智慧排水建設(shè)的基礎(chǔ)及發(fā)展戰(zhàn)略研究

閔樂(lè)樂(lè)

摘要：近年來(lái)，我國(guó)城市因排水不暢、管線問(wèn)題引發(fā)的事故日益增多，給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，甚至危及人身安全。為確保城市排水安全，必須全面調(diào)查和掌握排水管網(wǎng)的基本信息，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)安裝排水在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，管理人員可以實(shí)時(shí)掌握重點(diǎn)排水節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)澇、溢流風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)排水設(shè)施圖和在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，逐步實(shí)現(xiàn)排水管理的數(shù)字化、動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬和智能科學(xué)決策。

關(guān)鍵詞：智能排水建設(shè);依據(jù);發(fā)展戰(zhàn)略;研究

一、方案設(shè)計(jì)

1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集。

1）排水管網(wǎng)詳查及地形修繕測(cè)量對(duì)排水管線及其附屬設(shè)施進(jìn)行詳查、記錄和測(cè)量，主要調(diào)查管線點(diǎn)性質(zhì)、規(guī)格、埋深、維修井深度、維修井摻雨污重點(diǎn)標(biāo)志等，調(diào)查管道排污口信息。繪制排水管道周邊地形及其他相關(guān)資料如野外測(cè)站。2）管道內(nèi)窺鏡檢測(cè)管道CCTV拍攝的視頻錄像或斷面掃描圖像，可以對(duì)管道健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為管道的日常養(yǎng)護(hù)及可能的修復(fù)工作提供依據(jù)。管道缺陷分為功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷。結(jié)構(gòu)性缺陷包括：破裂、變形、腐蝕、錯(cuò)口、起伏、滲漏、接口材料脫落、支管暗接、異物穿入、脫節(jié)。功能性缺陷包括：沉積、結(jié)垢、障礙物、樹(shù)根、殘墻、壩根、浮渣。通過(guò)管道內(nèi)窺鏡檢查全面了解排水管道的運(yùn)行健康狀況。3）受損管道的無(wú)損修復(fù)。非開(kāi)挖法有很多種，最常用也是最簡(jiǎn)單快捷，成本相對(duì)較低的是紫外光固化法。紫外光固化技術(shù)是一種原位固化方法，將與管道內(nèi)徑相同的玻璃纖維襯里材料拖入管道，加壓充氣，然后將襯里材料粘在舊管道的管壁上，然后采用紫外光固化技術(shù)對(duì)紫外光燈座進(jìn)行硬化，形成具有一定強(qiáng)度的復(fù)合襯管。

1.2物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)通訊體系是實(shí)現(xiàn)“智慧排水”建設(shè)的基礎(chǔ)，通過(guò)工業(yè)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)級(jí)RTU打通污水廠、管網(wǎng)設(shè)施、河道閘口等生產(chǎn)工況中的監(jiān)測(cè)儀表與自動(dòng)化控制裝置，通過(guò)VPN、5G、NB-IoT形成一張覆蓋全域的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)與控制網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)分散在各地的廠網(wǎng)河設(shè)備裝置與區(qū)域運(yùn)行中心的物物聯(lián)網(wǎng)、人物聯(lián)網(wǎng)。再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了水位監(jiān)測(cè)、智能井蓋監(jiān)測(cè)、出水監(jiān)測(cè)、人孔水位監(jiān)測(cè)、降雨信息監(jiān)測(cè)、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等綜合感知網(wǎng)絡(luò)，建立統(tǒng)一的智能排水?dāng)?shù)據(jù)處理中心。傳感設(shè)備主要包括流量檢測(cè)儀、水位監(jiān)測(cè)儀、水質(zhì)檢測(cè)儀、液位檢測(cè)儀、電子儀表、雨量檢測(cè)儀、視頻檢測(cè)儀等。

1.3系統(tǒng)平臺(tái)功能。

1）排水綜合展示系統(tǒng)

