警預(yù)測(cè)、可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、智能化研判分析、結(jié)構(gòu)化應(yīng)急預(yù)案、高效化指揮調(diào)度、具體化災(zāi)后評(píng)估等方面優(yōu)勢(shì)突出，從而形成應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的指揮調(diào)度模式，全面提高城市應(yīng)急管理水平和突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力。

運(yùn)維管理方面：面向管線運(yùn)維工作具體內(nèi)容，開(kāi)展流程化的技術(shù)支持，對(duì)于運(yùn)維計(jì)劃、維保人員、維保記錄等內(nèi)容開(kāi)展記錄與管理。此外，不同于傳統(tǒng)維保工作需要人員巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，智慧化管理系統(tǒng)可以借助系統(tǒng)的隱患分析功能（詳見(jiàn)圖2）獲取全市管線的隱患情況，從而使得維保工作更有重點(diǎn)，減少盲目性。同時(shí)，借助移動(dòng)終端，針對(duì)管線維保工作提供技術(shù)支持，例如，某處閥門出現(xiàn)故障需要更換，維保人員在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)可以借助移動(dòng)終端查看該設(shè)施的詳細(xì)信息和安裝工藝流程。

巡檢管理方面：通過(guò)移動(dòng)端和PC端的交互，實(shí)現(xiàn)巡檢員和管理員的即時(shí)通信。管線巡檢工作不再需要完成全部巡檢任務(wù)后才能上報(bào)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，而是可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隨時(shí)上報(bào)。上報(bào)的信息也不再局限于文字報(bào)告，還可以加入語(yǔ)音、視頻、圖像等資料，使得管理員可以全方位把握事故現(xiàn)場(chǎng)情況。

3? 智慧水務(wù)的主要優(yōu)勢(shì)

智慧水務(wù)項(xiàng)目，具有與傳統(tǒng)管線管理工作所不同的解決思路，通過(guò)全面的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和多角度的技術(shù)支持，可以從源頭入手，以防為主，從根本上提升供排水管線管理技術(shù)水平，其具體優(yōu)勢(shì)如表1所示。

4? 智慧水務(wù)對(duì)于城市管理的作用

面對(duì)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，城市地下管線在保障城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和整體運(yùn)行、維系城市地上地下空間有效利用中的重要性日益凸顯，規(guī)劃、建設(shè)和管理好地下和地上基礎(chǔ)設(shè)施是未來(lái)充分利用地下空間重要的基礎(chǔ)工作，是維系社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化城市健康、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，有效應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害的保障。推動(dòng)智慧水務(wù)建設(shè)，對(duì)于現(xiàn)代化的城市管理是十分重要且必要的：

4.1? 加強(qiáng)地下城市資產(chǎn)管理，提高管網(wǎng)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)效率

通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供排水管線日常生產(chǎn)運(yùn)行中對(duì)管道點(diǎn)及其地面定位等相關(guān)數(shù)據(jù)資料的快速查詢、分析及測(cè)量問(wèn)題，為地下管網(wǎng)維護(hù)搶修、大修或改造方案的制定與實(shí)施提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的圖形及屬性數(shù)據(jù)資料。同時(shí)也避免了地下管網(wǎng)維修改造開(kāi)挖時(shí)，因地下管道、線纜地面位置不清，誤傷管道、電纜等引發(fā)的停產(chǎn)及人身安全事故發(fā)生，充分體現(xiàn)以人為本、創(chuàng)建和諧社會(huì)的城市經(jīng)營(yíng)管理理念。

4.2? 提高城市管理工作效率，降低突發(fā)事件的事故率

借助傳感設(shè)備的自動(dòng)信息采集，可以大大減少人工巡檢量。監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)整合，及時(shí)傳輸，報(bào)警信息第一時(shí)間發(fā)送給相關(guān)人員，避免了以前的逐級(jí)匯總、逐級(jí)匯報(bào)，大大提高供排水管線管理工作效率及事故響應(yīng)效率。借助水力模型實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警，可以將事后處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)警，早發(fā)現(xiàn)、早處理、早解決，從而降低發(fā)事件的事故率，從根本上降減少城市安全事故的發(fā)生。

4.3? 提高應(yīng)急響應(yīng)能力，降低財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡

城市的地下管網(wǎng)是城市的血脈與生命線，是城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)乎公共安全與人民生命。借助智慧化的應(yīng)急響應(yīng)措施，建立城市地下管線應(yīng)急救援體系，一旦發(fā)生突發(fā)安全事故，可以在第一時(shí)間生成切實(shí)可行的處置方案，縮短事故處置時(shí)間，科學(xué)應(yīng)對(duì)和有效處置各類地下管網(wǎng)突發(fā)事件，有效減少事故造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4.4? 提升現(xiàn)代化城市管理水平，促進(jìn)信息共享應(yīng)用

城市地下管線設(shè)施屬于城市的基礎(chǔ)地理信息，需要為城市信息化建設(shè)提供數(shù)據(jù)共享應(yīng)用服務(wù)，既要為城市工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、市政管理以及應(yīng)急指揮和搶險(xiǎn)管理提供城市地下和地上現(xiàn)狀信息，又要為各管線權(quán)屬單位的日常業(yè)務(wù)運(yùn)行和維護(hù)管理提供相關(guān)信息服務(wù)，并且可以避免各建設(shè)單位重復(fù)進(jìn)行建設(shè)和測(cè)量等工作，從而降低數(shù)據(jù)的更新成本，提高城市空間資源的規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和管理水平，為城市安全和應(yīng)急管理提供有效保障。從而實(shí)現(xiàn)城市信息資源的有效共享，減少城市資源浪費(fèi)，優(yōu)化空間配置，為推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。

5? 結(jié)? 論

智慧水務(wù)項(xiàng)目的建設(shè)，從根本上改變了管網(wǎng)維護(hù)工作的總體思路，從原有的固定化、被動(dòng)化的管理和維護(hù)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楦屿`活、主動(dòng)的新思路，從而有效降低管網(wǎng)漏損、事故損失和管網(wǎng)維護(hù)成本，可以有效緩解我國(guó)水資源應(yīng)用的嚴(yán)峻形勢(shì)，同時(shí)可以對(duì)提升城市整體安全等級(jí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。

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作者簡(jiǎn)介：李萌（1985.03-），女，漢族，江蘇徐州人，管線技術(shù)支持工程師，測(cè)繪工程師，碩士，研究方向：地下管線信息化管理。