2023优秀案例丨连州市智慧排水管网信息系统实践

连州市智慧排水管网信息系统实践

肖 顺   罗普关   廖晓华

广州市天驰测绘技术有限公司

连州市市政排水管网建成多年，由于历史原因，始建时多采用雨污合流管网设计进行施工建设。因沉降、动载压、乱接乱建及维护滞后等因素，排水管道损坏率极高，连接混乱。

《广东省城镇生活污水处理“十四五”规划》提出“健全管理体制机制，健全污水接入服务和管理制度。建立健全生活污水应接尽接制度。市政污水管网覆盖范围内的生活污水应当依法规范接入管网，严禁雨污混接错接，严禁污水直排”“建立完善管网地理信息系统，建立排水管网地理信息系统。基于全省生活污水收集管网和设施摸底排查工作，地级及以上城市依法有序建立市政排水管网地理信息系统（GIS）。鼓励县级市和县城建立市政排水管网地理信息系统（GIS），或依托现有平台完善相关功能，实现城镇污水设施信息化、账册化管理。推行排水户、干支管网、泵站、污水处理厂、河湖水体数据智能化联动和动态更新，开展常态化监测评估，保障设施稳定运行；三是落实周期性检测评估和动态更新机制。落实排水管网周期性检测评估制度，建立和完善基于GIS系统的动态更新机制，逐步建立以5～10年为一个排查周期的长效机制和费用保障机制，满足城市规划、建设、运行和应急等工作需要”。

按照广东省“十四五”规划，连州市住房和城乡建设局启动连州市市政排水管网专项治理行动，拟投入项目建设费用633.75万元，确保连州市排水设施高效、稳健、安全生产，主要包括排水管道探测、排水管道监测信息系统等实施工作。

项目信息系统建设的主要服务内容包括排水综合数据库建设、前端在线监测硬件系统建设和智慧排水综合管控系统开发。

1. 系统总体架构

由于系统需要建立不同数据之间的联系，集成不同的系，在总体结构上采用多层分布式架构，通过统一的数据管理，将不同的应用模块集成在同一个框架下（见图1）。

平台的基本处理流程如图2所示。

2. 系统重点建设模块

（1）排水综合数据库建设

收集整合连州市排水管线普查及排水设施数据、排水管道检测数据、物联网感知数据等并建库，建立基础地形数据、排水管网数据、工程档案数据、在线监测数据等为一体的排水数据综合数据库。

（2）前端在线监测硬件系统建设

在连州中心城区重点区域安装积水监测、井盖监测、流量监测等监测设备，中标后，即刻开展工作全面摸清连州排水现状，根据现状问题制定针对性监测点布点方案。

具体监测设备类型和数量见表1。

数据库总体框架如图3所示。

（3）智慧排水综合管控系统

智慧排水综合管控平台（见图4）以时空信息为基础，充分利用物联网、大数据、人工智能、移动互联网等新一代信息技术，构建排水管网实时在线多维度感知体系，通过全面的信息整合，形成信息准确、全面、直观、实时的排水管控“一张图”，满足排水设施管理、档案资料管理、工程管理、运维管理、灾情预判、预警预报和辅助决策等业务需求，实现排水设施数字化、运行状态在线化、运维管理智能化，构建完整的排水系统运行数字画像，全面提升城市排水系统的智能化管控水平。

1）排水数据管理子系统。提供排水设施数据的检查整理入库及出图打印的功能，主要包括标准库管理、普查数据入库、拓扑检查、设施编辑、数据统计、空间分析、打印输出等。

2）排水设施健康档案管理子系统。提供全面的排水设施健康档案可视化管理能力，对排水检测工程CCTV、QV等排水管道检测视频、图片、评估分析报告等资料进数字化存储、集成展示和统一管理。系统主要包括工程管理、档案管理、缺陷管理、缺陷展示和分析统计等功能（见图5）。

3）排水设施综合管控子系统。基于地图提供全面可视化的排水管道、雨水井、检查井、泵站、水闸、涵洞等排水设施资产管理功能，图文并茂展示排水设施资产信息，直观、快速实现排水设施定位、查询、编辑和统计。系统主要包括排水设施资产目录、排水设施查询、排水设施统计和排水设施专业分析（横断面分析、纵断面分析、上下游分析、连通性分析、流向分析、缓冲分析等）等功能（见图6）。

4）排水设施三维展示子系统。系统可通过加载倾斜摄影数据和地下管线三维数据模型，构建三维数字城市模型，实现地上地物要素和地下管网的模拟三维显示，真实再现城市地形、地貌及地下管线分布情况。系统主要包括三维浏览、基本工具、空间数据量算、通用查询、管线统计和空间数据分析等功能（见图7）。

5）排水工程管理子系统。针对排水管网工程施工的问题进行工程管理，包括工程信息、工程资料、政策法规、工程进度、统计分析等管理功能，以数据列表和地理信息的方式进行工程信息查询、工程进度和统计分析的展示（见图8）。

6）排水设施移动巡检子系统。利用排水移动巡检系统，及时发现并上报排水管道及附属设施损坏、缺失或有危及安全运行等问题，与中心系统联动，实现问题的闭环处理。系统主要包括排水设施移动地图展示、巡查任务工单管理、巡查问题上报、养护任务工单管理和签到考核管理等功能（见图9）。

