智慧水務(wù)在海綿城市中的應(yīng)用

許友芹，張甫田

（1.青島房地產(chǎn)建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，山東 青島 266071；2.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266000）

智慧水務(wù)在海綿城市中的應(yīng)用，具有一定的應(yīng)用作用與意義，可以實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)化對(duì)海綿城市建設(shè)情況與管理情況進(jìn)行研究，并且按照具體的狀況針對(duì)性地進(jìn)行海綿城市的調(diào)控，真正意義上增強(qiáng)海綿城市防災(zāi)減災(zāi)性能，滿足數(shù)據(jù)信息利用、服務(wù)公眾方面的基本需求。因此，在海綿城市中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注智慧水務(wù)的應(yīng)用，著重發(fā)揮其在海綿城市中的作用，達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用目的。

1 智慧水務(wù)在海綿城市中的應(yīng)用目標(biāo)與需求

1.1 應(yīng)用目標(biāo)分析

在應(yīng)用智慧水務(wù)的過(guò)程中，主要的目的為：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)各種海綿要素的感知目的。就是在應(yīng)用智慧水務(wù)期間，可以通過(guò)各類(lèi)監(jiān)測(cè)技術(shù)全面性地進(jìn)行片區(qū)領(lǐng)域中水務(wù)要素、海綿細(xì)胞等各種信息的感知，自動(dòng)化地監(jiān)測(cè)相關(guān)降雨情況、地下水情況、管道情況、泵站情況、調(diào)蓄設(shè)備情況、河道情況等，為有關(guān)海綿城市的智慧決策提供一定數(shù)據(jù)信息的支持。（2）可以全面地運(yùn)用有關(guān)信息化技術(shù)。具體工作中通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行各種數(shù)據(jù)相互之間的互聯(lián)和互通處理，能夠幫助應(yīng)對(duì)和處理信息孤島問(wèn)題，使得氣象水務(wù)信息、水利與官網(wǎng)水務(wù)信息、泵站與河道水務(wù)信息、道路交通水務(wù)信息等，都可以在智慧水務(wù)平臺(tái)中進(jìn)行協(xié)同處理。（3）做出智能化的決策。具體工作中可以使用仿真模擬技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、知識(shí)自學(xué)習(xí)技術(shù)等，各類(lèi)人工智能技術(shù)，促進(jìn)智慧平臺(tái)分析活動(dòng)的良好實(shí)施，在發(fā)揮數(shù)據(jù)信息優(yōu)勢(shì)的情況下，達(dá)到智能決策的目的。（4）提升為公眾服務(wù)的便利性。在使用智慧水務(wù)的過(guò)程中，可以借助數(shù)據(jù)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等，為公眾提供更加主動(dòng)的服務(wù)，在服務(wù)期間能夠進(jìn)行視頻處理、互動(dòng)處理、審計(jì)處理等，實(shí)現(xiàn)全方位地為公眾服務(wù)的目的。

1.2 應(yīng)用意義分析

對(duì)于智慧水務(wù)在海綿城市中的應(yīng)用而言，主要的意義就是可以滿足海綿城市績(jī)效評(píng)價(jià)方面、合理運(yùn)維方面、防災(zāi)減災(zāi)方面的各種需求，主要為以下幾點(diǎn)。

1.2.1 可以滿足在運(yùn)維方面的需求

對(duì)于海綿城市來(lái)講，在實(shí)際建設(shè)方面已經(jīng)打破了傳統(tǒng)意義上的灰色排水體系，在其中增設(shè)了很多海綿細(xì)胞，在發(fā)揮不可替代作用的基礎(chǔ)上，海綿細(xì)胞的健康性也十分重要，在此情況下對(duì)有關(guān)運(yùn)維工作提出較高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。傳統(tǒng)的海綿城市人工監(jiān)測(cè)方式、排水運(yùn)維方式等，工作量較高，反應(yīng)方面也非常遲緩，缺乏系統(tǒng)化的管理模式，并且在每個(gè)排水區(qū)域中，都缺少相互之間聯(lián)動(dòng)的機(jī)制、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的形式，不能集中化、統(tǒng)一性地進(jìn)行運(yùn)維處理，甚至還會(huì)出現(xiàn)信息孤島的問(wèn)題，不利于有關(guān)運(yùn)維工作的高效開(kāi)展。而在應(yīng)用智慧水務(wù)平臺(tái)的過(guò)程中，就可以自動(dòng)化地開(kāi)展海綿城市中海綿細(xì)胞、相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)工作，一旦發(fā)現(xiàn)有缺乏健康性海綿細(xì)胞，或是存在不良的工況，智慧水務(wù)平臺(tái)能夠自動(dòng)化地做出預(yù)警，協(xié)助有關(guān)的管理人員開(kāi)展監(jiān)管工作與維護(hù)工作。而且在使用智慧水務(wù)平臺(tái)期間，還能創(chuàng)建智慧化地管理系統(tǒng)，具有一定的維護(hù)、巡查、防汛物資、協(xié)同辦公、設(shè)備檢查維修等現(xiàn)代化管理的優(yōu)勢(shì)，幫助工作部門(mén)智能化地執(zhí)行運(yùn)行維護(hù)任務(wù)，不僅能夠確保管理工作的水平，還能有效控制各方面的管理成本。與此同時(shí)，在實(shí)際的工作領(lǐng)域中還能通過(guò)智慧水務(wù)平臺(tái)了解排水的狀況、降雨的情況，然后合理性地進(jìn)行排水分布的調(diào)度，借助先進(jìn)的智慧水務(wù)平臺(tái)與系統(tǒng)等彌補(bǔ)傳統(tǒng)運(yùn)維工作的不足。

