智慧排水平台研究及设计

    高爱强 刘双 彭靖 孙晋生

    

    

    

    【摘 ?要】地下管线系统是城市基础设施中重要的组成部分之一，也是城市规划、运行生产的重要基础设施。随着我国信息化步伐的不断加快，城市排水管网的敷设工程越来越庞大、复杂。为快速准确评估排水管网的日常运行状态以及快速处理泄漏、漏损等紧急情况，论文提出了一种利用互联网、物联网、大数据等科学技术建立的智慧排水监管平台，以期提高城市排水管网的精细化管理水平。

    【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.

    【关键词】智慧排水;监管;精细化

    【Keywords】intelligent drainage; supervision and management; refinement

    【中图分类号】TU992 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文献标志码】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2021）07-0187-02

    1 建设背景

    目前，国内智慧水务发展大体可分为3个阶段。初步阶段为水务1.0阶段，在这一阶段主要是采用自动化等方法优化传统人工作业方法。在水务2.0阶段，为实现政府资源合理分配、最大应用，出现了信息化等平台。在水务3.0阶段，出现了大数据、物联网、人工智能等技术分析手段，实现展示水务现状、预测水务未来的目的。我国现有六百多座城市，兩万多个县，三万多个镇，每个城市、县、镇，基本上都有自己的排水系统，但大多数排水系统都处于水务2.0阶段，逐渐向水务3.0方向发展[1]。据调查显示，我国的部分城市已经意识到了信息集成管理在现代社会各领域应用的重要性与便捷性，并且将此应用与城市排水管网管理相结合，从而达到有效管理城市排水管网资源，实现城市绿化、内排健康持续发展的目的。目前，国内水务存在的问题是由于研究智慧水务方面的企业规模较小，没有一个标杆企业，智慧水务的市场集中度也比较低[2]。当前阶段，我国有诸多学者研究智慧排水[3，4]，为我国排水行业信息化提供理论基础。

    2 项目建设意义

    城市管网是城市基础设施的重要组成部分，是保证城市生产、生活正常运转的重要基础条件，是城市的“生命线”和“血脉”。随着城市的发展，排水管网的脉络也越来越复杂和庞大，对地下排水、供水管网数据的全面掌握以及管网实际运行管理的需求也日益增多。但是管网的实际运行和养护工作中缺乏掌握其真实运行情况的手段，且难以评估日常管网运行效果，遇到管道漏损等紧急情况也无法依据实时状况制定相应应急措施。

    智慧排水平台系统利用数据采集、传输等传感设备在线监测排水系统的运行状况，并采用可视化的方式有机整合水务设施数据，形成智能互联的数据“物联网”。通过综合数据采集与分析，实现对生产运营数据的深度挖掘与分析，推动管网管理数字化、排水系统模拟运行模型化，为水务系统管理提供整体综合运营决策分析、管理风险分析等，达到规范管网运营管理和增强服务能力的目的。

    3 智慧排水平台系统总体框架

    智慧排水平台采用B/S与C/S相结合的技术架构，系统平台部署在应用服务器上，GIS地理信息数据及排水相关数据存储在数据服务器上，以提高传输速度与工作效率。

    系统可根据功能类型分为管网数据应用子系统、管线工程管理子系统、管线信息发布子系统、配置管理子系统、管线移动办公子系统、三维地下管线应用展示子系统（见图1）。

    4 平台设计与实现

    系统采用REST規范设计接口，基于JSON的数据交换格式，数据中心包括空间地理基础信息库、管线信息库、监测设备数据库、业务信息库等基础库。主要实现以下平台建设。

    4.1 GIS平台

    选用的GIS平台具有基本的空间数据的获取、存储、查询、统计、处理、分析、编辑、应用、输出打印等功能，能够支持地上地下三维模型一体化展示。

    4.2 排水设施一张图子系统

    采用B/S架构，提供地图信息的操作、浏览和管理等功能（见图2）。在该子系统中可以实现地图定位，基础地图查询，基础地图的放大、缩小、漫游、全幅显示、切换地图、多级回放、清除高亮、长度测量、面积测量、鹰眼导航，图层显示控制等功能。支持管道混接调查数据的接入，在地图上显示混接调查数据、管道缺陷资料等信息。

    4.3 三维地下管线可视化展示子系统

    利用二维管线数据的空间和属性数据，对所有地下管线、附属物设施进行三维建模，导入三维平台当中，平台基于三维管线数据，具有放大、缩小、漫游、地下浏览等基本的三维地图操作，查看管线的属性信息并定位管线位置，并具有查询、统计、编辑、量测分析、碰撞分析、连通性分析、开挖分析等多种功能（见图3）。

    4.4 在线监测预警系统

    系统可实现地图监测，实现水位和雨量的实时监测;实现历史数据查询、导出、曲线展示;实现预警管理，可查看设备的历史报警信息;实现气象水文接入，可查看当地的天气情况、雷达图像、卫星云图、台风路径;接入视频监控系统，可查看摄像头列表，框选显示多个实时监控（见图4和图5）。

    5 结语

    本文利用物联网、大数据、互联网等先进的技术，结合硬件传感器设备打造了智慧排水监管平台，在试点区域内全程监测雨水、污水等排水、供水、流量、视频的情况，管理试点区域内水务全生命周期情况，实时监测雨水、污水、生活用水等多方面供水、排水情况，实现区域内供水、排水等水资源全生命周期闭环管理。

    【参考文献】

    【1】.引领转型的华为智慧水务解决方案[J].中国水利，2020（4）：101-103.

    【2】丁都，张满，李舜.智慧供水：破解水务行业发展困局[J].上海信息化，2020（11）：44-46.

    【3】罗贤伟.基于水力模型的智慧排水工程设计与应用[J].净水技术，2020，39（10）：43-48.

    【4】刘红义，朱玉明，王鹏，等.智慧排水综合监管平台设计与研究[J].软件，2020，41（10）：5-11+18.