楊朝彬

（中電建生態(tài)環(huán)境集團有限公司）

1 市政水務(wù)管理現(xiàn)狀和需求

目前，很多地區(qū)市政排水設(shè)施管理方式落后、設(shè)施缺失、效率較低、成本較高、效果一般，亟需提升完善[1]。對水系生態(tài)要素缺乏監(jiān)控，了解生境、生物多樣性、生態(tài)健康狀況的能力不足。對水環(huán)境綜合變化趨勢及原因缺乏大數(shù)據(jù)積累、系統(tǒng)分析模擬、預(yù)警及應(yīng)急預(yù)案設(shè)置，不利于其長效管理[2]。

真正實現(xiàn)流域水環(huán)境的長治久清，除了生態(tài)建設(shè)、截污治污等系統(tǒng)的工程建設(shè)外，還須建立現(xiàn)代化的長效管理系統(tǒng)，通過政策、機制、物聯(lián)網(wǎng)等確保工程成果長期有效運轉(zhuǎn)，流域能夠保持健康狀態(tài)。

長效管理的物質(zhì)基礎(chǔ)是環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，通過建立全面物聯(lián)網(wǎng)感知體系、智慧化的生態(tài)環(huán)境決策應(yīng)用，實現(xiàn)對流域生態(tài)環(huán)境全過程監(jiān)管，提升生態(tài)環(huán)境預(yù)警水平及決策能力，為全面提升生態(tài)環(huán)境長效管理提供智慧化平臺支撐。

2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建原則

強化信息技術(shù)與水務(wù)業(yè)務(wù)的深度融合，以“互聯(lián)網(wǎng)+水務(wù)”模式，通過改革創(chuàng)新，建立一套完善的水務(wù)信息化軟硬件體系和運行管理制度。通過對大數(shù)據(jù)的整合共享和深度開發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)水務(wù)監(jiān)測、管理、決策等各類工作的精細化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，保證各類水務(wù)工作的協(xié)同性、及時性和有效性[3]。

利用數(shù)據(jù)信息全面獲取業(yè)務(wù)要素和管理行為的全面智能思路，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)水務(wù)信息化系統(tǒng)可視、可知、可控、可預(yù)測和可溯源的目標(biāo)，實現(xiàn)市政水務(wù)管理“一屏統(tǒng)管、一鍵統(tǒng)管”業(yè)務(wù)應(yīng)用要求。

統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一布局、統(tǒng)一設(shè)計、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、突出重點、分步實施，在實施策略上，重點推進核心業(yè)務(wù)建設(shè)，注重信息的共享和安全體系建設(shè)，保證系統(tǒng)建設(shè)的完整性[4]。

2.1 統(tǒng)籌規(guī)劃、可持續(xù)發(fā)展

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實施前，必須在充分調(diào)研和技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，制定全面、整體、長期的發(fā)展規(guī)劃，明確階段的建設(shè)目標(biāo)和分期實現(xiàn)的步驟，有序進行建設(shè)。必須制定和貫徹統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、技術(shù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以確保系統(tǒng)間的兼容和信息與技術(shù)的共享。

2.2 兼顧基礎(chǔ)性與公用性

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)要從項目的基礎(chǔ)性、公用性和延續(xù)性角度加以考慮，從各部門電子政務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的共同點出發(fā)，以污水管網(wǎng)管理、水質(zhì)水量水位監(jiān)測等基礎(chǔ)資源為核心，為運營監(jiān)管單位、政府各部門提供公用基礎(chǔ)性的信息服務(wù)，同時為各單位、各部門之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換提供區(qū)域市政水務(wù)管理的專屬基礎(chǔ)信息支撐[5]。

2.3 安全為先、實用為本

污水管網(wǎng)檢查、水質(zhì)監(jiān)測、水量監(jiān)測、水位水量調(diào)度、閘門遠程控制本身就屬于敏感信息，同時項目在電子政務(wù)應(yīng)用方面又具有基礎(chǔ)性和公用性的特點，項目的設(shè)計、開發(fā)和實現(xiàn)要確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)與服務(wù)的安全性和可靠性，通過高效的安全機制，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)性、公用性的數(shù)據(jù)，防止各種自然或人為因素對項目應(yīng)用層造成破壞。為了發(fā)揮區(qū)域市政水務(wù)管理系統(tǒng)的作用，項目要滿足各層次用戶的需求，針對不同層次的用戶提供不同的信息技術(shù)服務(wù)，使用戶能夠使用項目應(yīng)用層提供的信息服務(wù)，滿足不同用戶日常業(yè)務(wù)應(yīng)用[6]。

