陳銅和，唐晏平

（上海網(wǎng)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(zhàn)，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。智慧水務(wù)通過集成信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析等先進技術(shù)，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(wù)平臺，建設(shè)一個涵蓋排水設(shè)施管理、排水運行監(jiān)管、移動巡檢養(yǎng)護、管網(wǎng)檢測缺陷管理等多個方面的綜合管理平臺，構(gòu)建的廠站網(wǎng)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(zhǔn)確、直觀、實時的管網(wǎng)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?qū)崿F(xiàn)排水設(shè)施數(shù)字化、運行狀態(tài)在線化、運維管理智能化，全面提升城市排水系統(tǒng)的智能化管控水平。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù);信息化建設(shè);運行監(jiān)管;指揮調(diào)度

1引言

習(xí)近平總書記強調(diào)的“綠水青山既是自然財富、生態(tài)財富，又是社會財富、經(jīng)濟財富”^[1]已成為水環(huán)境建設(shè)的方向和指針。隨著國家全面推進生態(tài)文明建設(shè)步伐的加快，信息化建設(shè)成為實施水環(huán)境精準(zhǔn)治理的重要技術(shù)手段^[2]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展^[3-4]，各地智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)管控平臺（以下簡稱“智慧水務(wù)平臺”） 建設(shè)逐步發(fā)展，如何充分融合智慧水務(wù)與日常水務(wù)工作，最終在水環(huán)境、水安全方面起到實際助推作用是當(dāng)下建設(shè)過程中值得思考的問題^[5-7]。本文以徐州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)為例，探討了智慧水務(wù)在水務(wù)管理方面的實踐與應(yīng)用，并搭建了智慧水務(wù)平臺，建設(shè)一個涵蓋排水設(shè)施管理、排水運行監(jiān)管、移動巡檢養(yǎng)護、管網(wǎng)檢測缺陷管理等多個方面的綜合管理平臺。構(gòu)建的廠站網(wǎng)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(zhǔn)確、直觀、實時的管網(wǎng)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?qū)崿F(xiàn)排水設(shè)施數(shù)字化、運行狀態(tài)在線化、運維管理智能化，可全面提升城市排水系統(tǒng)的智能化管控水平。

2建設(shè)內(nèi)容

1）構(gòu)建排水?dāng)?shù)據(jù)底座，數(shù)字資產(chǎn)“一圖總覽”。通過水務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)調(diào)查，構(gòu)建高新區(qū)相關(guān)的污水廠、泵站、管網(wǎng)、排口、截流井、調(diào)蓄池等水務(wù)設(shè)施的匯聚一張圖。

2）構(gòu)建物聯(lián)感知體系，水務(wù)設(shè)施“一網(wǎng)感知”。采用ES 集群和協(xié)議網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡等大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立物聯(lián)統(tǒng)一接入平臺，提高海量數(shù)據(jù)存取效率，實現(xiàn)對排水設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)視和自動控制。

3）建立智慧管理平臺，業(yè)務(wù)應(yīng)用“一屏智管”。充分利用新一代信息技術(shù)，采用微服務(wù)架構(gòu)模式，建立水質(zhì)提升、養(yǎng)護監(jiān)管、行業(yè)監(jiān)督、防汛應(yīng)急等管理體系，實現(xiàn)從排放水源到受納水體的全周期智慧水務(wù)綜合管控。

4）建設(shè)移動互聯(lián)App，現(xiàn)場業(yè)務(wù)“一機掌控”。利用移動互聯(lián)技術(shù)開發(fā)排水管理移動端應(yīng)用，實現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)管理服務(wù)的隨時隨處可用，提供設(shè)施查詢、運行監(jiān)測告警、移動巡檢養(yǎng)護、事件上報處置等功能。

3總體設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計遵循SOA理念，采用“六橫兩縱”的結(jié)構(gòu)，“六橫”即智能感知層、網(wǎng)絡(luò)支撐層、數(shù)據(jù)中心層、服務(wù)平臺層、智慧應(yīng)用層和終端用戶層；

“兩縱”即標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系 （圖1）。智能感知層包括雨污水管網(wǎng)井室內(nèi)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(shù)據(jù)感知、一體化泵站各類運行數(shù)據(jù)感知、各類設(shè)備能耗感知以及各種環(huán)境的視頻監(jiān)控信息等。網(wǎng)絡(luò)支撐層解決信息資源網(wǎng)絡(luò)與硬件支撐問題，包括基礎(chǔ)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、機房環(huán)境和物聯(lián)網(wǎng)，基礎(chǔ)環(huán)境即計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全資源池，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境即電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)。數(shù)據(jù)中心層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、管網(wǎng)和設(shè)備設(shè)施的地理空間數(shù)據(jù)、各類實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、泵站運營調(diào)度數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)和能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運行所需要的管理數(shù)據(jù)，采用空間和屬性相結(jié)合的空間數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲，清疏檢測和管網(wǎng)修復(fù)成果采用非結(jié)構(gòu)化文件的方式存儲。服務(wù)平臺層提供智慧服務(wù)應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)服務(wù)、專題服務(wù)、消息服務(wù)，通過運維管理實現(xiàn)服務(wù)監(jiān)控、權(quán)限管理與安全管理。智慧應(yīng)用層面向水務(wù)管理部門用戶提供與排水管理相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，包括智慧水務(wù)一張圖、排水設(shè)施GIS管理、排水運行監(jiān)管、巡查養(yǎng)護管理、管網(wǎng)檢測缺陷管理等，對各智能化子系統(tǒng)進行集中統(tǒng)一界面管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)一資產(chǎn)設(shè)施和統(tǒng)一業(yè)務(wù)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(jiān)控大屏。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系包括確保系統(tǒng)長效運行所需的配套數(shù)據(jù)規(guī)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(huán)境和安全管理制度。

