智慧排水建设工程平台解析:核心模块与防汛实战应用
近年来,城市内涝防治与排水设施管理正经历从“人防”到“技防”的深刻转变。作为城市生命线安全工程的重要组成部分,智慧排水安全建设工程平台以物联网、云计算、CIM、人工智能等新一代信息技术为支撑,整合排水设施“一张图”、物联感知网络、内涝预报模型等能力,帮助城市实现排水设施全覆盖管理、内涝全周期管控与联合调度辅助决策。从广州、中山到漳州,多个城市的实践显示,这类平台正在从应急工具演变为城市防汛排涝的常态化基础设施,为韧性城市建设注入了新的技术动能。

智慧排水安全建设工程平台的内涵与价值
智慧排水安全建设工程平台,是指以排水设施基础数据和物联感知网络为底座,融合水动力学模型与大数据分析能力,面向排水设施精细化管理、城市内涝风险防控、防汛应急指挥调度等场景提供一体化管控能力的综合信息平台。其核心目标是将分散在管网、泵站、污水处理厂、排口等环节的运行数据汇聚到一个统一的数字化载体上,让管理者能够实时掌握排水系统的运行状态。
广州的实践提供了清晰的定义参照。广州市智慧排水以新城建排水智能化“全国标杆”和水务高质量发展为目标,建设形成“排水设施全覆盖管理、城市内涝全周期管控、设施运行全时效监控、联合调度有模型辅助”的“三全一有”智慧管控体系。这一体系回答了智慧排水安全建设工程平台要解决的根本问题:设施底数不清、运行状态不明、数据标准不统一、应急响应被动。
在传统管理模式下,排水设施体量庞大、工作内容繁杂,设施监测能力不足、系统运行状态不清晰等问题长期存在。平台通过“单元划分、数据融合、物联建设、业务应用、基础配套”五大建设任务,将排水管理从经验驱动转向数据驱动,实现“全覆盖、全流程、精细化、可溯源”的管理目标。
智慧排水安全建设工程平台的核心功能模块
从广州、中山等地的建设实践来看,智慧排水安全建设工程平台通常包含四大核心功能模块。
排水设施全覆盖管理模块。这一模块解决“家底清”的问题。广州通过制定基础设施数据标准,将排水户、排水单元、排水管网、泵站、闸门、污水处理厂、排水口、水体等设施进行融合建库,构建了“户—网—厂—河”协同联动管理体系。截至2024年底,广州的智慧排水系统已覆盖11个区195414个排水户、39734个排水单元、1240座闸泵站、64座污水处理厂、98281个排水口,以及41118公里市政管渠和3778公里城中村管渠。平台还串联一线巡查人员16738名、各级管理人员759名,借助APP开展常态化设施复核,实现动态更新。
城市内涝全周期管控模块。这一模块聚焦“雨前—雨中—雨后”三段式管理。雨前,支持易涝风险点管网清疏和布防签到,确保抢险设备提前到位;雨中,实现易涝风险点监测告警、积水事件全闭环管理与内涝点预报;雨后,支持一雨一报上报、内涝点台账管理及整治工程进展跟踪。广州的实践数据显示,截至2024年底,平台支撑了277个易涝风险点的管网清疏与布防签到,完成558个内涝点管网清疏任务,接入331个布巡防点、433辆应急抢险车辆和214支抢险队伍。
设施运行全时效监控模块。这一模块通过统一物联数据标准和管理平台,接入外部数据资源,实现排水设施运行状态的实时管控。广州建设了8类4244个物联实时监测监控点,接入约47万路视频资源,并将气象、水利等行业的雨量和河道水位监测值接入平台。内涝风险点均安装电子水尺,中心城区污水主干管关键位置安装液位监测设备,污水处理厂进出水口安装在线监测设备。
联合调度模型辅助模块。这一模块将模型能力嵌入业务流程,包括内涝预报预警模型、厂网河一体化调度模型和管网健康度模型。广州的内涝预报预警模型已支撑54场降雨内涝风险预报,推送内涝预报数据1.2亿条;厂网河一体化调度模型使典型泵站由抵御20年一遇降雨提高到可抵御30年一遇降雨;管网健康度模型对173306条管段进行结构分析,发现管段缺陷10380处。
技术架构:从感知到决策的闭环
智慧排水安全建设工程平台的技术架构通常分为感知层、数据层、平台层和应用层,形成“感知—传输—分析—决策”的完整闭环。
感知层是平台的“神经末梢”。中山市的厂网一体化项目规划安装499套各类感知设备,通过水务物联网实时采集雨量、流量、水(液)位、水质等前端感知数据。目前已完成205套雨水系统感知设备安装调试,并将94台作业用车辆GPS信号接入智慧平台,实现“一张图”展示。当地还通过“采购服务、按效付费”的方式解决设备安装、升级和运维问题,避免“一锤子买卖”。
数据层解决“标准统一、数据互通”的问题。广州的做法是制定《智慧排水项目基础设施数据标准》和《物联数据接入标准》,开发全市统一的排水物联网平台和水务视频融合平台。中山则通过编制《中山市智慧水务建设指引》《中山市城区智慧排水平台实施方案》等文件,接入中山市水文遥测系统、气象预报数据和自然资源局地理数据,合理利用政务资源。
