供水管網(wǎng)GIS精細(xì)化運(yùn)行和維護(hù)探討

任慧舉， 徐 強(qiáng)

(蘇州市自來水有限公司， 江蘇 蘇州 215002)

1 背景

現(xiàn)代供水企業(yè)為不斷提高供水管理水平，提高管理效率，建立了服務(wù)于供水安全、調(diào)度、搶維修和營收等的信息化體系。供水管網(wǎng)GIS作為各水司最重要的管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的核心管理系統(tǒng)，承擔(dān)著管理渾水管、清水管管線，閥門、消火栓、透氣閥和水表等各類管網(wǎng)資料的職責(zé)，通過在系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一管理和維護(hù)管線資料，為生產(chǎn)和服務(wù)各部門提供高效便捷的查詢和分析功能，為其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

供水管網(wǎng)GIS作為重要的管線管理系統(tǒng)，其包含的管線建設(shè)年份跨度長，但是不同時期的管理要求和標(biāo)準(zhǔn)不一樣，資料的齊備性無法充分保證，尤其是年份久遠(yuǎn)的老舊管道，其記錄的屬性數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際情況存在一定的差異。同時，新建供水管道工程因為來源和施工現(xiàn)場的復(fù)雜性，部分?jǐn)?shù)據(jù)未能及時匯總和更新，再加上供水管線分布范圍廣、數(shù)據(jù)量大和地埋不可見的特點，供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確地反映現(xiàn)狀，從而給GIS的日常運(yùn)行和維護(hù)提出了更多挑戰(zhàn)[1]。

本文以蘇州市自來水有限公司(以下簡稱蘇州水司)的供水管網(wǎng)GIS為例，探討在供水管理的智能化要求不斷提高，分級調(diào)度、分區(qū)計量、高效搶維修和精準(zhǔn)管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)等應(yīng)用需求不斷增加的情況下，如何對供水管網(wǎng)GIS開展更加長效的精細(xì)化運(yùn)行和維護(hù)。

2 供水管網(wǎng)GIS現(xiàn)狀

2.1 系統(tǒng)概況

蘇州水司現(xiàn)有供水管網(wǎng)GIS是基于ArcGIS平臺建立，數(shù)據(jù)經(jīng)過一次平臺數(shù)據(jù)遷移?，F(xiàn)有系統(tǒng)同時包含網(wǎng)頁端和HopeDesk編輯端系統(tǒng)。網(wǎng)頁端主要用于瀏覽、查詢和統(tǒng)計分析，具備一定的簡單編輯功能。HopeDesk主要用于用戶數(shù)據(jù)更新和維護(hù)、數(shù)據(jù)檢查和修正等?，F(xiàn)有系統(tǒng)與綜合調(diào)度、外勤工單和營收等多個系統(tǒng)建立了數(shù)據(jù)接口，能為設(shè)計、調(diào)度、工程施工、搶維修和巡檢養(yǎng)護(hù)等提供數(shù)據(jù)支持。

蘇州水司供水管網(wǎng)GIS包含4個取水口、3座水廠和各口徑渾水管和清水管共3 182 km。管網(wǎng)口徑覆蓋DN15至DN2200各口徑，存儲閥門約8.5萬個，水表50.4萬只，以及消火栓、維修點等信息。存儲的管網(wǎng)以球墨鑄鐵管和鋼管為主，含有少量灰口鑄鐵管，管道建設(shè)年代跨度超過40年。蘇州水司供水管網(wǎng)GIS的整體數(shù)據(jù)特點，在供水企業(yè)中具有一定的普遍性。

2.2 管理與維護(hù)模式

供水管網(wǎng)GIS由信息科進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)更新，其數(shù)據(jù)備份和賬號權(quán)限由專人負(fù)責(zé)。特定人員和班組管理的方式能確保數(shù)據(jù)的安全性，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，確保新建管道及時更新，歷史數(shù)據(jù)準(zhǔn)確修正。

新建管道按照施工管理方和施工方的不同，數(shù)據(jù)采集采用年度合同和信息科測量兩種方式。歷史管線修正，由現(xiàn)場人員提交修正數(shù)據(jù)聯(lián)系單完成。數(shù)據(jù)編輯和錄入由信息科班組執(zhí)行，同時信息科組織專人按月對數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量進(jìn)行檢查，對口徑、長度和材質(zhì)等重要的屬性信息，定期進(jìn)行全區(qū)域規(guī)則檢查，對發(fā)現(xiàn)的異常進(jìn)行原因分析并修正，同時建立問題檔案，減少后續(xù)類似問題發(fā)生。

