郭佩昕， 趙文嬌

（1. 青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司；2. 青島順清源環(huán)境有限公司）

1 建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的背景和意義

城市排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，直接關(guān)系到城市環(huán)境和民眾的生活質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)管理方式面對(duì)復(fù)雜的排水管網(wǎng)體系，無(wú)法及時(shí)獲取管網(wǎng)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致管理效率低下和資源浪費(fèi)。因此，構(gòu)建集遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息采集、系統(tǒng)智能調(diào)度、事故預(yù)警的城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)，有助于提升排水設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)管理水平及污染防治的輔助決策水平。第一，提高城市排水管網(wǎng)管理的科學(xué)化和精細(xì)化水平。信息化管理平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和精準(zhǔn)控制，從而提高管理效率和管網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。第二，促進(jìn)城市環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)。城市排水管網(wǎng)是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，信息化管理平臺(tái)可以幫助監(jiān)測(cè)污染物排放，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理污染源，從而降低環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。第三，推動(dòng)城市智慧化和可持續(xù)發(fā)展。信息化管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)智能化管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和資源調(diào)度，提高資源利用效率和降低能耗排放，從而推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展和智慧化建設(shè)。因此，建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)是當(dāng)前城市管理和發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是推進(jìn)城市現(xiàn)代化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要舉措[1]。

2 建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的技術(shù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)

信息化管理平臺(tái)需要采集管網(wǎng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，包括水質(zhì)、水量、水位、壓力、流速等數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要采集管網(wǎng)設(shè)施的狀態(tài)、位置、維護(hù)記錄等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以采用傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行質(zhì)量檢查和預(yù)處理，例如數(shù)據(jù)清洗、異常值檢測(cè)、數(shù)據(jù)補(bǔ)全等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性[2]。

2.2 數(shù)據(jù)分析和挖掘方法

建設(shè)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)需要對(duì)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，以提取有用的信息和知識(shí)。數(shù)據(jù)分析可以采用統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，例如聚類分析、分類分析、回歸分析、預(yù)測(cè)分析等，以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)挖掘可以采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、時(shí)序模式挖掘等方法，以發(fā)現(xiàn)潛在的關(guān)聯(lián)和規(guī)律。

2.3 數(shù)據(jù)可視化和展示技術(shù)

信息化管理平臺(tái)需要將采集到的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果以圖表、地圖等形式進(jìn)行可視化和展示，以便用戶進(jìn)行直觀地觀察和分析。數(shù)據(jù)可視化可以采用數(shù)據(jù)儀表盤、熱力圖、散點(diǎn)圖、地圖等可視化方式，以直觀展示管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和特征。同時(shí)，也需要采用數(shù)據(jù)交互技術(shù)，例如鼠標(biāo)懸停、點(diǎn)擊、拖動(dòng)等方式，以實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)的交互和操作。

3 城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的應(yīng)用

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用涉及多個(gè)技術(shù)和方法。其中，GIS 技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是平臺(tái)的核心技術(shù)之一，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管道和設(shè)施的空間分布、狀態(tài)、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)的分析和模擬，為管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警、管網(wǎng)維護(hù)和修復(fù)、管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。另外，平臺(tái)還應(yīng)用了移動(dòng)終端技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，提高管理和運(yùn)營(yíng)的效率和精度。同時(shí)，平臺(tái)還應(yīng)用了云計(jì)算和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速處理和分析，提高管網(wǎng)運(yùn)行效率和預(yù)測(cè)能力。由此可見，通過(guò)信息化平臺(tái)的支持，可以為城市排水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展提供有力的支持。

3.1 管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和分析等技術(shù)，對(duì)管網(wǎng)的流量、水質(zhì)、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)警管網(wǎng)異常情況。通過(guò)數(shù)據(jù)的可視化和分析，可以更加準(zhǔn)確地判斷管網(wǎng)是否存在問題，以及確定管網(wǎng)問題的具體位置和原因。這樣，就可以及時(shí)采取措施，避免管網(wǎng)故障的發(fā)生，保證城市排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。A 城市排水管理平臺(tái)是當(dāng)?shù)貫榱藢?shí)現(xiàn)城市排水系統(tǒng)信息化管理，提高城市排水系統(tǒng)運(yùn)行效率和管理水平而建設(shè)的。其中，管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警是該平臺(tái)的核心功能之一，可以通過(guò)對(duì)A市排水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)排水系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水廠的進(jìn)出水口，判斷水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，平臺(tái)還可以對(duì)排水管道的流量、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)存在的問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)。如果A市某一地區(qū)的排水管道出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，管道中的污水無(wú)法正常流動(dòng)，如果排水管理平臺(tái)發(fā)現(xiàn)這種異常情況，就會(huì)通過(guò)報(bào)警和短信等方式通知相關(guān)人員，及時(shí)進(jìn)行管道維修和清理工作，以避免管道爆裂帶來(lái)的不良影響?？傊?，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警管網(wǎng)異常情況，可以及時(shí)采取措施，避免管網(wǎng)故障的發(fā)生，保證城市排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 管網(wǎng)維護(hù)和修復(fù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)可以幫助管理人員實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的維護(hù)和修復(fù)工作。通過(guò)對(duì)管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和分析，可以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)存在的問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為管網(wǎng)維護(hù)和修復(fù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如根據(jù)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷管道是否存在破損、老化等問題，從而有針對(duì)性地開展維修工作。同時(shí)，也可以通過(guò)管網(wǎng)信息化平臺(tái)，對(duì)維修過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，以確保維修工作的質(zhì)量和效率。B市排水系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)排水管網(wǎng)維護(hù)和修復(fù)的信息化管理。在該平臺(tái)中，維護(hù)和修復(fù)的工作主要由兩部分組成，一是管網(wǎng)巡檢和檢修，二是管道故障報(bào)修和處理。平臺(tái)通過(guò)對(duì)排水管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作進(jìn)行記錄和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道故障和異常情況，并指導(dǎo)相關(guān)工作人員進(jìn)行維修和處理。如果B市某個(gè)區(qū)域的排水管道出現(xiàn)了堵塞，平臺(tái)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，并指導(dǎo)維修人員進(jìn)行處理。維修人員在接到報(bào)修信息后，可以通過(guò)平臺(tái)查看管道的位置、狀態(tài)和歷史維修記錄等信息，進(jìn)而制定更加詳細(xì)和有效的維修方案，提高維修效率和質(zhì)量。同時(shí)，平臺(tái)還可以對(duì)排水管道進(jìn)行定期巡檢和檢修，發(fā)現(xiàn)管道中存在的問題并及時(shí)進(jìn)行處理。例如，定期清理管道中的雜物和垃圾，以避免堵塞等問題的發(fā)生。由此可見，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)通過(guò)對(duì)管網(wǎng)維護(hù)和修復(fù)工作進(jìn)行信息化管理，可以提高維修效率和質(zhì)量，減少排水管道故障對(duì)城市環(huán)境和居民生活的不良影響。