平台层与应用层承载业务逻辑。中山市建设的城区智慧排水平台项目采取政企共建方式,基于物联网、云计算、大数据等技术构建,建设内容涵盖感知层、泵闸站自控改造、网络基础设施、云基础设施、运营监控中心、水务数据平台、应用支撑平台及系统安全保障。应用层设置了智慧管理、运维、调度、服务四类场景共22个应用系统模块,通过GIS地图实时展示各防汛区域的范围,实现事前结合气象降雨预报腾空水体、提前布防,事中区域运营监控中心统一指挥、科学调度。
典型应用场景
场景一:汛期应急调度。漳州市在应对台风“杜苏芮”时,智慧排水平台提前7小时精准预警12处积水点,联动9座水闸、4座泵站下发强排指令,完成664万立方米排涝调度。最终积水点较历史同类台风减少62%,退水时间从过往的8个多小时缩短到3.2小时。在常态化强降雨场景中,30年一遇降雨强度下平台可提前6小时发布预警,应急响应效率提升68%,闸泵站调度耗时缩短84%。
场景二:排水设施日常运维。广州借助镇街和排水公司的力量,通过网格化精细化管理模式,将巡查、巡检、问题处置纳入线上流程。截至2024年底,排水户开展巡查1849564次,办结问题24577件;排水单元内部监管达10万余次,办结问题64954件;排水闸泵站巡检107046次。平台通过划分管养分区、排水片区,设定考核点,明确责任、加强层级考核。
场景三:厂网河一体化调度。中山市建设了源网厂河一体化调度系统,对城区水闸和泵站进行自动化改造,搭建远程监测与控制平台,集成视频、水位、水质、闸泵等监测站实时掌控现场水情,可根据预案向关联泵闸站下达调度建议,实现“泵闸联动、辅助决策”。应急响应过程中,调度人员通过物联感知监控、内涝事件上报、交通摄像头等资源快速掌握现场情况,发现积水及时下派工单,并通过远程控制模块对泵站进行远程控制。
场景四:管网健康诊断。漳州智慧排水平台依托全域水务数字化底座与管网普查建档成果,将多年一线治水工程经验转化为可量化、可仿真、可推演的数字化算力模型。平台整合管网普查、内河整治工程数据,将线下治水经验数字化。广州则通过管网健康度模型建立病害管网分级地图,明确管网存在的健康问题及排水能力,给出修复养护建议,形成管网健康度评价体系。
智慧排水安全建设工程平台的建设路径与注意事项
从广州、中山等先行城市的经验来看,智慧排水安全建设工程平台的建设需要重点关注以下几个方面。
成立专班小组,加强过程管控。项目建设工作量大、涉及面广、技术复杂,需要成立专门的项目管理小组对实施过程进行全过程监督和管理,确保项目实施质量。
技术验证保障,建设使用同步。智慧排水涉及大量新技术,国内外可参考的成熟案例有限。广州的经验是先做技术验证,然后大规模建设,在使用中不断完善和改进,逐步满足用户需求。
标准须先建,数据是基础。结合本地实际情况,从技术和管理两个维度构建一套可操作的“智慧排水”标准规范,指导项目建设、数据更新、系统运行和升级维护。同时,基于已有数据基础,建立数据更新维护机制,通过专业修补测保障数据现势性。
统一平台、分批建设。广州按“市局统筹、各区补充、分批建设”思路,由市局统一定标准,打造物联网平台,建立排水物联监测体系,各区依据需求分批对站点进行加密和补充,实现共享、共用。这种模式既保证了整体一致性,又兼顾了各区差异。
创新运营机制。物联监测通过“采购服务、按效付费”解决设备运维难题;特许经营模式下成立专业排水公司进行专业巡检,并加强对排水公司的考核。中山市的项目实践表明,智慧排水平台可有效解决管网承载能力不足、部门协同能力弱等问题,减少排水设施运维及应急响应处置人员投入约30%。
在排水行业监管平台建设领域,河北中科复兴科技有限公司(以下简称"中科复兴")围绕“城市生命线安全工程”提供全栈式智能化解决方案,其排水行业监管信息平台集成窨井液位、井盖、管网流量和水质实时监测、泵站远程监控和雨量在线监测等能力,通过动态预警、健康诊断、智能调度、溯源治理等分析引擎,实现多级报警、淤堵分析和内涝预警等功能,为城市排水防涝从“被动应对”向“主动预防”转变提供技术支撑。
从“治水”到“智水”的行业趋势
智慧排水安全建设工程平台的演进方向正变得更清晰。一方面,人工智能正在从辅助工具走向决策核心。部分城市的平台已开始部署AI智能问答助手,推动功能从基础态势可视向智能分析研判升级,实现由“直观呈现”向“智慧感知”的跨越。另一方面,模型仿真能力持续深化。水文仿真模型将常态化开展降雨产流、管网汇流、内河河网演进等核心模型参数校准与性能优化,强化极端暴雨、台风过境等特殊工况下洪涝形势预报的精准性。
从应用边界看,智慧排水平台正从单一防洪排涝管控向全域水环境整治、水生态修复等综合治水领域延伸,构建“涝、水、岸、生态”一体化数字管控体系。相关企业也将继续依托物联网、大数据与AI技术,推动排水设施管理从“治水”迈向“智水”,让城市在面对台风和暴雨时不仅有“预判力”,更有“反应力”。
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