7）排水设施养护运维管理子系统。提供基于道路和水系两种养护管理方式，规范养护流程，明晰管养主体，变被动养护为主动养护。借助移动巡查App，及时发现和上报排水设施隐患和问题，并由后台系统统一调度派单处理，形成完整的排水设施管养业务闭环，大大提高城市排水设施养护水平。系统主要包括养护单元管理、巡查区域管理、养护计划管理、养护工单管理等功能（见图10）。

8）排水在线监测子系统。通过物联网、SCADA、三维仿真等技术，实时监控排水管网运行态势，实现城市易涝点的管理；通过部署液位仪、液位尺、高清摄像头等方式，重点监控城市易涝点积水情况，为防涝指挥提供科学依据。系统主要包括在线监测一张图、实时在线监测、监测设备管理和数据统计分析等功能（见图11）。

9）智能排水应急调度子系统。根据气象预报信息启动相应防涝应急预案，通过短信、微信、App 通知抢险人员实现灾前提前布防，通过抢险队伍与设备物资调度实现灾中应急抢险，通过“一雨一报”“一雨一档”实现灾后恢复重建。系统主要包括应急抢险一张图、应急资源管理、应急预案管理、应急成果管理等功能（见图12）。

1. 以政策指引，提升管理水平

连州市智慧排水管网信息系统依托政策、强调数据融合和创新应用，为应急管理、行业监管、企业管理、管线查询提供综合信息服务。通过规范工作流程，提高工作效率，实现了全市排水管网成果可视化展示及数字化管理，促进共建共享，提升监管效能。

2. 有效减轻、减少排水内涝事

为贯彻排水管网治理的思路和责任到人的管理思想，按照排水管网公里数进行包干管理，项目组创建软件技术交流群，制作多份培训教程、使用教程，为自然资源、城市管理部门提供了实时有效的地下排水管网监测预警手段，有效减轻、减少管线灾害事故发生的经济损失，为城市管线规划、建设和管理提供了依据。自2021年项目实施以来，连州市全年排水内涝“0”事件，有效保证了人民群众的生命财产安全，提升了生活幸福感。

通过智慧排水系统全方位的数据管理与展示（尤其是监测数据），工程项目清淤检测的成果显著，得到了管理部门认可。

1. 构建完整的数据标准化工具

排水设施基础数据是整个系统的基础，没有精准的基础数据，智慧系统无从谈起。项目根据实际生产情况，研发了从外业数据采集到内业数据处理，再到GIS标准入库的工具软件，并完美地嵌入排水信息化系统，最大限度地保障了数据的准确性与完整性，为系统的成功实施奠定了基础。

2. 构建多层次专题数据动态更新体系

连州市智慧排水综合管控系统基于构建的统一的数据底板，通过业务系统将以往分散、割裂的数据联结起来。基于排水管网时空对象的业务关系，对于不同来源、层级、格式的数据，结合实际业务需求采用相应的专题数据动态更新体系。通过以数据专题加时间索引的方式进行组织，并以事件为联动式增量更新技术数据库进行实时更新。

3. 构建排水设施全要素数据底图

连州市智慧排水综合管控系统是基于GIS地理信息服务平台建设的排水空间数据服务体系，其构建了精细化的排水管道GIS地图，实现“一张图”数据的地图浏览、查询和分析等功能。该系统构建了管辖区范围内所有排水管网和包括污水处理厂等排水设施的信息，在后台管理中还一一列出了各个污水处理厂的详细信息，形成了全覆盖、全尺度的城市排水管线GIS地图。支持排水设施数据在线维护与实时更新，并支撑所有排水管道保护业务应用和智能决策的数据信息管理、分析、呈现与交互。

1. 有效提升排水治理部门间协调效率

通过智慧排水综合管控系统的建设，可实现市、区、镇排水管网管理部门之间的数据共建与共享，进而实现业务的电子化流转，增强市区联动、部门联动的排水管道监管能力，增强巡检养护监督、管理强度，保障巡检养护各项工作机制的科学高效落实与精细化管理，从总体上提升各部门之间的协同办公效率和业务的综合管理能力。

2. 有效优化工程资金的“性价比”

通过智慧排水综合管控系统，可掌握连州市排水管网的现状，节省大量查找图纸和表格的时间，同时可以减少今后不必要的外出作业现场调查，节省人力及资金成本。通过智慧排水系统的问题诊断、方案制定、工程决策等，系统级优化后期排水设施建设资金的投入，改善管网运营效果，节约排水管网建设运营资金投入。

3. 有效地提高排水运维管理水平

能否实现高效的排水管理、提升决策水平，很大程度上取决于排水管网运营过程中是否真实完整记录了管网日常运营过程中产生的相关业务信息、系统数据。智慧排水系统具备完整、成熟的管理软件，必要的硬件支撑及标准的管理模式，以帮助业主尽可能详细而全面地记录排水管网管理与维护的全过程信息，借助科学先进的管理手段，全面评估系统运行情况，进行相关环节、细节的优化和改进，并为大数据分析提供依据，提高排水管网运营管理与维护水平。

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