基于城市智慧水務(wù)一張圖，融合基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、水務(wù)資產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及模型診斷等多源數(shù)據(jù)，建立大屏綜合展示管理系統(tǒng)。從宏觀到微觀多維度、多層次、多角度、全方位地展示九江市三峽集團(tuán)工程范圍內(nèi)的源、網(wǎng)、站、廠、河、湖、岸等資產(chǎn)設(shè)施及運(yùn)行狀況?；诖笃羷?dòng)態(tài)掌握水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行總體態(tài)勢(shì)，模擬診斷潛在運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，量化展示水務(wù)工程設(shè)施建設(shè)效果和運(yùn)營(yíng)狀況，為運(yùn)營(yíng)管理人員提供可視化監(jiān)管調(diào)度決策支撐。

2）基礎(chǔ)地理信息展示

以綜合信息一張圖的方式，通過(guò)GIS圖層與數(shù)字化場(chǎng)景疊加關(guān)聯(lián)，展示九江中心城區(qū)基礎(chǔ)地理信息，以及水務(wù)相關(guān)的排水設(shè)施、管井管線、泵站、污水處理廠、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)設(shè)備等GIS信息數(shù)據(jù)。

（1）管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)

基九江市地圖服務(wù)，可視化展示排水管網(wǎng)“一張圖”，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)查詢管道和檢查井、雨水篦、出水口等附屬物的屬性信息;集成問(wèn)題管段CCVT、QV檢測(cè)的影像數(shù)據(jù)，查詢問(wèn)題管段整改前后視頻、圖片等影像信息，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題管段可視化。

（2）排水泵站

雨、污水泵站分布，點(diǎn)擊可查看泵站簡(jiǎn)況、鳥(niǎo)瞰圖、工藝圖等信息，可查看泵站收集范圍。對(duì)泵站現(xiàn)地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行集成與整合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)視，以及事故與故障信號(hào)報(bào)警及記錄。監(jiān)視方式包括基于地圖模式、表格模式、工藝圖模式。針對(duì)不同條件的降雨，分析泵站抽排量、能耗、啟閉時(shí)間與雨量的關(guān)系，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，輔助泵站的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

3）水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行總覽

以GIS地圖為基礎(chǔ)，通過(guò)概化圖形式展示水務(wù)系統(tǒng)各設(shè)施上下游關(guān)聯(lián)鏈路及運(yùn)行關(guān)系，匯總展示九江市中心城區(qū)片區(qū)數(shù)量、排水戶數(shù)量、管網(wǎng)數(shù)量、泵站數(shù)量、污水廠數(shù)量、管網(wǎng)總收集能力、污水總處理能力等靜態(tài)信息。同時(shí)按照片區(qū)定位分別統(tǒng)計(jì)：

（1）排水戶數(shù)量、排放許可辦證率、重點(diǎn)戶排水戶數(shù)量、服務(wù)人口等;

（2）管網(wǎng)總長(zhǎng)度、污水管網(wǎng)長(zhǎng)度、雨水管網(wǎng)長(zhǎng)度、合流管網(wǎng)長(zhǎng)度、檢查井?dāng)?shù)量、截流井?dāng)?shù)量等;

（3）泵站總數(shù)量、污水泵站數(shù)量、設(shè)計(jì)規(guī)模;雨水泵站數(shù)量、設(shè)計(jì)規(guī)模等;

（4）污水廠數(shù)量、設(shè)計(jì)規(guī)模、服務(wù)面積等;

（5）排口總數(shù)量、雨水口、直排口、截流口數(shù)量等;

（6）河道總數(shù)量、水面率、蓄水量等;

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)及模型診斷報(bào)警規(guī)則引擎，按照水量、水質(zhì)、設(shè)備、氣象四個(gè)維度分別匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)警數(shù)量，并可通過(guò)點(diǎn)擊報(bào)警數(shù)量，在地圖上高亮閃爍顯示該類別下報(bào)警點(diǎn)位分布及報(bào)警詳情信息。

4）水務(wù)設(shè)施健康度評(píng)價(jià)

