闵乐乐

摘要：近年来，我国城市因排水不畅、管线问题引发的事故日益增多，给国家和人民财产造成巨大损失，甚至危及人身安全。为确保城市排水安全，必须全面调查和掌握排水管网的基本信息，实现排水管网的运行状态监测。通过安装排水在线监测设备，管理人员可以实时掌握重点排水节点的运行状况，及时发现内涝、溢流风险。通过排水设施图和在线监测网络，逐步实现排水管理的数字化、动态运行模拟和智能科学决策。

关键词：智能排水建设;依据;发展战略;研究

一、方案设计

1.1基础数据采集。

1）排水管网详查及地形修缮测量对排水管线及其附属设施进行详查、记录和测量，主要调查管线点性质、规格、埋深、维修井深度、维修井掺雨污重点标志等，调查管道排污口信息。绘制排水管道周边地形及其他相关资料如野外测站。2）管道内窥镜检测管道CCTV拍摄的视频录像或断面扫描图像，可以对管道健康状况进行评价，为管道的日常养护及可能的修复工作提供依据。管道缺陷分为功能性缺陷和结构性缺陷。结构性缺陷包括：破裂、变形、腐蚀、错口、起伏、渗漏、接口材料脱落、支管暗接、异物穿入、脱节。功能性缺陷包括：沉积、结垢、障碍物、树根、残墙、坝根、浮渣。通过管道内窥镜检查全面了解排水管道的运行健康状况。3）受损管道的无损修复。非开挖法有很多种，最常用也是最简单快捷，成本相对较低的是紫外光固化法。紫外光固化技术是一种原位固化方法，将与管道内径相同的玻璃纤维衬里材料拖入管道，加压充气，然后将衬里材料粘在旧管道的管壁上，然后采用紫外光固化技术对紫外光灯座进行硬化，形成具有一定强度的复合衬管。

1.2物联网监控。

基于物联网技术构建物联网通讯体系是实现“智慧排水”建设的基础，通过工业网关、工业级RTU打通污水厂、管网设施、河道闸口等生产工况中的监测仪表与自动化控制装置，通过VPN、5G、NB-IoT形成一张覆盖全域的物联网监测与控制网络，从而实现分散在各地的厂网河设备装置与区域运行中心的物物联网、人物联网。再结合物联网技术，构建了水位监测、智能井盖监测、出水监测、人孔水位监测、降雨信息监测、视频远程监测等综合感知网络，建立统一的智能排水数据处理中心。传感设备主要包括流量检测仪、水位监测仪、水质检测仪、液位检测仪、电子仪表、雨量检测仪、视频检测仪等。

1.3系统平台功能。

1）排水综合展示系统

基于城市智慧水务一张图，融合基础空间数据、水务资产数据、运行监测数据及模型诊断等多源数据，建立大屏综合展示管理系统。从宏观到微观多维度、多层次、多角度、全方位地展示九江市三峡集团工程范围内的源、网、站、厂、河、湖、岸等资产设施及运行状况。基于大屏动态掌握水务系统运行总体态势，模拟诊断潜在运营风险，量化展示水务工程设施建设效果和运营状况，为运营管理人员提供可视化监管调度决策支撑。

2）基础地理信息展示

以综合信息一张图的方式，通过GIS图层与数字化场景叠加关联，展示九江中心城区基础地理信息，以及水务相关的排水设施、管井管线、泵站、污水处理厂、监测站点设备等GIS信息数据。

（1）管网GIS数据

基九江市地图服务，可视化展示排水管网“一张图”，通过点击鼠标查询管道和检查井、雨水篦、出水口等附属物的属性信息;集成问题管段CCVT、QV检测的影像数据，查询问题管段整改前后视频、图片等影像信息，实现问题管段可视化。

（2）排水泵站

雨、污水泵站分布，点击可查看泵站简况、鸟瞰图、工艺图等信息，可查看泵站收集范围。对泵站现地监测系统进行集成与整合，实现运行状态、运行过程的监视，以及事故与故障信号报警及记录。監视方式包括基于地图模式、表格模式、工艺图模式。针对不同条件的降雨，分析泵站抽排量、能耗、启闭时间与雨量的关系，总结经验，辅助泵站的稳定高效运行。

