摘? 要：水是生命之源，但是，對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)用三個角度開展系統(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：TV212? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，我國的水資源環(huán)境卻處于十分嚴(yán)峻的形勢中。我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，人均淡水資源不足世界平均值的1/4。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國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。與之相對的，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，我國各省市均存在不同程度的水資源風(fēng)險，其中，北京、天津、河北、山西、山東和河南6個省份甚至處于極高危險性等級[1]，水資源形勢十分嚴(yán)峻。為此，國家各級部委對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《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）為代表的一系列指導(dǎo)政策。

為解決上述問題，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)開展總體思路

智慧水務(wù)項目的建設(shè)，需要以空間基礎(chǔ)設(shè)施、計算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)通信平臺為重要依托，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)庫為樞紐，對管線分布、巡檢管理、管網(wǎng)運行、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，項目的建設(shè)內(nèi)容大致可以分為三個方面：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取：開展供排水管線普查探測和污染源普查，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）管線運行監(jiān)測：完成各傳感監(jiān)測設(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、壓力計及水質(zhì)檢測儀（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、液位計（水井內(nèi)及低洼地）、水質(zhì)監(jiān)測儀（排水口、市內(nèi)水體等）、雨量計等;

（3）智慧應(yīng)用研發(fā)：通過系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)對上述各項數(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方面，其業(yè)務(wù)有共有內(nèi)容也有各子項的特有內(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)工作中需要有針對性地開展功能設(shè)計。

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

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)用等三個方面入手，針對智慧應(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)果報表，同時還可以生成不同結(jié)果類型所對應(yīng)的結(jié)果圖表，包括等壓線圖、等壓面圖等。通過模擬在日常不同條件下的泵站運行方案，輔助日常調(diào)度管理與協(xié)調(diào)，分析現(xiàn)有水泵的運行狀況，提高泵站運行效率;對擬建泵站的水泵組合運行方式進(jìn)行模擬，得出經(jīng)濟(jì)的組合方案，模擬各種計劃施工方案或事故對供水系統(tǒng)的影響，制定調(diào)度應(yīng)急預(yù)案。

漏損預(yù)警方面：通過供水運行監(jiān)測傳感器，結(jié)合水力模型，實現(xiàn)自來水管網(wǎng)的漏損監(jiān)測和預(yù)警，為系統(tǒng)安全運行提供科學(xué)保障。通過水力數(shù)學(xué)模型計算，將傳感器傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，模擬管網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況，掌握全區(qū)供水管網(wǎng)壓力，不同等級用不同顏色表示，直觀了解風(fēng)險等級較高的管網(wǎng)區(qū)域，該區(qū)域就可能存在的爆管和漏損風(fēng)險，及時給相關(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：實現(xiàn)排水管線（重點是污水管線）與河流水質(zhì)的統(tǒng)一監(jiān)管，特別是針對主要排污口、污水處理廠出水口、市區(qū)主要水域，通過水質(zhì)的實時檢測、實時報警，可以及時發(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)測設(shè)備結(jié)合氣象預(yù)報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)。通過兩種方式建立專家?guī)靵磉_(dá)到雨水泵站優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)：一是通過歷史事件的專家調(diào)度的信息，篩選出優(yōu)秀的、經(jīng)過驗證的調(diào)度方案輸入專家?guī)?二是通過模型的模擬，對于預(yù)設(shè)的降雨事件進(jìn)行泵站中水泵運行的搭配和選擇，找到合適的水泵的運行方式，輸入專家?guī)臁．?dāng)泵站雨量計或者水位達(dá)到一定的條件下，通過專家?guī)斓钠ヅ?，調(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，實現(xiàn)指揮中心、應(yīng)急現(xiàn)場、各應(yīng)急部門之間信息的互聯(lián)互通，同時通過對風(fēng)險隱患動態(tài)監(jiān)控及預(yù)警（如圖2所示），實現(xiàn)對風(fēng)險隱患的事前有效防患及化解，并且通過對預(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、可視化動態(tài)監(jiān)測、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)后評估等方面優(yōu)勢突出，從而形成應(yīng)對突發(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)對能力。

運維管理方面：面向管線運維工作具體內(nèi)容，開展流程化的技術(shù)支持，對于運維計劃、維保人員、維保記錄等內(nèi)容開展記錄與管理。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，減少盲目性。同時，借助移動終端，針對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)場時可以借助移動終端查看該設(shè)施的詳細(xì)信息和安裝工藝流程。

巡檢管理方面：通過移動端和PC端的交互，實現(xiàn)巡檢員和管理員的即時通信。管線巡檢工作不再需要完成全部巡檢任務(wù)后才能上報發(fā)現(xiàn)的問題，而是可以隨時發(fā)現(xiàn)隨時上報。上報的信息也不再局限于文字報告，還可以加入語音、視頻、圖像等資料，使得管理員可以全方位把握事故現(xiàn)場情況。

3? 智慧水務(wù)的主要優(yōu)勢

智慧水務(wù)項目，具有與傳統(tǒng)管線管理工作所不同的解決思路，通過全面的運行監(jiān)測和多角度的技術(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)勢如表1所示。

4? 智慧水務(wù)對于城市管理的作用

面對城市建設(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)施是未來充分利用地下空間重要的基礎(chǔ)工作，是維系社會經(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)對突發(fā)災(zāi)害的保障。推動智慧水務(wù)建設(shè)，對于現(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)施運行維護(hù)效率

通過項目建設(shè)，可以實現(xiàn)對供排水管線日常生產(chǎn)運行中對管道點及其地面定位等相關(guān)數(shù)據(jù)資料的快速查詢、分析及測量問題，為地下管網(wǎng)維護(hù)搶修、大修或改造方案的制定與實施提供實時準(zhǔn)確的圖形及屬性數(shù)據(jù)資料。同時也避免了地下管網(wǎng)維修改造開挖時，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)建和諧社會的城市經(jīng)營管理理念。

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)備的自動信息采集，可以大大減少人工巡檢量。監(jiān)測信息實時整合，及時傳輸，報警信息第一時間發(fā)送給相關(guān)人員，避免了以前的逐級匯總、逐級匯報，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，可以在第一時間生成切實可行的處置方案，縮短事故處置時間，科學(xué)應(yīng)對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、建設(shè)管理、市政管理以及應(yīng)急指揮和搶險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。從而實現(xiàn)城市信息資源的有效共享，減少城市資源浪費，優(yōu)化空間配置，為推動循環(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、被動化的管理和維護(hù)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楦屿`活、主動的新思路，從而有效降低管網(wǎng)漏損、事故損失和管網(wǎng)維護(hù)成本，可以有效緩解我國水資源應(yīng)用的嚴(yán)峻形勢，同時可以對提升城市整體安全等級，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁緣毅，呂愛鋒.中國水資源安全風(fēng)險評價 [J].資源科學(xué)，2019，41（4）：775-789.

[2] 廈門精圖信息技術(shù)有限公司 [R].廈門：漳州開發(fā)區(qū)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)重要應(yīng)用示范工程技術(shù)總結(jié)報告，2016.

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