3.3 管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)也可以為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供支持。通過(guò)對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析和建模，可以獲取更加全面和準(zhǔn)確的管網(wǎng)信息，包括管道長(zhǎng)度、管徑、坡度、井蓋位置等等。這些數(shù)據(jù)可以為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，幫助設(shè)計(jì)人員制定更加合理和科學(xué)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，也可以通過(guò)信息化平臺(tái)進(jìn)行管網(wǎng)模擬和仿真，預(yù)測(cè)管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，優(yōu)化管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方案，以提高管網(wǎng)的運(yùn)行效率和節(jié)能減排效果。因此，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)可以在管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面提供支持。例如C市排水系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)可以用于管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)分析和模擬。在實(shí)踐過(guò)程中，平臺(tái)可以使用GIS 技術(shù)，通過(guò)建立數(shù)字地圖、管線拓?fù)淠Ｐ偷仁侄?，?shí)現(xiàn)對(duì)排水管道和設(shè)施的空間分布、狀態(tài)、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)的分析和模擬。同時(shí)還可以使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，提取出有價(jià)值的規(guī)律和信息，為管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。例如C市規(guī)劃新建某個(gè)區(qū)域的排水管網(wǎng)時(shí)，可以通過(guò)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)分析和模擬功能，對(duì)管道的分布、流量和水質(zhì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和模擬，以確定最優(yōu)的管道布局和管道尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)。同時(shí)，還可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析，挖掘出某些地區(qū)在特定時(shí)期存在的排水問題，為未來(lái)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考。

4 城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)據(jù)集成和共享、智能化和自動(dòng)化、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)、可持續(xù)發(fā)展和綠色技術(shù)等方向。這些趨勢(shì)將推動(dòng)城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)不斷發(fā)展和創(chuàng)新，為城市排水管理提供更加全面、高效、可持續(xù)的解決方案。

4.1 數(shù)據(jù)集成和共享

隨著城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的不斷增多，數(shù)據(jù)集成和共享成為了信息化管理平臺(tái)的重要趨勢(shì)。不同部門、不同系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)集成的方式匯聚到一個(gè)平臺(tái)上，以便于管理和分析。同時(shí)，也需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以方便不同單位和部門之間的協(xié)同工作[3]。

4.2 智能化和自動(dòng)化

隨著人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的智能化和自動(dòng)化水平也不斷提高。例如，可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。同時(shí)，也可以采用自動(dòng)控制技術(shù)，例如自動(dòng)閥門控制、自動(dòng)泵站控制等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的自動(dòng)化管理。

4.3 云計(jì)算和大數(shù)據(jù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此，采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)可以更加高效地存儲(chǔ)、處理和分析數(shù)據(jù)。云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和處理，同時(shí)也可以提供靈活的計(jì)算資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理和分析，以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值和知識(shí)。

4.4 可持續(xù)發(fā)展和綠色技術(shù)

城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)需要考慮可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求，因此，需要采用綠色技術(shù)和能源節(jié)約技術(shù)，以減少能源消耗和環(huán)境污染。例如，可以采用低功耗的傳感器和設(shè)備，以減少能源消耗；也可以采用可再生能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，以實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用對(duì)于城市排水系統(tǒng)的管理和運(yùn)行具有重要的意義和作用。通過(guò)信息化管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和維護(hù)，有效提升排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率和水質(zhì)安全。未來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加速和智能技術(shù)的發(fā)展，城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)將會(huì)越來(lái)越普及和完善，成為城市排水系統(tǒng)管理的重要手段之一。同時(shí)，對(duì)于保護(hù)城市水資源和環(huán)境，提升城市品質(zhì)和形象，也將起到重要的作用。