陳銅和，唐晏平

（上海網波軟件股份有限公司，上海，200090）

摘  要: 隨著城市化進程的加速，城市水污染成為面臨的挑戰，對人類健康和生態系統構成了嚴重威脅。智慧水務通過集成信息技術、物聯網和大數據分析等先進技術，為城市水污染控制提供了新的思路和方法。通過搭建智慧水務平臺，建設一個涵蓋排水設施管理、排水運行監管、移動巡檢養護、管網檢測缺陷管理等多個方面的綜合管理平臺，構建的廠站網河實時在線多維度感知體系，通過全面的信息整合，形成信息準確、直觀、實時的管網管控一張圖，對排水管道病害檢測報告能夠進行可視化管理，同時能夠實現排水設施數字化、運行狀態在線化、運維管理智能化，全面提升城市排水系統的智能化管控水平。

關鍵詞：智慧水務;信息化建設;運行監管;指揮調度

1引言

習近平總書記強調的“綠水青山既是自然財富、生態財富，又是社會財富、經濟財富”^[1]已成為水環境建設的方向和指針。隨著國家全面推進生態文明建設步伐的加快，信息化建設成為實施水環境精準治理的重要技術手段^[2]。隨著信息技術的快速發展^[3-4]，各地智慧水務大數據管控平臺（以下簡稱“智慧水務平臺”） 建設逐步發展，如何充分融合智慧水務與日常水務工作，最終在水環境、水安全方面起到實際助推作用是當下建設過程中值得思考的問題^[5-7]。本文以徐州市高新技術產業開發區為例，探討了智慧水務在水務管理方面的實踐與應用，并搭建了智慧水務平臺，建設一個涵蓋排水設施管理、排水運行監管、移動巡檢養護、管網檢測缺陷管理等多個方面的綜合管理平臺。構建的廠站網河實時在線多維度感知體系，通過全面的信息整合，形成信息準確、直觀、實時的管網管控一張圖，對排水管道病害檢測報告能夠進行可視化管理，同時能夠實現排水設施數字化、運行狀態在線化、運維管理智能化，可全面提升城市排水系統的智能化管控水平。

2建設內容

1）構建排水數據底座，數字資產“一圖總覽”。通過水務設施數據調查，構建高新區相關的污水廠、泵站、管網、排口、截流井、調蓄池等水務設施的匯聚一張圖。

2）構建物聯感知體系，水務設施“一網感知”。采用ES 集群和協議網關負載均衡等大數據技術，建立物聯統一接入平臺，提高海量數據存取效率，實現對排水設施的遠程監視和自動控制。

3）建立智慧管理平臺，業務應用“一屏智管”。充分利用新一代信息技術，采用微服務架構模式，建立水質提升、養護監管、行業監督、防汛應急等管理體系，實現從排放水源到受納水體的全周期智慧水務綜合管控。

4）建設移動互聯App，現場業務“一機掌控”。利用移動互聯技術開發排水管理移動端應用，實現水務業務管理服務的隨時隨處可用，提供設施查詢、運行監測告警、移動巡檢養護、事件上報處置等功能。

3總體設計

系統架構設計遵循SOA理念，采用“六橫兩縱”的結構，“六橫”即智能感知層、網絡支撐層、數據中心層、服務平臺層、智慧應用層和終端用戶層；

“兩縱”即標準規范體系和安全保障體系 （圖1）。智能感知層包括雨污水管網井室內的液位（或流量） 感知、截流井和河道排口的液位感知、無人值守泵站各類運行數據感知、一體化泵站各類運行數據感知、各類設備能耗感知以及各種環境的視頻監控信息等。網絡支撐層解決信息資源網絡與硬件支撐問題，包括基礎環境、網絡環境、機房環境和物聯網，基礎環境即計算、存儲、網絡、安全資源池，網絡環境即電子政務內網、互聯網、移動互聯網。數據中心層包括基礎地理數據、管網和設備設施的地理空間數據、各類實時監測數據、泵站運營調度數據、視頻監控數據和能耗監測數據以及系統運行所需要的管理數據，采用空間和屬性相結合的空間數據庫統一存儲，清疏檢測和管網修復成果采用非結構化文件的方式存儲。服務平臺層提供智慧服務應用，包括數據服務、專題服務、消息服務，通過運維管理實現服務監控、權限管理與安全管理。智慧應用層面向水務管理部門用戶提供與排水管理相關的應用服務，包括智慧水務一張圖、排水設施GIS管理、排水運行監管、巡查養護管理、管網檢測缺陷管理等，對各智能化子系統進行集中統一界面管理、統一數據查詢、統一資產設施和統一業務流程管理。終端用戶層反映平臺主要用戶和使用形式，包括PC端、移動端和監控大屏。標準規范體系包括確保系統長效運行所需的配套數據規范和管理制度。安全保障體系涉及平臺各層次的安全，同時需要建立安全支撐環境和安全管理制度。