供水管網(wǎng)GIS通過公司的整體信息安全系統(tǒng)進(jìn)行安全防護(hù)，數(shù)據(jù)庫定期備份并在較大更新時進(jìn)行不定期備份，同時建立異地災(zāi)備系統(tǒng)，確保管網(wǎng)數(shù)據(jù)安全。

2.3 管網(wǎng)GIS的成效

供水管網(wǎng)GIS作為現(xiàn)場管線和附屬設(shè)施的信息化孿生，兩者之間的一致性是現(xiàn)階段系統(tǒng)的核心要求之一，同時以管網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的分析和應(yīng)用是考量系統(tǒng)效益的重要方面。供水管網(wǎng)GIS現(xiàn)階段的成效主要包括：

① 供水管線“一張圖”的系統(tǒng)管理模式，提高了管網(wǎng)管理的整體水平，流程化的數(shù)據(jù)更新模式為管線資料的標(biāo)準(zhǔn)化和完整性提供了保障。

② 管網(wǎng)GIS為搶維修人員提供了更加直觀的管網(wǎng)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于為人員增加了一個外置的管網(wǎng)地圖，縮短了人員掌握管網(wǎng)信息的時間，提高了應(yīng)用數(shù)據(jù)的效率。

③ 多樣的查詢、統(tǒng)計和分析功能，為管網(wǎng)日常管理、服務(wù)和決策提供了數(shù)據(jù)支撐。

④ 供水管網(wǎng)GIS為調(diào)度、分區(qū)、外勤工單和水力模型等提供數(shù)據(jù)接口，增加了多系統(tǒng)之間的應(yīng)用。

2.4 存在的不足

現(xiàn)有的供水管網(wǎng)GIS管理和應(yīng)用情況還存在不足，需要在今后的運(yùn)行和維護(hù)過程中改進(jìn)：

① 管網(wǎng)建設(shè)和信息維護(hù)由不同部門管理，管理上注重項目建設(shè)，對新建和修正資料的獲取存在一定的滯后甚至缺失，相應(yīng)的獎懲措施需強(qiáng)化落實，以利于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完善。

② 供水管網(wǎng)GIS的日常維護(hù)和更新投入需加強(qiáng)，需增加管網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取的途徑，建立系統(tǒng)間數(shù)據(jù)驗證機(jī)制。

③ 系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享尚待加強(qiáng)，要逐漸建立信息化的全流程管理體系，擴(kuò)寬數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣度，加深數(shù)據(jù)應(yīng)用的深度，推動產(chǎn)生更多的數(shù)字效益。

3 精細(xì)化運(yùn)行與維護(hù)措施

3.1 完善系統(tǒng)和數(shù)據(jù)體系

供水管網(wǎng)GIS需要根據(jù)需求，不斷豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容，升級和完善系統(tǒng)的功能。蘇州水司在管理清水和渾水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，探索打通了單元閥到用戶水表“最后一米”的管網(wǎng)資料。通過水表普查和水表掛接，實現(xiàn)了水表精準(zhǔn)定位。同時，開發(fā)了水表管理模塊，與營收系統(tǒng)對接，用于動態(tài)管理和維護(hù)新建水表、移表和拆表等信息。

供水管網(wǎng)GIS正逐步實現(xiàn)更加細(xì)致的管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理，增加不同專題圖層的應(yīng)用，探索建立基于供水管網(wǎng)GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，規(guī)范數(shù)據(jù)提交的流程和質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一入口和統(tǒng)一出口的集中管理方式，完善數(shù)據(jù)體系的建設(shè)[2]，見圖1。

圖1 管網(wǎng)數(shù)據(jù)集成體系Fig.1 Integration system of pipe network data

3.2 管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新機(jī)制

3.2.1制度保障，建立閉環(huán)的更新流程

編制管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新技術(shù)規(guī)程，對工程進(jìn)行分類，明確各個更新環(huán)節(jié)的責(zé)任人、具備的條件、后續(xù)環(huán)節(jié)的對接部門以及每一個環(huán)節(jié)的時限要求等，建立各環(huán)節(jié)的考核標(biāo)準(zhǔn)。

建立如圖2所示的數(shù)據(jù)更新流程。在工程設(shè)計、施工、變更和驗收通水等環(huán)節(jié)設(shè)置階段性標(biāo)準(zhǔn)，符合要求的進(jìn)入下一階段，不符合要求的退回完善。通過建立可執(zhí)行的制度，將責(zé)任和目標(biāo)分解落實到每個班組和個人，為后續(xù)的長效更新和精細(xì)化管理提供了堅實的保障。

圖2 管道工程數(shù)據(jù)更新流程Fig.2 Data updating process of pipeline engineering

3.2.2按工程特點分類更新

根據(jù)工程建設(shè)長度、口徑大小以及建設(shè)方、現(xiàn)場管理方和施工方等不同，對管網(wǎng)工程進(jìn)行分類，采用不同的更新方式。

