城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的建設(shè)與應(yīng)用

郭佩昕， 趙文嬌

（1. 青島市市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司；2. 青島順清源環(huán)境有限公司）

1 建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的背景和意義

城市排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，直接關(guān)系到城市環(huán)境和民眾的生活質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)管理方式面對復(fù)雜的排水管網(wǎng)體系，無法及時獲取管網(wǎng)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致管理效率低下和資源浪費。因此，構(gòu)建集遠程監(jiān)控、信息采集、系統(tǒng)智能調(diào)度、事故預(yù)警的城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺，有助于提升排水設(shè)施的運行維護管理水平及污染防治的輔助決策水平。第一，提高城市排水管網(wǎng)管理的科學(xué)化和精細化水平。信息化管理平臺可以實時監(jiān)測和預(yù)警管網(wǎng)運行狀態(tài)，實現(xiàn)快速響應(yīng)和精準控制，從而提高管理效率和管網(wǎng)運行質(zhì)量。第二，促進城市環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)。城市排水管網(wǎng)是環(huán)境保護的重要組成部分，信息化管理平臺可以幫助監(jiān)測污染物排放，及時發(fā)現(xiàn)和處理污染源，從而降低環(huán)境污染，保護生態(tài)環(huán)境。第三，推動城市智慧化和可持續(xù)發(fā)展。信息化管理平臺可以實現(xiàn)智能化管網(wǎng)運營和資源調(diào)度，提高資源利用效率和降低能耗排放，從而推動城市可持續(xù)發(fā)展和智慧化建設(shè)。因此，建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺是當前城市管理和發(fā)展的必然趨勢，也是推進城市現(xiàn)代化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要舉措[1]。

2 建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的技術(shù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)

信息化管理平臺需要采集管網(wǎng)運行的各種數(shù)據(jù)，包括水質(zhì)、水量、水位、壓力、流速等數(shù)據(jù)，同時還需要采集管網(wǎng)設(shè)施的狀態(tài)、位置、維護記錄等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以采用傳感器、監(jiān)測設(shè)備等技術(shù)實現(xiàn)。對于采集到的數(shù)據(jù)，需要進行質(zhì)量檢查和預(yù)處理，例如數(shù)據(jù)清洗、異常值檢測、數(shù)據(jù)補全等，以確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性[2]。

2.2 數(shù)據(jù)分析和挖掘方法

建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺需要對采集到的大量數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，以提取有用的信息和知識。數(shù)據(jù)分析可以采用統(tǒng)計分析、機器學(xué)習(xí)等方法，例如聚類分析、分類分析、回歸分析、預(yù)測分析等，以實現(xiàn)管網(wǎng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)測。數(shù)據(jù)挖掘可以采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、時序模式挖掘等方法，以發(fā)現(xiàn)潛在的關(guān)聯(lián)和規(guī)律。

2.3 數(shù)據(jù)可視化和展示技術(shù)

信息化管理平臺需要將采集到的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果以圖表、地圖等形式進行可視化和展示，以便用戶進行直觀地觀察和分析。數(shù)據(jù)可視化可以采用數(shù)據(jù)儀表盤、熱力圖、散點圖、地圖等可視化方式，以直觀展示管網(wǎng)運行狀態(tài)和特征。同時，也需要采用數(shù)據(jù)交互技術(shù)，例如鼠標懸停、點擊、拖動等方式，以實現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)的交互和操作。

3 城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的應(yīng)用

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的建設(shè)和應(yīng)用涉及多個技術(shù)和方法。其中，GIS 技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是平臺的核心技術(shù)之一，可以實現(xiàn)對排水管道和設(shè)施的空間分布、狀態(tài)、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)的分析和模擬，為管網(wǎng)運行監(jiān)測和預(yù)警、管網(wǎng)維護和修復(fù)、管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計等方面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。另外，平臺還應(yīng)用了移動終端技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對管網(wǎng)設(shè)備的實時監(jiān)測和遠程控制，提高管理和運營的效率和精度。同時，平臺還應(yīng)用了云計算和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速處理和分析，提高管網(wǎng)運行效率和預(yù)測能力。由此可見，通過信息化平臺的支持，可以為城市排水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展提供有力的支持。