圖1

4功能設計

智慧水務平臺以排水數據中心為基礎，通過GIS技術，基于J2EE平臺規范和SOA的Web服務技術，開發了一張圖展示、排水管網設施管理、巡檢養護管理、管網檢測及內澇應急管理等多方面的應用。

（1）水務一張圖（綜合監管大屏）

以“數字+圖形+地圖”多維組合方式構建綜合監管平臺，平臺左右兩側以儀表盤的形式展示污水處理廠、泵站、管網等排水設施以及感知監測點位、預警點、工單等數量及分類占比圖，可點擊進入各項業務的具體詳情頁面。

中間地圖顯示主要污水設施和監測信息分布，以圖層形式對各類接入信息實現分圖層展示，同時能夠聯動大屏兩側數據實現同步關聯展示。支持用戶對大屏監管地圖的全屏、收縮、圖層切換、放大、縮小、地圖定位等操作。

圖2

（2） 排水設施GIS管理

可以實現管網數據的檢查整理入庫、出圖打印等功能，主要包括標準庫管理、普查數據導入、管網數據拓撲檢查、設施編輯數據統計功能、空間分析功能、打印輸出、數據動態更新等功能。

在管線統計方面，系統能夠提供多種數據統計方式，以滿足用戶的不同需求。 如：管點數量分類統計、管線長度分類統計、按管線材質統計、按管徑統計、按建設年代統計、按權屬單位統計、按所在道路統計等。

（3）排水運行監管

結合GIS、報表、看板等形式，對污水處理廠、泵站、調蓄池、管道等進行運行工況及感知設備的在線監測，包括積水監測、水位監測、雨量監測、水質監測、設備運行狀態監測等，提供數據空間定位、信息查詢、統計分析、導出等功能。點擊看板中任意要素，均可在地圖中聯動展示其定位分布、監測詳情、趨勢圖表。

（4）巡檢養護管理

提供“巡檢單元劃分-巡檢計劃制定-人員現場巡檢-巡檢問題上報-問題處置-問題交辦-問題反饋處理”等全流程、規范化排水巡檢管理服務。巡檢管理人員利用地圖工具劃分不同的巡檢單元片區，制定年月巡檢計劃，并將巡檢計劃與任務下發給不同的片區與相關責任人，巡檢人員在接收到巡檢任務之后進行巡檢并對巡檢過程中發現的問題通過APP進行問題上報，巡檢管理人員通過PC端系統對上報問題進行逐一處置、交辦，再由相關責任人進行整改處理并將整改結果上傳到系統，最后由巡檢管理人員給出反饋意見。為了使管理者能清晰、準確了解排水設施巡檢的整體情況，系統將提供數據可視化圖表功能，將排水設施情況、問題上報情況、數據上報情況、人員巡檢情況、人員簽到情況等以統計圖表的形式直觀展示，并提供不同的篩選條件可供查詢不同組合狀態下排水設施巡檢狀況。

（5）管網檢測缺陷管理

提供全面的排水設施健康檔案可視化管理，能夠實現對在管網深度排查中的檢測評估成果檔案數據管理，對檢測過程中的原始檢測測量數據，如CCTV、QV 等排水管道檢測視頻、圖片、評估分析報告等資料數字化存儲、集成展示和統一管理，實現對排水管道病害檢測報告的可視化管理。缺陷管理能夠對工程檢測過程中評估的缺陷信息進行管理，根據提交的檢測數據查看道路下排水管道的缺陷數量和健康度信息，還能夠查看道路下排水管道的缺陷列表和詳細的缺陷信息。

為提升城市排水管網缺陷檢測效率并降低成本，本系統采用基于AI模型算法的排水管網缺陷自動識別方案，不僅實現了高精度的缺陷識別，還具備單張圖片識別、批量識別、視頻實時輸出識別、關鍵幀識別等多種實用功能，適應不同檢測場景的需求。

5總結

“智慧水務”平臺系統的構建和關鍵技術的應用是水務產業轉型升級的必然選擇，也是推動水務行業創新發展的關鍵舉措。通過“智慧水務”平臺系統，不僅可以提升水資源利用效率，提高水環境質量，還能有效保障人民生活用水的安全，促進水務行業的健康可持續發展。未來，隨著信息技術的不斷發展，智慧水務領域將迎來更多的挑戰和機遇，因此還需要持續加強對新技術的應用研究與分析，并結合實際需求，不斷推動智慧水務系統的創新與完善，以實現水資源的可持續利用和科學管理，從而提供更加可靠的水務保障。

參考文獻：

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作者簡介：陳銅和，男，碩士研究生，高級工程師，主要從事智慧水務信息化規劃、頂層設計、軟件平臺研發等工作，通訊地址：上海市楊浦區隆昌路619號8號樓北區C13室，聯系電話：13917397459，郵箱：chenth@wavenet.com.cn