以GIS地圖為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)展示當(dāng)前水務(wù)設(shè)施健康度信息。其中管網(wǎng)可按照全市及分區(qū)、道路等查詢條件分別統(tǒng)計(jì)各類功能性和結(jié)構(gòu)性缺陷數(shù)據(jù)，并能通過(guò)滾動(dòng)列表的形式展示諸如大管接小管、雨污混接、管線逆坡缺陷的具體信息，并能夠與地圖進(jìn)行交互，查看詳細(xì)位置和屬性信息。

通過(guò)管網(wǎng)數(shù)字化建模成果與在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，基于地圖展示不同時(shí)段晴雨條件下全市及各區(qū)排水管網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷分布情況，包括高負(fù)荷、低負(fù)荷、正常等情況比例統(tǒng)計(jì)。同時(shí)結(jié)合模型規(guī)則引擎動(dòng)態(tài)模擬預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間可能出現(xiàn)淤堵、冒溢、入滲等異常情況，通過(guò)地圖加載定位等點(diǎn)位及管段分布，點(diǎn)擊地圖可查看管段或點(diǎn)位屬性，并通過(guò)列表說(shuō)明模擬預(yù)測(cè)詳細(xì)信息，包括出現(xiàn)異常的大概時(shí)間和嚴(yán)重程度描述。

二、完成內(nèi)容

（1）排水物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)終端監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一平臺(tái)輸入輸出，提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用和共享服務(wù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)劃和要求，主要設(shè)備有：在線液位計(jì)、在線超聲波流量計(jì)、在線雨量計(jì)等（2）排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)為工程管理、管網(wǎng)管理等業(yè)務(wù)管理提供了地圖信息的操作、瀏覽和管理功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地圖定位、基礎(chǔ)地圖查詢、視圖管理、切換底圖、多級(jí)回放、鷹眼導(dǎo)航、圖層控制等功能。支持基本信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)更新、管道內(nèi)窺鏡檢測(cè)數(shù)據(jù)訪問(wèn)、缺陷數(shù)據(jù)顯示、引流數(shù)據(jù)管理模型的一張地圖（3）排水管網(wǎng)安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建。通過(guò)在城區(qū)排水設(shè)施的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝監(jiān)控設(shè)備，可以實(shí)時(shí)獲取設(shè)施的水位、流量等信息，發(fā)現(xiàn)設(shè)施的監(jiān)控信息異常，及時(shí)報(bào)警，提醒管理層及時(shí)處置保障設(shè)施，確保正常安全運(yùn)行。支持根據(jù)排水設(shè)施名稱、地名、坐標(biāo)等快速定位功能?？稍O(shè)置相應(yīng)的預(yù)警閾值，根據(jù)報(bào)警類型、報(bào)警時(shí)間范圍、報(bào)警關(guān)鍵字查詢?cè)O(shè)備報(bào)警。根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，顯示各種傳感器的歷史數(shù)據(jù)信息，并以曲線形式顯示任意時(shí)段的排水液位狀態(tài)圖。對(duì)城市重點(diǎn)路段、重點(diǎn)涵洞、重點(diǎn)低洼易發(fā)洪水地區(qū)的視頻監(jiān)控點(diǎn)，結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控。系統(tǒng)地圖顯示了視頻網(wǎng)站的分布情況，監(jiān)控點(diǎn)可根據(jù)區(qū)域位置和權(quán)限級(jí)別進(jìn)行分組（4）管道移動(dòng)辦公系統(tǒng)基于Android平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了管道移動(dòng)辦公應(yīng)用程序，通過(guò)該應(yīng)用程序可以顯示排水管道、地形和圖像數(shù)據(jù)，用戶可以定位終端支架的位置，實(shí)現(xiàn)地下管線點(diǎn)、管線的查詢等業(yè)務(wù)功能。

三、結(jié)論

隨著未來(lái)城市化的發(fā)展，城市排水系統(tǒng)的信息化和智能化越來(lái)越受到重視。智能排水系統(tǒng)的建設(shè)不僅可以優(yōu)化城市管理和服務(wù)，而且可以增強(qiáng)城市應(yīng)急能力，增強(qiáng)人們的生活幸福感。

參考文獻(xiàn)：

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