圖1

4功能設(shè)計

智慧水務(wù)平臺以排水?dāng)?shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，通過GIS技術(shù)，基于J2EE平臺規(guī)范和SOA的Web服務(wù)技術(shù)，開發(fā)了一張圖展示、排水管網(wǎng)設(shè)施管理、巡檢養(yǎng)護管理、管網(wǎng)檢測及內(nèi)澇應(yīng)急管理等多方面的應(yīng)用。

（1）水務(wù)一張圖（綜合監(jiān)管大屏）

以“數(shù)字+圖形+地圖”多維組合方式構(gòu)建綜合監(jiān)管平臺，平臺左右兩側(cè)以儀表盤的形式展示污水處理廠、泵站、管網(wǎng)等排水設(shè)施以及感知監(jiān)測點位、預(yù)警點、工單等數(shù)量及分類占比圖，可點擊進入各項業(yè)務(wù)的具體詳情頁面。

中間地圖顯示主要污水設(shè)施和監(jiān)測信息分布，以圖層形式對各類接入信息實現(xiàn)分圖層展示，同時能夠聯(lián)動大屏兩側(cè)數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步關(guān)聯(lián)展示。支持用戶對大屏監(jiān)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(shè)施GIS管理

可以實現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的檢查整理入庫、出圖打印等功能，主要包括標(biāo)準(zhǔn)庫管理、普查數(shù)據(jù)導(dǎo)入、管網(wǎng)數(shù)據(jù)拓?fù)錂z查、設(shè)施編輯數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能、空間分析功能、打印輸出、數(shù)據(jù)動態(tài)更新等功能。

在管線統(tǒng)計方面，系統(tǒng)能夠提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，以滿足用戶的不同需求。 如：管點數(shù)量分類統(tǒng)計、管線長度分類統(tǒng)計、按管線材質(zhì)統(tǒng)計、按管徑統(tǒng)計、按建設(shè)年代統(tǒng)計、按權(quán)屬單位統(tǒng)計、按所在道路統(tǒng)計等。

（3）排水運行監(jiān)管

結(jié)合GIS、報表、看板等形式，對污水處理廠、泵站、調(diào)蓄池、管道等進行運行工況及感知設(shè)備的在線監(jiān)測，包括積水監(jiān)測、水位監(jiān)測、雨量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測等，提供數(shù)據(jù)空間定位、信息查詢、統(tǒng)計分析、導(dǎo)出等功能。點擊看板中任意要素，均可在地圖中聯(lián)動展示其定位分布、監(jiān)測詳情、趨勢圖表。

（4）巡檢養(yǎng)護管理

提供“巡檢單元劃分-巡檢計劃制定-人員現(xiàn)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(guī)范化排水巡檢管理服務(wù)。巡檢管理人員利用地圖工具劃分不同的巡檢單元片區(qū)，制定年月巡檢計劃，并將巡檢計劃與任務(wù)下發(fā)給不同的片區(qū)與相關(guān)責(zé)任人，巡檢人員在接收到巡檢任務(wù)之后進行巡檢并對巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的問題通過APP進行問題上報，巡檢管理人員通過PC端系統(tǒng)對上報問題進行逐一處置、交辦，再由相關(guān)責(zé)任人進行整改處理并將整改結(jié)果上傳到系統(tǒng)，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(zhǔn)確了解排水設(shè)施巡檢的整體情況，系統(tǒng)將提供數(shù)據(jù)可視化圖表功能，將排水設(shè)施情況、問題上報情況、數(shù)據(jù)上報情況、人員巡檢情況、人員簽到情況等以統(tǒng)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(tài)下排水設(shè)施巡檢狀況。

（5）管網(wǎng)檢測缺陷管理

提供全面的排水設(shè)施健康檔案可視化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對在管網(wǎng)深度排查中的檢測評估成果檔案數(shù)據(jù)管理，對檢測過程中的原始檢測測量數(shù)據(jù)，如CCTV、QV 等排水管道檢測視頻、圖片、評估分析報告等資料數(shù)字化存儲、集成展示和統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對排水管道病害檢測報告的可視化管理。缺陷管理能夠?qū)こ虣z測過程中評估的缺陷信息進行管理，根據(jù)提交的檢測數(shù)據(jù)查看道路下排水管道的缺陷數(shù)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(xì)的缺陷信息。

為提升城市排水管網(wǎng)缺陷檢測效率并降低成本，本系統(tǒng)采用基于AI模型算法的排水管網(wǎng)缺陷自動識別方案，不僅實現(xiàn)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(guān)鍵幀識別等多種實用功能，適應(yīng)不同檢測場景的需求。

5總結(jié)

“智慧水務(wù)”平臺系統(tǒng)的構(gòu)建和關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用是水務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇，也是推動水務(wù)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵舉措。通過“智慧水務(wù)”平臺系統(tǒng)，不僅可以提升水資源利用效率，提高水環(huán)境質(zhì)量，還能有效保障人民生活用水的安全，促進水務(wù)行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。未來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧水務(wù)領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀嗟奶魬?zhàn)和機遇，因此還需要持續(xù)加強對新技術(shù)的應(yīng)用研究與分析，并結(jié)合實際需求，不斷推動智慧水務(wù)系統(tǒng)的創(chuàng)新與完善，以實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和科學(xué)管理，從而提供更加可靠的水務(wù)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(wù)信息化規(guī)劃、頂層設(shè)計、軟件平臺研發(fā)等工作，通訊地址：上海市楊浦區(qū)隆昌路619號8號樓北區(qū)C13室，聯(lián)系電話：13917397459，郵箱：chenth@wavenet.com.cn