1.2.2 有助于提升海綿城市績(jī)效評(píng)價(jià)工作效果

對(duì)于海綿城市績(jī)效評(píng)價(jià)來(lái)講，屬于海綿城市建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、轉(zhuǎn)型升級(jí)、總結(jié)、完善過(guò)程中重要的載體，而且績(jī)效評(píng)價(jià)也是較為系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)與對(duì)比的工作，傳統(tǒng)的工作方式很難在海綿城市方面做出一系列準(zhǔn)確的績(jī)效評(píng)價(jià)，難以保證評(píng)價(jià)工作高效化開(kāi)展。而在應(yīng)用智慧水務(wù)的過(guò)程中，可以借助先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)措施、云存儲(chǔ)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、雨洪模擬技術(shù)措施、地理信息系統(tǒng)等。在智慧水務(wù)平臺(tái)中全面、實(shí)時(shí)性地進(jìn)行海綿城市各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)，尤其是規(guī)劃指標(biāo)、設(shè)計(jì)指標(biāo)、建設(shè)指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)與考核指標(biāo)等，都能夠提供非常準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)做為決策依據(jù)。

1.2.3 能夠增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)的性能

采用智慧水務(wù)平臺(tái)開(kāi)展有關(guān)海綿城市的管理工作，可以借助監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析功能、輔助性的決策功能、預(yù)警報(bào)警功能、應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急演練功能等，提升緊急事件方面的防范能力與處理能力，最大程度上降低災(zāi)害事件的發(fā)生率，并且在發(fā)生災(zāi)害事件之后可以以最快的速度開(kāi)展應(yīng)急處置工作，加快響應(yīng)機(jī)制，具有一定的防災(zāi)減災(zāi)良好性能。

1.2.4 能夠提升數(shù)據(jù)利用的效果

我國(guó)城市領(lǐng)域中水務(wù)數(shù)據(jù)屬于非常重要的部分，水務(wù)的運(yùn)行對(duì)城市的安全性、宜居性等產(chǎn)生直接影響，海綿城市、智慧水務(wù)也是智慧城市系統(tǒng)中較為重要的部分，能夠?yàn)槌鞘性谶\(yùn)行方面、建設(shè)方面、為公眾提供服務(wù)方面、為政府制定完善決策方面等提供一系列非常重要的數(shù)據(jù)支持。由此可見(jiàn)，在海綿城市的建設(shè)中合理建設(shè)智慧水務(wù)平臺(tái)非常重要，除了能夠完善基礎(chǔ)設(shè)施之外，還能獲取到更多的智慧手段。

2 智慧水務(wù)在海綿城市中的應(yīng)用措施

在海綿城市中應(yīng)用智慧水務(wù)，主要是在海綿細(xì)胞中安裝先進(jìn)的儀表設(shè)備、監(jiān)測(cè)設(shè)備等全面采集氣象數(shù)據(jù)信息、交通數(shù)據(jù)信息、城市管理數(shù)據(jù)信息、水利數(shù)據(jù)信息等，實(shí)時(shí)性地監(jiān)控海綿設(shè)施的具體狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)分析相應(yīng)的海綿參數(shù)信息，并且開(kāi)展雨洪數(shù)據(jù)的分析工作與利用工作，準(zhǔn)確評(píng)估海綿城市的績(jī)效，增強(qiáng)海綿城市在運(yùn)行方面、考核方面、決策方面、管理方面的科學(xué)性。為充分發(fā)揮智慧水務(wù)在相關(guān)海綿城市中的應(yīng)用意義與作用，下面提出幾點(diǎn)應(yīng)用建議。