3.1 管網(wǎng)運行監(jiān)測和預(yù)警

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺可以實現(xiàn)對管網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和分析，通過數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和分析等技術(shù)，對管網(wǎng)的流量、水質(zhì)、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)測，并及時發(fā)現(xiàn)和報警管網(wǎng)異常情況。通過數(shù)據(jù)的可視化和分析，可以更加準確地判斷管網(wǎng)是否存在問題，以及確定管網(wǎng)問題的具體位置和原因。這樣，就可以及時采取措施，避免管網(wǎng)故障的發(fā)生，保證城市排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。A 城市排水管理平臺是當?shù)貫榱藢崿F(xiàn)城市排水系統(tǒng)信息化管理，提高城市排水系統(tǒng)運行效率和管理水平而建設(shè)的。其中，管網(wǎng)運行監(jiān)測和預(yù)警是該平臺的核心功能之一，可以通過對A市排水系統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析等技術(shù)手段，實現(xiàn)了對排水系統(tǒng)運行狀況的實時監(jiān)測和預(yù)警。例如實時監(jiān)測污水廠的進出水口，判斷水質(zhì)是否達標，發(fā)現(xiàn)異常情況及時進行報警。同時，平臺還可以對排水管道的流量、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)測，并及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)存在的問題和潛在風(fēng)險。如果A市某一地區(qū)的排水管道出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，管道中的污水無法正常流動，如果排水管理平臺發(fā)現(xiàn)這種異常情況，就會通過報警和短信等方式通知相關(guān)人員，及時進行管道維修和清理工作，以避免管道爆裂帶來的不良影響?？傊?，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺通過實時監(jiān)測和預(yù)警管網(wǎng)異常情況，可以及時采取措施，避免管網(wǎng)故障的發(fā)生，保證城市排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.2 管網(wǎng)維護和修復(fù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺可以幫助管理人員實現(xiàn)管網(wǎng)的維護和修復(fù)工作。通過對管網(wǎng)的監(jiān)測和分析，可以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)存在的問題和潛在風(fēng)險，為管網(wǎng)維護和修復(fù)提供準確的數(shù)據(jù)支持。例如根據(jù)管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷管道是否存在破損、老化等問題，從而有針對性地開展維修工作。同時，也可以通過管網(wǎng)信息化平臺，對維修過程進行實時監(jiān)控和記錄，以確保維修工作的質(zhì)量和效率。B市排水系統(tǒng)信息化管理平臺實現(xiàn)了對排水管網(wǎng)維護和修復(fù)的信息化管理。在該平臺中，維護和修復(fù)的工作主要由兩部分組成，一是管網(wǎng)巡檢和檢修，二是管道故障報修和處理。平臺通過對排水管道的實時監(jiān)測和維護工作進行記錄和分析，及時發(fā)現(xiàn)管道故障和異常情況，并指導(dǎo)相關(guān)工作人員進行維修和處理。如果B市某個區(qū)域的排水管道出現(xiàn)了堵塞，平臺可以通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)問題所在，并指導(dǎo)維修人員進行處理。維修人員在接到報修信息后，可以通過平臺查看管道的位置、狀態(tài)和歷史維修記錄等信息，進而制定更加詳細和有效的維修方案，提高維修效率和質(zhì)量。同時，平臺還可以對排水管道進行定期巡檢和檢修，發(fā)現(xiàn)管道中存在的問題并及時進行處理。例如，定期清理管道中的雜物和垃圾，以避免堵塞等問題的發(fā)生。由此可見，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺通過對管網(wǎng)維護和修復(fù)工作進行信息化管理，可以提高維修效率和質(zhì)量，減少排水管道故障對城市環(huán)境和居民生活的不良影響。