3）水务系统运行总览

以GIS地图为基础，通过概化图形式展示水务系统各设施上下游关联链路及运行关系，汇总展示九江市中心城区片区数量、排水户数量、管网数量、泵站数量、污水厂数量、管网总收集能力、污水总处理能力等静态信息。同时按照片区定位分别统计：

（1）排水户数量、排放许可办证率、重点户排水户数量、服务人口等;

（2）管网总长度、污水管网长度、雨水管网长度、合流管网长度、检查井数量、截流井数量等;

（3）泵站总数量、污水泵站数量、设计规模;雨水泵站数量、设计规模等;

（4）污水厂数量、设计规模、服务面积等;

（5）排口总数量、雨水口、直排口、截流口数量等;

（6）河道总数量、水面率、蓄水量等;

通过物联网在线监测及模型诊断报警规则引擎，按照水量、水质、设备、气象四个维度分别汇总统计报警数量，并可通过点击报警数量，在地图上高亮闪烁显示该类别下报警点位分布及报警详情信息。

4）水务设施健康度评价

以GIS地图为基础，统计展示当前水务设施健康度信息。其中管网可按照全市及分区、道路等查询条件分别统计各类功能性和结构性缺陷数据，并能通过滚动列表的形式展示诸如大管接小管、雨污混接、管线逆坡缺陷的具体信息，并能够与地图进行交互，查看详细位置和属性信息。

通过管网数字化建模成果与在线监测数据综合分析，基于地图展示不同时段晴雨条件下全市及各区排水管网运行负荷分布情况，包括高负荷、低负荷、正常等情况比例统计。同时结合模型规则引擎动态模拟预测未来一段时间可能出现淤堵、冒溢、入渗等异常情况，通过地图加载定位等点位及管段分布，点击地图可查看管段或点位属性，并通过列表说明模拟预测详细信息，包括出现异常的大概时间和严重程度描述。

二、完成内容

（1）排水物联网建设实现终端监测数据的标准化，统一平台输入输出，提供监测数据应用和共享服务。根据监测计划和要求，主要设备有：在线液位计、在线超声波流量计、在线雨量计等（2）排水管网地理信息系统为工程管理、管网管理等业务管理提供了地图信息的操作、浏览和管理功能。系统实现了地图定位、基础地图查询、视图管理、切换底图、多级回放、鹰眼导航、图层控制等功能。支持基本信息查询、统计分析、数据更新、管道内窥镜检测数据访问、缺陷数据显示、引流数据管理模型的一张地图（3）排水管网安全运行监控系统平台的构建。通过在城区排水设施的关键节点安装监控设备，可以实时获取设施的水位、流量等信息，发现设施的监控信息异常，及时报警，提醒管理层及时处置保障设施，确保正常安全运行。支持根据排水设施名称、地名、坐标等快速定位功能。可设置相应的预警阈值，根据报警类型、报警时间范围、报警关键字查询设备报警。根据监测设备的数据采集，显示各种传感器的历史数据信息，并以曲线形式显示任意时段的排水液位状态图。对城市重点路段、重点涵洞、重点低洼易发洪水地区的视频监控点，结合GIS技术进行现场视频监控。系统地图显示了视频网站的分布情况，监控点可根据区域位置和权限级别进行分组（4）管道移动办公系统基于Android平台，开发了管道移动办公应用程序，通过该应用程序可以显示排水管道、地形和图像数据，用户可以定位终端支架的位置，实现地下管线点、管线的查询等业务功能。

三、结论

随着未来城市化的发展，城市排水系统的信息化和智能化越来越受到重视。智能排水系统的建设不仅可以优化城市管理和服务，而且可以增强城市应急能力，增强人们的生活幸福感。

参考文献：

[1]杨超.杭州市“智慧排水”系统平台建设及应用成效分析[J].工程技术研究，2019，4（03）：89-90+226.

[2]金利姣.基于GIS与物联网的智慧排水综合管理系统建设[J].能源与环保，2018，40（12）：154-156+161.