排水管網智慧化運營與綜合評估研究

姜 嵐，錢小聰，馬寅晨

（中冶華天工程技術有限公司“互聯網+”研究院，南京 210019）

0 引言

排水管網是城市排水系統的重要載體，是解決城市內澇等問題的重要著力點。近年來，隨著信息技術的快速發展，國內外相關城市均不同力度地投入到智慧排水業務體系建設中。以國內城市為例，深圳市已在“互聯網＋智慧水務”的總體規劃下建設并完成了排水全過程的智慧化管理；上海市通過智慧排水展向世人展示其“生態優先”的智城理念；南京市早在2017 年就出臺了《南京智慧水務五年規劃》，并不斷在排水管網智慧化建設中加大力度。本文基于對國內各城市排水管網智慧化運營案例的深入分析，以及對相關工程經驗的總結，對城市排水管網智慧化運營平臺的建設以及管網狀況綜合評估提出可行的設計方案。

1 排水管網運營需求分析

城市排水管網是衡量一個城市基礎設施完善程度的重要指標。往往城市發展水平越高，排水管網的復雜度就越高，這也就給排水管網的后期運營提出了更高的要求，帶來了更大的挑戰。

城市排水管網因其自身的特點及受環境等因素的影響而對運營提出了更高的要求，主要表現在以下幾個方面：

（1）排水管網分布廣，所處環境復雜，需要實時、全面地了解管網的相關情況。

（2）排水管網的運維事務繁雜，不同類型的排水管網運維重點不同，需要一種輔助手段保障運維事務有效、高效地執行。

（3）排水管網問題難以用肉眼分辨，機器監測成本高，需要一種分析模型對排水管網的狀況做輔助分析。

2 智慧化運營平臺設計

排水管網智慧化運營平臺的整體設計緊緊圍繞排水管網運營需求的滿足而展開，下面分別從架構設計和功能設計兩個角度闡述智慧化運營平臺是如何設計的。

2.1 架構設計

與其他智慧城市業務系統建設模式類似，排水管網智慧化運營平臺總體架構設計模式為五橫四縱。具體架構設計如圖1所示。

圖1 架構設計

五橫主要包括感知執行層、ICT 基礎設施層、數據中心層、業務中臺層和應用服務層。五橫的設計從排水管網的數據獲取、存儲、處理與分析、業務結合和業務應用等角度來展開各個層次的專項設計，使得系統實現了分散關注、松散耦合、邏輯復用等目標。

四縱主要包括安全保障體系、運維保障體系、標準規范體系和實施規范體系。四縱的設計以安全為基礎要求，在滿足管網運維保障的基礎上，通過對行業各項規范體系的標準化融合，由實施規范體系來指導平臺的總體建設。

2.2 主要功能設計

根據排水管網的運營管理需求，智慧化運營平臺以精細化管理為核心理念，通過對運營事務的標準化和流程化來實現業務智慧化。所涉及的主要功能包括以下幾項：

（1）基于排水管網基礎數據和監測數據的可視化管理，即精細化管理中的排水管網運維功能。該功能以一張圖的形式展示排水管網的全部信息，如類別、管徑、流向、流量等。

（2）基于運維規范要求的工單化事務管理，包括精細化管理中的管網運維、泵站運維、設備運維和檢查井運維。該功能通過對運營事務的細化與深入分析，以標準化和流程化的處理手段保證排水管網運營事務得到有序、高效的執行。

（3）基于監測數據和分析模型的排水管網狀況評估，即智慧化評估功能。該功能通過系統內置的分析模型和監測數據，能夠實時定性分析排水管網的狀況，并根據相關要求發出警告與提示。

3 綜合評估研究

基于檢測技術的排水管網健康狀況評估技術已相對成熟，但是評估成本高、流程復雜，在評估的實現頻率上很難達到排水管網的運維需要。基于平臺監測數據，融合工藝運營過程中的經驗與方法，建立基于大數據分析的排水管網狀況評估模型，從而實現對排水管網狀況的實時評估。對排水管網狀況的評估主要包括如下幾個方面：

（1）基于GIS 數據的拓撲分析，對排水管網的錯接、混接、漏接等狀況做出科學評估。

（2）基于排水管網輸送能力計算的排水管網健康程度分析，對排水管網的滲漏、破損等做出指示性評估。

（3）基于流量與水質分析模型，對排水管網雨污分流效果進行評估。

4 結語

城市排水管網智慧化運營整體解決方案已日漸成熟，但是，關于智慧化運營平臺的細節性功能設計與處理仍是行業參與者需要不斷努力挖掘的重點內容，這樣才能讓行業互聯網的地基更加堅實。此外，作為排水管網運營業務的輔助支撐手段，智慧化運營平臺還應持續致力于將工藝技術和業務經驗與信息技術充分融合的研究，利用信息技術解決行業痛點問題。文中提到的綜合評估即為其中一個重要方向，筆者還將繼續深入探尋。