供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用

張虎軍

摘 要：在城市建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中，供水管網(wǎng)發(fā)揮著十分重要的作用，是保證城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。只有對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)管理，才能更好地滿足城市用水需求，促進(jìn)城市的發(fā)展。因此，必須構(gòu)建供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，直觀展現(xiàn)供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化智能管理，提高供水管網(wǎng)運(yùn)行效率。文章將對(duì)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)成展開(kāi)闡述和分析，探討供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)工作流程，以供參考。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng);網(wǎng)格化;智能管理

中圖分類號(hào)：TP3;TU9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.051

供水管網(wǎng)是供水企業(yè)中最核心的設(shè)施，科學(xué)管理供水管網(wǎng)是促進(jìn)供水企業(yè)健康發(fā)展的重要措施，也是保證供水服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前，供水管網(wǎng)管理工作普遍存在系統(tǒng)老化、管理模式落后、工作效率低、人員素質(zhì)差等方面的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了供水管網(wǎng)管理水平的提高。為改變這一現(xiàn)狀，供水企業(yè)要實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化智能管理，實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，進(jìn)一步提高供水管網(wǎng)管理水平，促進(jìn)供水企業(yè)的發(fā)展。

1 供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化管理

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，對(duì)于行業(yè)發(fā)展具有重要意義。在供水管網(wǎng)中，對(duì)供水采用數(shù)字化管理，解決供水全過(guò)程監(jiān)測(cè)問(wèn)題，保證了供水質(zhì)量安全，保障了用戶的合法權(quán)益，促進(jìn)了供水企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。目前，我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)采用數(shù)字化管理模式，例如，山東省某市的水務(wù)公司對(duì)供水采用了數(shù)字化管理模式，建立了專用網(wǎng)絡(luò)，對(duì)水質(zhì)實(shí)施全過(guò)程監(jiān)測(cè)，在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化辦公，從而提高供水服務(wù)質(zhì)量和工作效率。

對(duì)于供水企業(yè)而言，供水管網(wǎng)網(wǎng)格化管理是提高供水管網(wǎng)管理工作效率的重要舉措，對(duì)于提高供水服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。具體管理工作中，要建立統(tǒng)一管理的數(shù)字化平臺(tái)，將整個(gè)供水管網(wǎng)科學(xué)劃分為不同的單元網(wǎng)格，以便全面、準(zhǔn)確地掌握用戶信息以及供水管網(wǎng)的參數(shù)變化，進(jìn)而展開(kāi)全面而透徹的分析，形成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，提高管理水平和工作效率。供水管網(wǎng)網(wǎng)格化管理的實(shí)現(xiàn)，能夠拉近供水企業(yè)與用戶之間的距離，促進(jìn)所有單元網(wǎng)格用戶提高服務(wù)質(zhì)量，提高供水管網(wǎng)管理的精細(xì)化水平[1]。

一般情況下，供水管網(wǎng)網(wǎng)格化管理要遵循以下工作原則：第一，形成完善的網(wǎng)格布局，實(shí)施條塊整合管理;第二，做好信息整合工作，實(shí)現(xiàn)有度通達(dá);第三，充分共享現(xiàn)有資源，制定有償融通規(guī)則;第四，有條不紊地促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同運(yùn)作;第五，為公眾提供滿意服務(wù);第六，監(jiān)管管網(wǎng)系統(tǒng)，提高管理工作的有效性。

在對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分的過(guò)程中，要參考以下幾個(gè)方面因素：第一，網(wǎng)格劃分盡量選擇天然的地形分界，為后期管理創(chuàng)造一定的便利條件;第二，在第二層的網(wǎng)格劃分中，網(wǎng)格區(qū)域邊界要參考主干道路管道走向，保證所有網(wǎng)格區(qū)域都擁有良好的交通條件;第三，在第三層的網(wǎng)格劃分中，網(wǎng)格區(qū)域的邊界要按照業(yè)務(wù)管轄劃分，有利于提高管理效率。

