智慧排水平臺研究及設計

高愛強 劉雙 彭靖 孫晉生

【摘 ?要】地下管線系統是城市基礎設施中重要的組成部分之一，也是城市規劃、運行生產的重要基礎設施。隨著我國信息化步伐的不斷加快，城市排水管網的敷設工程越來越龐大、復雜。為快速準確評估排水管網的日常運行狀態以及快速處理泄漏、漏損等緊急情況，論文提出了一種利用互聯網、物聯網、大數據等科學技術建立的智慧排水監管平臺，以期提高城市排水管網的精細化管理水平。

【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.

【關鍵詞】智慧排水;監管;精細化

【Keywords】intelligent drainage; supervision and management; refinement

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

1 建設背景

目前，國內智慧水務發展大體可分為3個階段。初步階段為水務1.0階段，在這一階段主要是采用自動化等方法優化傳統人工作業方法。在水務2.0階段，為實現政府資源合理分配、最大應用，出現了信息化等平臺。在水務3.0階段，出現了大數據、物聯網、人工智能等技術分析手段，實現展示水務現狀、預測水務未來的目的。我國現有六百多座城市，兩萬多個縣，三萬多個鎮，每個城市、縣、鎮，基本上都有自己的排水系統，但大多數排水系統都處于水務2.0階段，逐漸向水務3.0方向發展[1]。據調查顯示，我國的部分城市已經意識到了信息集成管理在現代社會各領域應用的重要性與便捷性，并且將此應用與城市排水管網管理相結合，從而達到有效管理城市排水管網資源，實現城市綠化、內排健康持續發展的目的。目前，國內水務存在的問題是由于研究智慧水務方面的企業規模較小，沒有一個標桿企業，智慧水務的市場集中度也比較低[2]。當前階段，我國有諸多學者研究智慧排水[3，4]，為我國排水行業信息化提供理論基礎。

2 項目建設意義

城市管網是城市基礎設施的重要組成部分，是保證城市生產、生活正常運轉的重要基礎條件，是城市的“生命線”和“血脈”。隨著城市的發展，排水管網的脈絡也越來越復雜和龐大，對地下排水、供水管網數據的全面掌握以及管網實際運行管理的需求也日益增多。但是管網的實際運行和養護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運行效果，遇到管道漏損等緊急情況也無法依據實時狀況制定相應應急措施。

智慧排水平臺系統利用數據采集、傳輸等傳感設備在線監測排水系統的運行狀況，并采用可視化的方式有機整合水務設施數據，形成智能互聯的數據“物聯網”。通過綜合數據采集與分析，實現對生產運營數據的深度挖掘與分析，推動管網管理數字化、排水系統模擬運行模型化，為水務系統管理提供整體綜合運營決策分析、管理風險分析等，達到規范管網運營管理和增強服務能力的目的。

3 智慧排水平臺系統總體框架

智慧排水平臺采用B/S與C/S相結合的技術架構，系統平臺部署在應用服務器上，GIS地理信息數據及排水相關數據存儲在數據服務器上，以提高傳輸速度與工作效率。

系統可根據功能類型分為管網數據應用子系統、管線工程管理子系統、管線信息發布子系統、配置管理子系統、管線移動辦公子系統、三維地下管線應用展示子系統（見圖1）。

4 平臺設計與實現

系統采用REST規范設計接口，基于JSON的數據交換格式，數據中心包括空間地理基礎信息庫、管線信息庫、監測設備數據庫、業務信息庫等基礎庫。主要實現以下平臺建設。

4.1 GIS平臺

選用的GIS平臺具有基本的空間數據的獲取、存儲、查詢、統計、處理、分析、編輯、應用、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 排水設施一張圖子系統

采用B/S架構，提供地圖信息的操作、瀏覽和管理等功能（見圖2）。在該子系統中可以實現地圖定位，基礎地圖查詢，基礎地圖的放大、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、鷹眼導航，圖層顯示控制等功能。支持管道混接調查數據的接入，在地圖上顯示混接調查數據、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

利用二維管線數據的空間和屬性數據，對所有地下管線、附屬物設施進行三維建模，導入三維平臺當中，平臺基于三維管線數據，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 在線監測預警系統

系統可實現地圖監測，實現水位和雨量的實時監測;實現歷史數據查詢、導出、曲線展示;實現預警管理，可查看設備的歷史報警信息;實現氣象水文接入，可查看當地的天氣情況、雷達圖像、衛星云圖、臺風路徑;接入視頻監控系統，可查看攝像頭列表，框選顯示多個實時監控（見圖4和圖5）。

5 結語

本文利用物聯網、大數據、互聯網等先進的技術，結合硬件傳感器設備打造了智慧排水監管平臺，在試點區域內全程監測雨水、污水等排水、供水、流量、視頻的情況，管理試點區域內水務全生命周期情況，實時監測雨水、污水、生活用水等多方面供水、排水情況，實現區域內供水、排水等水資源全生命周期閉環管理。

【參考文獻】

【1】.引領轉型的華為智慧水務解決方案[J].中國水利，2020（4）：101-103.

【2】丁都，張滿，李舜.智慧供水：破解水務行業發展困局[J].上海信息化，2020（11）：44-46.

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

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