(1)委外工程

供水管網(wǎng)GIS維護(hù)部門根據(jù)項目開工單了解在建工程的情況，建立工程信息檔案，隨工程建設(shè)的進(jìn)度同步開展測量。

DN500及以上的工程，在覆土前測繪，執(zhí)行跟蹤測量方式，若現(xiàn)場條件不具備，需提出申請，并在彎頭和三通等隱蔽點設(shè)置標(biāo)志物。DN500以下管網(wǎng)，一般執(zhí)行竣工測量方式，在項目通水前完成測繪，并提供測繪資料，無測繪資料的管線工程，不進(jìn)入下一階段。

(2)外部單位施工工程

該類工程由外部單位建設(shè)完成后，移交給公司進(jìn)行管理和維護(hù)。在項目建設(shè)前期，工程負(fù)責(zé)人提前完成建設(shè)時間、內(nèi)容和管材等的對接，確保材料質(zhì)量符合要求。工程完成移交后，管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)人員在30個工作日內(nèi)完成外業(yè)探測作業(yè)，在15個工作日內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理并錄入系統(tǒng)。

(3)零星工程

該類工程主要由公司內(nèi)部負(fù)責(zé)實施，工程建設(shè)按照精簡流程實施，施工周期較短，工作量小，但資料匯總和測繪難度大。其中搶維修過程中發(fā)生的應(yīng)急類的施工參照零星工程執(zhí)行。

零星管網(wǎng)工程在施工完成后，負(fù)責(zé)施工的部門按月匯總施工項目清單，項目付款前，經(jīng)過核查，竣工圖或圖紙資料滿足測繪要求的進(jìn)行驗收，并簽字確認(rèn)。

零星工程中點類施工工程，如水表安裝、閥門更換、單個管網(wǎng)設(shè)備增加或移除等，由施工部門同步測量并隨圖提供測繪資料，該方法可減少人力成本，提高效率。其他零星工程在收到合格資料后，一個月內(nèi)完成測量和數(shù)據(jù)更新工作。

3.2.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)專人審核

管網(wǎng)更新工程，在數(shù)據(jù)采集和編輯完成后，通過HopeDesk建立離線任務(wù)進(jìn)行更新和維護(hù)。離線任務(wù)完成后，由內(nèi)業(yè)復(fù)核人員復(fù)核，重點查看管線屬性和新數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的接邊情況是否滿足要求等，符合要求的審核通過。

3.3 數(shù)據(jù)修正模式

3.3.1內(nèi)部修正

主要由供水管網(wǎng)維護(hù)部門對供水管網(wǎng)GIS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和維護(hù)，檢查數(shù)據(jù)整體格式和內(nèi)容是否符合系統(tǒng)規(guī)則。在檢查中對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估，評估整個管網(wǎng)情況并對異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和維護(hù)，內(nèi)部修正分為兩類：

(1)定期修正。每月月底對現(xiàn)有的管網(wǎng)長度和口徑等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總并分析，對明顯異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

(2)不定期修正。根據(jù)管網(wǎng)數(shù)據(jù)內(nèi)容制定修正計劃，對特定區(qū)域的管網(wǎng)數(shù)據(jù)，或逐批次對管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

通過內(nèi)部修正，可以建立更加高質(zhì)量的數(shù)據(jù)格式和規(guī)則，如材質(zhì)命名、地址命名、口徑分類等，同時能發(fā)現(xiàn)同類問題或相似問題發(fā)生的原因，為后續(xù)數(shù)據(jù)整理提供依據(jù)。

3.3.2外部修正

外部修正是確保供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的重要手段，需要建立人人關(guān)注、全員參與的長效機(jī)制，并時刻改進(jìn)，及時修正，確保數(shù)據(jù)進(jìn)入越用越準(zhǔn)的良性循環(huán)。

現(xiàn)場巡檢人員結(jié)合圖紙資料和現(xiàn)場情況，經(jīng)過對比核查后，提供異常數(shù)據(jù)修正單，主要類別包括管網(wǎng)更新確認(rèn)、管網(wǎng)連通關(guān)系、管網(wǎng)材質(zhì)、口徑等屬性異?！，F(xiàn)場人員結(jié)合異常情況給出修正處理措施，管網(wǎng)GIS維護(hù)人員依據(jù)提供的流程單，經(jīng)資料驗證后修正。