2.4 前瞻開放、經(jīng)濟可行

為了確保項目的可持續(xù)發(fā)展，項目的設(shè)計、開發(fā)和集成要充分利用目前成熟的技術(shù)，采用先進的技術(shù)和方法（如IPv6、SOA、WebService、XML、JavaEE、C#、元數(shù)據(jù)驅(qū)動、消息服務(wù)總線、全文檢索、云計算、AI、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等），并充分考慮未來發(fā)展的需要，使應(yīng)用層具有開放的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)具有良好的可擴展性，以滿足系統(tǒng)未來發(fā)展的需要。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化

為了確保項目的基礎(chǔ)性和公用性，實現(xiàn)各類政務(wù)基礎(chǔ)信息服務(wù)的共享，必須參考國際、國家、地方、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和共同遵守的規(guī)范，使公用性、基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)庫以及在此之上構(gòu)建的公共信息服務(wù)和數(shù)據(jù)共享交換接口能為項目運營管理單位、主管政府各部門、社會公眾所接受和使用[7]。

2.6 完整性與可靠性

除了針對項目系統(tǒng)功能需求外，還要充分考慮系統(tǒng)非功能需求和項目的全程監(jiān)管，吸收國內(nèi)外先進經(jīng)驗，從系統(tǒng)建設(shè)開始就實施現(xiàn)代項目管理，對項目的建設(shè)管理、項目實施、人員培訓(xùn)等項目建設(shè)的諸多環(huán)節(jié)進行初步規(guī)劃和設(shè)計，確保涵蓋電子政務(wù)項目建設(shè)的全部要求。

3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能及應(yīng)用（以某水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為例）

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以信息化、智能化管理區(qū)域水務(wù)信息，以分期分階段方式開展建設(shè)，真正做到讓決策者心中有“數(shù)”，管理看得見。為確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)搭建完成之后能夠有效監(jiān)管偷排、漏排和超標(biāo)排污等問題，有效管理河長制、湖長制總體管理控制目標(biāo)，有效管控污水直接下河。

依托GIS+BIM+IoT技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)區(qū)域水務(wù)設(shè)施設(shè)備領(lǐng)域廣泛互聯(lián)應(yīng)用，達到水務(wù)工程建設(shè)和運營維護信息化，實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化監(jiān)測體系，推動水務(wù)管理感知體系建設(shè)結(jié)合智慧城市建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。充分利用5G、AI、人工智能、區(qū)塊鏈、IPv6技術(shù)、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)，以水務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立城市信息模型，支撐后續(xù)工程設(shè)計、建設(shè)效果驗證、水務(wù)管理“廠網(wǎng)河”一體化的管理要求。

以水利普查數(shù)據(jù)、管網(wǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展對水務(wù)數(shù)據(jù)的清洗整理和數(shù)據(jù)治理工作，并建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)動態(tài)更新機制，逐步建立區(qū)域水務(wù)空間檔案數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“建檔立卡、摸清家底”。依據(jù)建立的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合前端感知設(shè)備，建立實施在線監(jiān)測對基礎(chǔ)信息進行定期檢測，并按照運營管理要求建立定期檢測，結(jié)合自動化控制等狀態(tài)感知數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對基礎(chǔ)資料的“定期體檢，掌握狀態(tài)”的要求。

通過匯聚的數(shù)據(jù)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、共享交換數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫及臨時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對市政水務(wù)管理的精細化管理。基于匯聚管理的數(shù)據(jù)搭建精準(zhǔn)預(yù)警分析和精確決策管理，搭建“一屏統(tǒng)管、一鍵統(tǒng)管”的區(qū)域市政水務(wù)管理系統(tǒng)，內(nèi)容主要包括在線監(jiān)測系統(tǒng)、閘壩自動化、監(jiān)控中心、水務(wù)數(shù)據(jù)中心、水務(wù)管理一張圖、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、應(yīng)用信息系統(tǒng)、“廠網(wǎng)河”一體化管理和信息安全九大工程，提升區(qū)域水管理能力水平。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)最為核心，也最為基礎(chǔ)的在線監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備設(shè)施包括地表水和排水管網(wǎng)的水質(zhì)、水量、視頻等。針對排水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測，分為標(biāo)準(zhǔn)站水質(zhì)監(jiān)測和原位水質(zhì)監(jiān)測兩類，標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)監(jiān)測實現(xiàn)對排水管網(wǎng)的定量監(jiān)測，原位水質(zhì)監(jiān)測實現(xiàn)對排水管網(wǎng)的定性監(jiān)測。