3.3 管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺也可以為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計提供支持。通過對管網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析和建模，可以獲取更加全面和準確的管網(wǎng)信息，包括管道長度、管徑、坡度、井蓋位置等等。這些數(shù)據(jù)可以為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，幫助設(shè)計人員制定更加合理和科學(xué)的管網(wǎng)設(shè)計方案。同時，也可以通過信息化平臺進行管網(wǎng)模擬和仿真，預(yù)測管網(wǎng)的運行狀況，優(yōu)化管網(wǎng)的設(shè)計和運行方案，以提高管網(wǎng)的運行效率和節(jié)能減排效果。因此，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺可以在管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計方面提供支持。例如C市排水系統(tǒng)信息化管理平臺可以用于管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計中的數(shù)據(jù)分析和模擬。在實踐過程中，平臺可以使用GIS 技術(shù)，通過建立數(shù)字地圖、管線拓撲模型等手段，實現(xiàn)對排水管道和設(shè)施的空間分布、狀態(tài)、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)的分析和模擬。同時還可以使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對歷史數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，提取出有價值的規(guī)律和信息，為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計提供依據(jù)。例如C市規(guī)劃新建某個區(qū)域的排水管網(wǎng)時，可以通過平臺提供的數(shù)據(jù)分析和模擬功能，對管道的分布、流量和水質(zhì)等數(shù)據(jù)進行分析和模擬，以確定最優(yōu)的管道布局和管道尺寸等設(shè)計參數(shù)。同時，還可以通過歷史數(shù)據(jù)分析，挖掘出某些地區(qū)在特定時期存在的排水問題，為未來的規(guī)劃和設(shè)計提供參考。

4 城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的發(fā)展趨勢

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的發(fā)展趨勢是數(shù)據(jù)集成和共享、智能化和自動化、云計算和大數(shù)據(jù)、可持續(xù)發(fā)展和綠色技術(shù)等方向。這些趨勢將推動城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺不斷發(fā)展和創(chuàng)新，為城市排水管理提供更加全面、高效、可持續(xù)的解決方案。

4.1 數(shù)據(jù)集成和共享

隨著城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的不斷增多，數(shù)據(jù)集成和共享成為了信息化管理平臺的重要趨勢。不同部門、不同系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)集成的方式匯聚到一個平臺上，以便于管理和分析。同時，也需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以方便不同單位和部門之間的協(xié)同工作[3]。

4.2 智能化和自動化

隨著人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的智能化和自動化水平也不斷提高。例如，可以通過機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實現(xiàn)管網(wǎng)狀態(tài)的智能監(jiān)測和預(yù)測。同時，也可以采用自動控制技術(shù)，例如自動閥門控制、自動泵站控制等，以實現(xiàn)對管網(wǎng)的自動化管理。

4.3 云計算和大數(shù)據(jù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此，采用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)可以更加高效地存儲、處理和分析數(shù)據(jù)。云計算技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲和處理，同時也可以提供靈活的計算資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理和分析，以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)中的潛在價值和知識。

4.4 可持續(xù)發(fā)展和綠色技術(shù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺需要考慮可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的要求，因此，需要采用綠色技術(shù)和能源節(jié)約技術(shù)，以減少能源消耗和環(huán)境污染。例如，可以采用低功耗的傳感器和設(shè)備，以減少能源消耗；也可以采用可再生能源，例如太陽能、風(fēng)能等，以實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。

5 結(jié)語

綜上所述，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺的建設(shè)和應(yīng)用對于城市排水系統(tǒng)的管理和運行具有重要的意義和作用。通過信息化管理平臺，可以實現(xiàn)對排水管網(wǎng)的實時監(jiān)測、預(yù)警和維護，有效提升排水系統(tǒng)的運行效率和水質(zhì)安全。未來，隨著城市化進程的加速和智能技術(shù)的發(fā)展，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺將會越來越普及和完善，成為城市排水系統(tǒng)管理的重要手段之一。同時，對于保護城市水資源和環(huán)境，提升城市品質(zhì)和形象，也將起到重要的作用。