為了建立網(wǎng)格化的管理體系，要有效利用用戶基礎(chǔ)信息以及管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，全面監(jiān)控與傳輸水管網(wǎng)系統(tǒng)中各項(xiàng)供水特征數(shù)據(jù)，還要完成水表抄收、用戶投訴、用水宣傳、管網(wǎng)維修以及壓力、水質(zhì)等方面的工作內(nèi)容，并進(jìn)行新用戶報(bào)裝[2]。

通過(guò)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用，可以提高水務(wù)企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管控能力，提高水務(wù)企業(yè)的決策分析能力，促進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營(yíng)，提高企業(yè)管理的服務(wù)水平和工作效率。因此，必須高度重視供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用，充分發(fā)揮其對(duì)于供水企業(yè)的作用，促進(jìn)企業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展[3]。

2 供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的構(gòu)成

通過(guò)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化管理，劃分網(wǎng)格責(zé)任區(qū)，提高水務(wù)企業(yè)人員的管理水平，確保水務(wù)責(zé)任落實(shí)到位，提高企業(yè)的管理效率。為實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化智能管理，要建立相應(yīng)的管理系統(tǒng)，所有管理工作都要依托該系統(tǒng)完成。一般情況下，供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層構(gòu)成，其中每一層都能發(fā)揮相應(yīng)的作用，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.1 感知層

在供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中，感知層是整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)最基礎(chǔ)的組成部分，只有保證感知層的功能，才能為系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。在感知層中，主要設(shè)備是供水管網(wǎng)中的各類在線儀表，包括壓力儀表、流量?jī)x表、水質(zhì)儀表或?qū)I(yè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)提供的檢測(cè)報(bào)告等。

供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，感知層可以利用在線監(jiān)測(cè)儀表，在不影響供水管網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下完成各項(xiàng)供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，全面掌握供水管網(wǎng)的真實(shí)運(yùn)行情況[4]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

在供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)層能夠科學(xué)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與通信網(wǎng)絡(luò)的有效融合，在完善網(wǎng)絡(luò)的前提下，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層的正常運(yùn)行，將供水管網(wǎng)的網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)以及存儲(chǔ)等操作，為上層的運(yùn)行提供必要的數(shù)據(jù)支持，以便更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，充分發(fā)揮網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的作用[5]。

對(duì)于供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)層的性能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度造成直接影響，因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層的軟硬件設(shè)備提出了更高的要求。

2.3 應(yīng)用層

在供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中，通過(guò)感知層和網(wǎng)絡(luò)層的運(yùn)行，可以全面獲取供水管網(wǎng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括流量數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)以及水質(zhì)數(shù)據(jù)等，為供水管網(wǎng)管理提供重要的參考依據(jù)。

獲取這些數(shù)據(jù)后，通過(guò)深入分析數(shù)據(jù)，充分發(fā)掘這些數(shù)據(jù)代表的實(shí)際意義，明確不同數(shù)據(jù)之間存在的關(guān)系，為不同用戶之間配水比重分配及管網(wǎng)系統(tǒng)管理層作出決策提供重要依據(jù)[6]。

供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)感知層和網(wǎng)絡(luò)層對(duì)采集到的供水管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單加工，并展示其結(jié)果，可以提供供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的主觀感知，基本掌握供水管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況。再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行全面匯總，并做好相應(yīng)的分析與對(duì)比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供水管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的深層運(yùn)用，為供水管網(wǎng)管理工作提供重要依據(jù)。

對(duì)于供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，要通過(guò)不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，包括抄表管理、用戶基礎(chǔ)信息、統(tǒng)計(jì)分析、在線監(jiān)控、應(yīng)急管理、用水申報(bào)、維修搶修、服務(wù)熱線、考核評(píng)價(jià)、服務(wù)互動(dòng)、掌上網(wǎng)格、用水常識(shí)、產(chǎn)銷差分析、用戶評(píng)價(jià)意見(jiàn)反饋以及系統(tǒng)管理等，才能采集到準(zhǔn)確的供水管網(wǎng)信息，并實(shí)時(shí)傳輸相關(guān)信息，采取管理辦公協(xié)同的方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)督與服務(wù)一體化。因此，通過(guò)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，為用戶構(gòu)建全能、高效、全時(shí)段、全方位覆蓋的供水網(wǎng)格化服務(wù)體系[7]。

