智慧排水平臺研究及設(shè)計

高愛強(qiáng) 劉雙 彭靖 孫晉生

【摘 ?要】地下管線系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施中重要的組成部分之一，也是城市規(guī)劃、運行生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著我國信息化步伐的不斷加快，城市排水管網(wǎng)的敷設(shè)工程越來越龐大、復(fù)雜。為快速準(zhǔn)確評估排水管網(wǎng)的日常運行狀態(tài)以及快速處理泄漏、漏損等緊急情況，論文提出了一種利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等科學(xué)技術(shù)建立的智慧排水監(jiān)管平臺，以期提高城市排水管網(wǎng)的精細(xì)化管理水平。

【Abstract】Underground pipeline system is an important part of urban infrastructure， and also an important infrastructure for urban planning， operation and production. With the pace of informatization in China continues to accelerate， the laying engineering of urban drainage pipeline network is becoming more and more huge and complex. In order to quickly and accurately evaluate the daily operation status of drainage pipeline network and quickly deal with leakage， damage and other emergencies， this paper proposes an intelligent drainage supervision and management platform established by the application of science and technology such as the internet， internet of things and big data， so as to improve the fine management level of urban drainage pipeline network.

【關(guān)鍵詞】智慧排水;監(jiān)管;精細(xì)化

【Keywords】intelligent drainage; supervision and management; refinement

【中圖分類號】TU992 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）07-0187-02

1 建設(shè)背景

目前，國內(nèi)智慧水務(wù)發(fā)展大體可分為3個階段。初步階段為水務(wù)1.0階段，在這一階段主要是采用自動化等方法優(yōu)化傳統(tǒng)人工作業(yè)方法。在水務(wù)2.0階段，為實現(xiàn)政府資源合理分配、最大應(yīng)用，出現(xiàn)了信息化等平臺。在水務(wù)3.0階段，出現(xiàn)了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)分析手段，實現(xiàn)展示水務(wù)現(xiàn)狀、預(yù)測水務(wù)未來的目的。我國現(xiàn)有六百多座城市，兩萬多個縣，三萬多個鎮(zhèn)，每個城市、縣、鎮(zhèn)，基本上都有自己的排水系統(tǒng)，但大多數(shù)排水系統(tǒng)都處于水務(wù)2.0階段，逐漸向水務(wù)3.0方向發(fā)展[1]。據(jù)調(diào)查顯示，我國的部分城市已經(jīng)意識到了信息集成管理在現(xiàn)代社會各領(lǐng)域應(yīng)用的重要性與便捷性，并且將此應(yīng)用與城市排水管網(wǎng)管理相結(jié)合，從而達(dá)到有效管理城市排水管網(wǎng)資源，實現(xiàn)城市綠化、內(nèi)排健康持續(xù)發(fā)展的目的。目前，國內(nèi)水務(wù)存在的問題是由于研究智慧水務(wù)方面的企業(yè)規(guī)模較小，沒有一個標(biāo)桿企業(yè)，智慧水務(wù)的市場集中度也比較低[2]。當(dāng)前階段，我國有諸多學(xué)者研究智慧排水[3，4]，為我國排水行業(yè)信息化提供理論基礎(chǔ)。

2 項目建設(shè)意義

城市管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是保證城市生產(chǎn)、生活正常運轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)條件，是城市的“生命線”和“血脈”。隨著城市的發(fā)展，排水管網(wǎng)的脈絡(luò)也越來越復(fù)雜和龐大，對地下排水、供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的全面掌握以及管網(wǎng)實際運行管理的需求也日益增多。但是管網(wǎng)的實際運行和養(yǎng)護(hù)工作中缺乏掌握其真實運行情況的手段，且難以評估日常管網(wǎng)運行效果，遇到管道漏損等緊急情況也無法依據(jù)實時狀況制定相應(yīng)應(yīng)急措施。