2.1 合理設(shè)計(jì)感知層面

對(duì)于感知層面來(lái)講，主要涉及到水務(wù)數(shù)據(jù)信息監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備、人機(jī)界面終端方面的機(jī)械設(shè)備和其他系統(tǒng)相互聯(lián)合與會(huì)商的系統(tǒng)等等，是智慧水務(wù)平臺(tái)中的觸覺(jué)感知結(jié)構(gòu)，能夠幫助平臺(tái)更好地獲取基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)信息。在感知層面主要的功能為：（1）對(duì)雨量進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)?？梢葬槍?duì)性地進(jìn)行不同地區(qū)降雨?duì)顩r地監(jiān)測(cè)和分析，獲取到非常準(zhǔn)確的降雨量數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)化分析海綿城市設(shè)施效能，做出準(zhǔn)確的考核評(píng)價(jià)[1]。（2）對(duì)海綿細(xì)胞進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)?？梢岳脤?duì)相關(guān)的人工湖區(qū)域、景觀河區(qū)域、調(diào)蓄基礎(chǔ)設(shè)施、截流井部分、溢流井部分的主要海綿細(xì)胞的合理監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)化地監(jiān)控水位情況、水質(zhì)情況、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀況等，及時(shí)了解雨水的蓄積信息、排放信息、海綿細(xì)胞健康狀態(tài)信息等，將其作為基礎(chǔ)開(kāi)展有關(guān)的運(yùn)維工作、調(diào)度管理工作、海綿指標(biāo)的分析和控制工作等。（3）對(duì)排水方面的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)處理。應(yīng)用智慧水務(wù)海綿城市排水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，可以在道路較為低洼的部分、立交橋的區(qū)域、地道區(qū)域、關(guān)鍵路段區(qū)域，設(shè)置水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)積水的狀況進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)城市內(nèi)澇問(wèn)題，并且采用相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行處置。在園區(qū)的排出口位置進(jìn)行排水?dāng)?shù)量的監(jiān)測(cè)分析，全面地了解已經(jīng)建設(shè)完成區(qū)域之內(nèi)的徑流量控制有效性，與此同時(shí)，還需要在排水管網(wǎng)較為關(guān)鍵性的節(jié)點(diǎn)區(qū)域范圍，監(jiān)測(cè)有關(guān)的液位數(shù)據(jù)信息、流量數(shù)據(jù)信息，在全程監(jiān)測(cè)的情況下，為有關(guān)新舊標(biāo)準(zhǔn)管網(wǎng)調(diào)度管理、泵站調(diào)度管理、排水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等提供非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。對(duì)于泵站部分來(lái)講，需要結(jié)合智慧城市的具體運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)或改造，采集有關(guān)泵站中機(jī)電設(shè)施的數(shù)據(jù)信息、水位數(shù)據(jù)信息、水質(zhì)數(shù)據(jù)信息等，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控處理與調(diào)度處理，科學(xué)化地進(jìn)行排水分布的分配，這樣在一定程度上能夠提升排水設(shè)施管控效果。（4）全面進(jìn)行氣溫、地下水、河道水系的監(jiān)測(cè)，通過(guò)有效的監(jiān)測(cè)方式來(lái)提升整體海綿城市管理和運(yùn)維工作效果[2]。

2.2 合理設(shè)置傳輸層

在感知層收集數(shù)據(jù)信息之后，就要利用各種通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯聚處理、互聯(lián)處理與共享處理，這個(gè)過(guò)程需要傳輸層的支持。所以，在應(yīng)用智慧水務(wù)的過(guò)程中，應(yīng)該合理設(shè)置傳輸層，綜合性地研究與分析自主建設(shè)、租用通信網(wǎng)絡(luò)的功能情況、經(jīng)濟(jì)情況、安全情況、運(yùn)維便利情況等，然后按照實(shí)際情況進(jìn)行處理，最好可以使用混合組網(wǎng)的形式，利用租用通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，也可以自主搭建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)傳輸效果的情況下，預(yù)防在數(shù)據(jù)處理方面發(fā)生問(wèn)題。

2.3 完善海綿城市智慧水務(wù)系統(tǒng)

完善海綿城市智慧水務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)該基于相關(guān)的云計(jì)算技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)等，對(duì)感知層面、城市治水系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面收集和處理，創(chuàng)建統(tǒng)一性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、管理平臺(tái)，并且提供有關(guān)的智慧水務(wù)服務(wù)，這樣不僅能夠增強(qiáng)海綿城市運(yùn)維管理、日常工作的效果，還能形成良好的示范作用與發(fā)展作用。因此，在海綿城市發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)該著重關(guān)注智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，完善其功能，保證各項(xiàng)工作的良好開(kāi)展和實(shí)施[3]。

2.3.1 構(gòu)建信息采集存儲(chǔ)與分析的系統(tǒng)