3 供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的工作步驟

供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其工作流程主要包括感知、分析、執(zhí)行三個(gè)步驟。

3.1 感知

感知是供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)運(yùn)行中的第一個(gè)步驟，通過(guò)對(duì)各類在線儀表的控制獲取供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)[8]。一般情況下，需要通過(guò)壓力、流量以及水質(zhì)等在線儀表采集供水管網(wǎng)中的壓力數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)以及水質(zhì)數(shù)據(jù)，感知供水管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。如果通過(guò)數(shù)據(jù)，判斷供水管網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中是否出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警信息，提醒系統(tǒng)對(duì)故障采取處理措施。

3.2 分析

分析是供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)運(yùn)行中的第二個(gè)步驟，要對(duì)感知步驟中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。接收到感知發(fā)出的報(bào)警信息后，系統(tǒng)將分析其中的具體信息，判斷供水管網(wǎng)異常產(chǎn)生的原因以及出現(xiàn)異常的大致位置，為制定異常處理措施提供重要的參考依據(jù)，保證處理措施的及時(shí)性與有效性。

3.3 執(zhí)行

執(zhí)行是供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)運(yùn)行中的第三個(gè)步驟，系統(tǒng)要按照制定好的處理措施對(duì)異常進(jìn)行妥善處理。在處理完供水管網(wǎng)異常后，要及時(shí)將處理結(jié)果反饋給系統(tǒng)，同時(shí)要及時(shí)完善數(shù)據(jù)庫(kù)信息，為后續(xù)管理工作提供參考。

4 案例分析

4.1 網(wǎng)格化分區(qū)概況

以某一供水片區(qū)為例。在供水片區(qū)中，日供水量約為11萬(wàn)噸，其中，35 km的供水管道為DN100及以上級(jí)別，水表數(shù)量有5.3萬(wàn)只。根據(jù)供水管網(wǎng)劃分網(wǎng)格，可以將這一供水片區(qū)劃分為8個(gè)區(qū)域。供水管網(wǎng)中的道路交叉口位置安裝了壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供水壓力，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

與此同時(shí)，要在大的路口、用戶集中區(qū)域以及對(duì)水質(zhì)有特殊要求的用戶處安裝水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表，監(jiān)測(cè)這些位置的水質(zhì)，同樣要對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。此外，還要在各村總表、重點(diǎn)工業(yè)用戶以及分區(qū)邊界的位置設(shè)置實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳數(shù)值流量點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)傳輸正常。

4.2 案例分析

選擇該供水片區(qū)中的一個(gè)網(wǎng)格區(qū)域作為示范區(qū)，這一示范區(qū)網(wǎng)格區(qū)域的面積約為1.52 km2，其中大部分為生活區(qū)域，包括2個(gè)大型農(nóng)村社區(qū)、6個(gè)房地產(chǎn)小區(qū)以及1個(gè)公園，還包括5家行政事業(yè)單位以及一部分商業(yè)區(qū)。

在這一示范區(qū)網(wǎng)格區(qū)域周圍，供水管網(wǎng)主要為DN400、DN300，用戶數(shù)量約8 000戶左右，示范區(qū)網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)設(shè)置了13處壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)、2處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由于該區(qū)域采用多路進(jìn)水的方式，并且在邊界管網(wǎng)系統(tǒng)中安裝了流量計(jì)，施工難度較高，因此沒(méi)有安裝邊界監(jiān)控流量計(jì)。此外，采用壓力法實(shí)時(shí)監(jiān)控管網(wǎng)漏水情況，可以為確定漏水點(diǎn)位置提供重要的參考依據(jù)。

在樹枝狀的供水管網(wǎng)中，如果出現(xiàn)供水管道漏水情況，會(huì)導(dǎo)致下游供水管道中的供水壓力不足，無(wú)法滿足下游用戶的用水需求，對(duì)漏水點(diǎn)下游的供水管道造成嚴(yán)重影響。