外部修正的原則為：

(1)以現(xiàn)場實際情況為先，修正數(shù)據(jù)以可信資料支持為準(zhǔn)。

(2)建立修正數(shù)據(jù)建檔、銷號和反饋制度，規(guī)范問題提出標(biāo)準(zhǔn)，對存在的問題討論，疑難問題專題解決。

外部修正流程分為3個環(huán)節(jié)：

(1)發(fā)現(xiàn)問題。人員根據(jù)現(xiàn)場情況，與現(xiàn)有資料比對后，確認(rèn)GIS或圖冊數(shù)據(jù)與現(xiàn)場不符的地方，填寫管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)完善聯(lián)絡(luò)單。信息處理人員根據(jù)聯(lián)絡(luò)單，建立問題檔案，記錄內(nèi)容包括類型、問題原因、反映人、反映時間和計劃采取的措施等。

(2)修正數(shù)據(jù)。修正人員根據(jù)已有數(shù)據(jù)和反饋人員提供的現(xiàn)場資料，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一修正。按照異常類型分為點類型、線類型和面類型，分別采取直接修正、現(xiàn)場復(fù)核和測量的不同措施。

(3)數(shù)據(jù)反饋和維護(hù)。完成修正的，信息負(fù)責(zé)人對該數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，按月匯總的同時將完成和未完成的情況按月匯總給反饋部門，并專題討論疑難問題。

3.4 數(shù)據(jù)安全保障

通過建立分級權(quán)限的賬號，確保數(shù)據(jù)僅有少數(shù)人可以編輯和維護(hù)，同時加強(qiáng)編輯人員的培訓(xùn)，強(qiáng)化責(zé)任意識。

嚴(yán)格執(zhí)行系統(tǒng)定期備份制度，當(dāng)進(jìn)行較大的內(nèi)容更新時，進(jìn)行加密備份。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安全體系定期評估并加強(qiáng)，定期完成服務(wù)器的災(zāi)備備份。

4 應(yīng)用展望

4.1 重心由更新數(shù)據(jù)向管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變

隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的提高和應(yīng)用層次增多，供水管網(wǎng)GIS在立足于更新的同時，需要逐漸將數(shù)據(jù)管理作為工作重點。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容，建立更加細(xì)膩的管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)庫，建立長效的數(shù)據(jù)修正流程，搶修開挖驗證流程，不斷提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和內(nèi)容。例如，對于橋管可以增加防腐年份、防腐方式、銹蝕程度和已有抱箍個數(shù)等信息，為后續(xù)橋管更換計劃的制定提供支撐。

4.2 探索數(shù)據(jù)應(yīng)用，產(chǎn)生更高效益

通過數(shù)據(jù)的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)流動起來，探索建立GIS各類數(shù)據(jù)的專項應(yīng)用，挖掘數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)和弱關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過挖掘找出影響漏損率、產(chǎn)銷差和水表抄見率等指標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系，為管道設(shè)計、施工、搶維修、壓力調(diào)控和水表抄表等工作提供決策參考。例如對于經(jīng)常發(fā)生搶維修的地方，建立搶維修專題，分析多次維修的原因，可以通過提前換管和調(diào)整搶修工藝，減少同一區(qū)域頻繁搶修的次數(shù)，從而提高管網(wǎng)安全和供水服務(wù)水平。

4.3 增強(qiáng)系統(tǒng)之間的信息聯(lián)動

供水管網(wǎng)GIS與調(diào)度系統(tǒng)、水力模型、營收系統(tǒng)、外勤工單系統(tǒng)和分區(qū)計量系統(tǒng)等建立的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動反饋機(jī)制，增加了數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣度和深度。一方面供水GIS為各個系統(tǒng)提供管網(wǎng)空間屬性，為其上層數(shù)據(jù)分析和多維度應(yīng)用提供基礎(chǔ)；另一方面，通過各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互通，進(jìn)一步消除信息孤島的影響，增加供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)驗證的方法。

5 結(jié)論

供水管網(wǎng)GIS在建設(shè)和運(yùn)行的不同階段，需要結(jié)合企業(yè)的發(fā)展不斷探索新的發(fā)展方向。系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)離不開長期投入和不斷創(chuàng)新，將系統(tǒng)主動融入到供水企業(yè)的整個服務(wù)體系中[3]。

供水管網(wǎng)GIS是基礎(chǔ)保障，牢固的基礎(chǔ)能為上層應(yīng)用提供更加廣闊的拓展空間。管網(wǎng)數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理，能讓日常的供水服務(wù)、搶維修、工單處辦和工程施工等更加高效。供水管網(wǎng)GIS的維護(hù)需要從制度、流程、人員技能和協(xié)同工作等多個方面綜合提升，從而能讓數(shù)據(jù)越來越可靠，促使管理人員更加主動地使用供水管網(wǎng)GIS，為供水企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生更多效益。