這個(gè)系統(tǒng)主要就是將感知層所采集到的數(shù)據(jù)信息、智慧平臺(tái)中各種接入數(shù)據(jù)信息等，根據(jù)功能需求、數(shù)據(jù)安全等級(jí)等開(kāi)展數(shù)據(jù)信息的采集工作、存儲(chǔ)工作與統(tǒng)計(jì)工作，可以提升海綿城市運(yùn)維管理工作效果，完善其中的數(shù)據(jù)采集功能。在相關(guān)的數(shù)據(jù)信息采集與存儲(chǔ)分析系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，可以分成一級(jí)模塊與二級(jí)模塊，其中的一級(jí)模塊主要負(fù)責(zé)采集與統(tǒng)計(jì)分析氣象與水情數(shù)據(jù)信息、水質(zhì)和機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)信息、視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)信息、預(yù)警方面的數(shù)據(jù)信息等。對(duì)于二級(jí)模塊而言，主要用來(lái)統(tǒng)計(jì)分析預(yù)警平臺(tái)數(shù)據(jù)信息、凈化水流量數(shù)據(jù)信息、凈化水質(zhì)數(shù)據(jù)信息等。

2.3.2 創(chuàng)建排水管網(wǎng)、海綿設(shè)施地理信息系統(tǒng)

具體工作中可以構(gòu)建有關(guān)的海綿設(shè)施還有相關(guān)排水管網(wǎng)信息系統(tǒng)，并且構(gòu)建有關(guān)的三維信息模型，與此同時(shí)還可以將動(dòng)態(tài)性流量信息、液位信息、水質(zhì)信息與GIS之間、北斗系統(tǒng)之間等相互融合，將靜態(tài)性的管道敷設(shè)路徑信息、直徑信息、深度信息、泵站基礎(chǔ)設(shè)備信息、河道排放口信息等與北斗系統(tǒng)、GIS之間互相融合，創(chuàng)建三維可視化的地理信息系統(tǒng)模型，確保在智慧水務(wù)平臺(tái)中使用三維地理信息系統(tǒng)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的查詢(xún)和調(diào)用，達(dá)到高級(jí)應(yīng)用的目的[4]。

2.3.3 合理設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模型仿真與預(yù)測(cè)分析系統(tǒng)

實(shí)際工作中通過(guò)收集分析相關(guān)的智慧水務(wù)基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)信息、地理信息系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)信息，采用計(jì)算機(jī)模型技術(shù)措施，全面進(jìn)行海綿城市各個(gè)區(qū)域降雨量的分析工作，編制完善的預(yù)案，科學(xué)化開(kāi)展調(diào)度工作，在一定程度上能夠增強(qiáng)預(yù)案、調(diào)度的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，還可以借助雨洪仿真模擬的軟件系統(tǒng)，對(duì)地表區(qū)水的徑流情況、積水狀況，河道區(qū)域的水位變化情況等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模擬處理，綜合性地評(píng)價(jià)海綿城市中的內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性，及時(shí)了解敏感區(qū)域的情況，做出風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的評(píng)估與防范，輔助有關(guān)管理工作、調(diào)度工作的良好開(kāi)展，促使海綿城市規(guī)劃工作良好實(shí)施，增強(qiáng)整體管控效果。

2.3.4 設(shè)計(jì)排水調(diào)度與管理系統(tǒng)

在海綿城市的區(qū)域之內(nèi)，源頭區(qū)域主要就是普通的海綿基礎(chǔ)設(shè)施，末端是將調(diào)蓄當(dāng)做主要功能的海綿基礎(chǔ)設(shè)施、排水管基礎(chǔ)設(shè)施、泵站基礎(chǔ)設(shè)施等，相互之間具有一定的連通關(guān)系、協(xié)同關(guān)系與互補(bǔ)關(guān)系，為了確保排水調(diào)度與管理的效果，可以采用智慧水務(wù)平臺(tái)與相關(guān)技術(shù)進(jìn)行處理，利用合理的監(jiān)測(cè)方式了解和掌握海綿城市各個(gè)區(qū)域的降雨掌控、管道流量情況、積水程度情況、泵站機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況、各個(gè)段落河道的液位等，綜合性進(jìn)行泵站排水、調(diào)蓄池排水的調(diào)度處理，達(dá)到良好的調(diào)度管理目的[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在海綿城市中應(yīng)用智慧水務(wù)平臺(tái)，合理建設(shè)相關(guān)系統(tǒng)具有一定的重要意義，除了能夠增強(qiáng)海綿城市的調(diào)度管理效果，還能改善排水管理與其他管理工作的現(xiàn)狀，推廣價(jià)值較高。因此，在海綿城市中應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)有關(guān)智慧水務(wù)系統(tǒng)與平臺(tái)的建設(shè)，完善各種海綿城市的調(diào)度管理功能、系統(tǒng)管理功能、數(shù)據(jù)收集處理功能等等，達(dá)到良好的應(yīng)用目的。