在環(huán)狀的供水管網(wǎng)中，如果出現(xiàn)供水管道漏水情況，會(huì)導(dǎo)致各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力變化存在顯著差異，距離漏水位置近的區(qū)域壓力變化更大，距離漏水位置遠(yuǎn)的區(qū)域壓力變化較小，對(duì)漏水位置區(qū)域內(nèi)的壓力情況造成嚴(yán)重影響。通過(guò)對(duì)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，能夠確定漏水故障發(fā)生前后的壓力變化情況，根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)判斷發(fā)生漏水的實(shí)際位置。

例如，通過(guò)觀察壓力坡降雷達(dá)圖可以看出，2號(hào)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力出現(xiàn)了顯著變化，而3號(hào)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力變化要小于2號(hào)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)示范區(qū)域的管網(wǎng)分布情況可以看出，4號(hào)、3號(hào)、2號(hào)在管道上線性分布，由此判斷這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)漏水問(wèn)題的位置在2號(hào)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)與3號(hào)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間。

某日，該示范區(qū)網(wǎng)格區(qū)域的供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中的“在線監(jiān)測(cè)”模塊發(fā)出報(bào)警信息，顯示該區(qū)域中的壓力變化處于異常狀態(tài)。通過(guò)“輔助決策”模塊，分析區(qū)域內(nèi)的壓力點(diǎn)監(jiān)測(cè)值，分析結(jié)果形成“壓力變化雷達(dá)圖”及“壓力變化表”，通過(guò)這些數(shù)據(jù)基本可以確定供水管網(wǎng)中的漏水位置。確定漏水位置后，“維修搶修”模塊將生成相應(yīng)的工單，通知維修搶修人員去往現(xiàn)場(chǎng)維修。

與此同時(shí)，供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中的“地理信息系統(tǒng)”模塊還能根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)的關(guān)閉方案，“用戶基本信息”模塊則根據(jù)漏水位置確定可能受到影響的用戶，列出相應(yīng)的清單。如果會(huì)出現(xiàn)停水或降壓的情況，“用戶熱線”模塊為用戶自動(dòng)推送相關(guān)信息。在故障處理完成后，“考核評(píng)價(jià)”及“用戶評(píng)價(jià)意見(jiàn)反饋”模塊詳細(xì)記錄事件的全過(guò)程，相關(guān)部門要接受相應(yīng)的考核。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在供水管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，為了提高管理水平，要建設(shè)并應(yīng)用供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，提高供水服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)城市的健康發(fā)展。

應(yīng)用供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)能夠更好地實(shí)現(xiàn)抄表收費(fèi)、維修搶修、在線監(jiān)控等各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作逐步信息化、標(biāo)準(zhǔn)化，不僅能夠提高維護(hù)管理以及客戶服務(wù)等方面的工作效率，而且可以在一定程度上拉近供水企業(yè)與用戶之間的距離。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要不斷完善系統(tǒng)功能及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使之為保障管網(wǎng)安全運(yùn)行、推動(dòng)節(jié)能降耗、提高服務(wù)質(zhì)量提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒明銘.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)巡維管理和智能化改造[J].城市燃?xì)?2020（8）.27-32.

[2] 蒲寶卿，包蕾，劉代娜.一種校園供水系統(tǒng)智能管理模型的構(gòu)建[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào).2021，42（2）.31-38.

[3] 張波，韓銀霞，羅一丹.校園供水系統(tǒng)智能管理模型研究[J].陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2021（1）.21-26.

[4] 陳婭倩.企業(yè)供水管網(wǎng)維護(hù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)科技投資.2018（17）.280，340.

[5] 梅丹，艾偉.水務(wù)數(shù)字化管理模式在水務(wù)集團(tuán)的應(yīng)用[J].給水排水，2014（z1）.395-396，397.

[6] 于水.供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)建探究[J].科學(xué)與財(cái)富，2018（22）：51.

[7] 朱郁.以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的城市供水管網(wǎng)管理與服務(wù)系統(tǒng)研究[J].福建質(zhì)量管理，2017（24）：109.

[8] 馮錦霞.基于物聯(lián)網(wǎng)和GIS的供水管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2017，40（12）：150-151.