3.1 污水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)站監(jiān)測

利用區(qū)域排水規(guī)劃分區(qū)，在排水分區(qū)規(guī)劃基礎(chǔ)上劃分網(wǎng)格小區(qū)，并利用排水管網(wǎng)主干關(guān)系，結(jié)合區(qū)域重點涉水企業(yè)分布情況，對排水管網(wǎng)進行全覆蓋監(jiān)測。通過分析和論證，在涉水企業(yè)匯水區(qū)域新增外置水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站，重要排水分區(qū)節(jié)點新建標(biāo)準(zhǔn)站。監(jiān)測指標(biāo)有PH/T、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、CODcr、NH3-N、TP、TN等。

3.2 污水管網(wǎng)原位監(jiān)測

通過分析和論證，在重要的管控點位、主干匯聚點管道內(nèi)新增原位水質(zhì)站對排水管網(wǎng)的水質(zhì)進行自動化監(jiān)測。監(jiān)測指標(biāo)有PH/T、濁度、COD、ORP、電導(dǎo)率、流量、液位等。

3.3 地表水水質(zhì)在線監(jiān)測

結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H及已有地表水監(jiān)測站，合理新增布置，實現(xiàn)對區(qū)域地表水的監(jiān)測要求。

3.4 地表水水雨情監(jiān)測

針對目前區(qū)域的實際情況，根據(jù)《山洪災(zāi)害防治非工程措施補充完善技術(shù)要求》要求，進行山洪災(zāi)害調(diào)查評價（危險區(qū)分布和小流域分布情況），綜合已建監(jiān)測站基本情況表和調(diào)查評價成果的危險區(qū)分布圖，在相應(yīng)河道安裝水雨情監(jiān)測設(shè)備，根據(jù)站點實際需要安裝對應(yīng)的視頻監(jiān)控，以滿足實時查看要求。

3.5 農(nóng)業(yè)水價綜合改革

利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)及大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)河段流域監(jiān)測監(jiān)控管理，形成“云”+“端”的服務(wù)管理模式，實現(xiàn)河段閘站控制和過閘流量監(jiān)測、視頻監(jiān)控，以及工程運行巡視的信息化管理。

數(shù)據(jù)的管理以行政區(qū)劃和流域兩種尺度，實現(xiàn)動態(tài)擴展的數(shù)據(jù)管理模式，滿足區(qū)域信息資源目錄要求。按照行政區(qū)劃進行管理，能夠充分落實屬地管理原則，方便監(jiān)管和決策。按照流域進行管理，落實河長制管理工作，以運營管理單位為基礎(chǔ)權(quán)屬管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的靈活性。

系統(tǒng)構(gòu)建過程強化信息技術(shù)與水務(wù)業(yè)務(wù)的深度融合，以“互聯(lián)網(wǎng)+水務(wù)”模式，通過改革創(chuàng)新及信息互聯(lián)互通機制，建立一整套完善的水務(wù)信息化軟硬件體系和運行管理制度，市政水務(wù)監(jiān)管、監(jiān)測能力提升很大，能夠有效管理區(qū)域排水管網(wǎng)偷排、漏排問題，做到監(jiān)管排水管網(wǎng)的提質(zhì)增效管理，有效提升水質(zhì)保障管理和涉水事件溯源能力。通過引入小型“廠網(wǎng)河”一體化調(diào)度分析耦合模型，初步建立區(qū)域“廠網(wǎng)河”一體化管理能力和決策分析調(diào)度能力，為市政水務(wù)高效管理及水環(huán)境長效機制奠定堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在社會對水環(huán)境要求日益提高的背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對水環(huán)境改善的應(yīng)用將越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于水務(wù)行業(yè)是信息時代不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。主管部門以及廣大水務(wù)技術(shù)人員應(yīng)與時俱進，關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對市政水務(wù)長效管理的作用，在具體的環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)方案設(shè)計中，應(yīng)重點關(guān)注監(jiān)測點位布局的科學(xué)性、預(yù)警閾值的合理性等，以便更好地實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)搭建的初衷，發(fā)揮最佳的管理、調(diào)度作用。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用已初見成效，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測、預(yù)警、調(diào)度等業(yè)務(wù)，為市政水務(wù)管理提供了高效、規(guī)范的發(fā)展方向，推廣應(yīng)用中仍需結(jié)合有關(guān)規(guī)定，持續(xù)不斷優(yōu)化系統(tǒng)性能，注重管理安全與實效。