智慧排水平臺系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)葌鞲性O(shè)備在線監(jiān)測排水系統(tǒng)的運行狀況，并采用可視化的方式有機(jī)整合水務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)，形成智能互聯(lián)的數(shù)據(jù)“物聯(lián)網(wǎng)”。通過綜合數(shù)據(jù)采集與分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析，推動管網(wǎng)管理數(shù)字化、排水系統(tǒng)模擬運行模型化，為水務(wù)系統(tǒng)管理提供整體綜合運營決策分析、管理風(fēng)險分析等，達(dá)到規(guī)范管網(wǎng)運營管理和增強(qiáng)服務(wù)能力的目的。

3 智慧排水平臺系統(tǒng)總體框架

智慧排水平臺采用B/S與C/S相結(jié)合的技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)平臺部署在應(yīng)用服務(wù)器上，GIS地理信息數(shù)據(jù)及排水相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器上，以提高傳輸速度與工作效率。

系統(tǒng)可根據(jù)功能類型分為管網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)、管線工程管理子系統(tǒng)、管線信息發(fā)布子系統(tǒng)、配置管理子系統(tǒng)、管線移動辦公子系統(tǒng)、三維地下管線應(yīng)用展示子系統(tǒng)（見圖1）。

4 平臺設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)采用REST規(guī)范設(shè)計接口，基于JSON的數(shù)據(jù)交換格式，數(shù)據(jù)中心包括空間地理基礎(chǔ)信息庫、管線信息庫、監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)信息庫等基礎(chǔ)庫。主要實現(xiàn)以下平臺建設(shè)。

4.1 GIS平臺

選用的GIS平臺具有基本的空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、查詢、統(tǒng)計、處理、分析、編輯、應(yīng)用、輸出打印等功能，能夠支持地上地下三維模型一體化展示。

4.2 排水設(shè)施一張圖子系統(tǒng)

采用B/S架構(gòu)，提供地圖信息的操作、瀏覽和管理等功能（見圖2）。在該子系統(tǒng)中可以實現(xiàn)地圖定位，基礎(chǔ)地圖查詢，基礎(chǔ)地圖的放大、縮小、漫游、全幅顯示、切換地圖、多級回放、清除高亮、長度測量、面積測量、鷹眼導(dǎo)航，圖層顯示控制等功能。支持管道混接調(diào)查數(shù)據(jù)的接入，在地圖上顯示混接調(diào)查數(shù)據(jù)、管道缺陷資料等信息。

4.3 三維地下管線可視化展示子系統(tǒng)

利用二維管線數(shù)據(jù)的空間和屬性數(shù)據(jù)，對所有地下管線、附屬物設(shè)施進(jìn)行三維建模，導(dǎo)入三維平臺當(dāng)中，平臺基于三維管線數(shù)據(jù)，具有放大、縮小、漫游、地下瀏覽等基本的三維地圖操作，查看管線的屬性信息并定位管線位置，并具有查詢、統(tǒng)計、編輯、量測分析、碰撞分析、連通性分析、開挖分析等多種功能（見圖3）。

4.4 在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

系統(tǒng)可實現(xiàn)地圖監(jiān)測，實現(xiàn)水位和雨量的實時監(jiān)測;實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出、曲線展示;實現(xiàn)預(yù)警管理，可查看設(shè)備的歷史報警信息;實現(xiàn)氣象水文接入，可查看當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r、雷達(dá)圖像、衛(wèi)星云圖、臺風(fēng)路徑;接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可查看攝像頭列表，框選顯示多個實時監(jiān)控（見圖4和圖5）。

5 結(jié)語

本文利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合硬件傳感器設(shè)備打造了智慧排水監(jiān)管平臺，在試點區(qū)域內(nèi)全程監(jiān)測雨水、污水等排水、供水、流量、視頻的情況，管理試點區(qū)域內(nèi)水務(wù)全生命周期情況，實時監(jiān)測雨水、污水、生活用水等多方面供水、排水情況，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)供水、排水等水資源全生命周期閉環(huán)管理。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】羅賢偉.基于水力模型的智慧排水工程設(shè)計與應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2020，39（10）：43-48.

【4】劉紅義，朱玉明，王鵬，等.智慧排水綜合監(jiān)管平臺設(shè)計與研究[J].軟件，2020，41（10）：5-11+18.