實(shí)時(shí)排水模型：城市生命線的智能監(jiān)測與預(yù)測、感知與認(rèn)知

城市管網(wǎng)不僅是城市的里子，也是城市的生命線和血管。排水管網(wǎng)是決定一個(gè)城市健康程度至關(guān)重要的一環(huán)，然而因其在地下隱蔽性強(qiáng)，復(fù)雜多變，整治困難，一旦出現(xiàn)問題會(huì)影響到整個(gè)城市系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

近日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等5部門發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)城市生活污水管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)》的通知，提出要推進(jìn)城市污水管網(wǎng)整治攻堅(jiān)行動(dòng)，實(shí)施“一廠一策”系統(tǒng)化治理，構(gòu)建城市排水管網(wǎng)“一張圖”，加快管網(wǎng)修復(fù)改造和空白區(qū)整治，全面消除污水直排入河，推進(jìn)雨季溢流污染控制。

▲ 關(guān)于加強(qiáng)城市生活污水管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的通知

01

建設(shè)背景

當(dāng)前，各地住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門積極謀劃，大力推進(jìn)基于信息化、數(shù)字化、智能化的新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)提供廣闊的應(yīng)用場景和創(chuàng)新空間，助力經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展。

排水系統(tǒng)是城市生命線的重要組成部分之一，與城市發(fā)展、人民生活息息相關(guān)。然而，隨著城市的發(fā)展，排水需求增長、管網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、地下空間愈加龐雜，面臨著排水系統(tǒng)不完善、管道老化、淤積嚴(yán)重、漬水內(nèi)澇、水環(huán)境污染等問題。

為解決排水管網(wǎng)存在的問題，全國各大城市紛紛加快地下管網(wǎng)的改造步伐，住建部更是提出，未來我國將每年改造污水等10萬公里以上地下管線，從源頭上防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)，讓城市不僅外表光鮮，更擁有堅(jiān)實(shí)的“內(nèi)在”。

02

排水模型生態(tài)伙伴

水字節(jié)科技以自主研發(fā)的排水引擎為核心，通過對現(xiàn)有排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，歷經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、離線調(diào)參、實(shí)時(shí)在線和數(shù)據(jù)分析四個(gè)階段，既可以快速演算和預(yù)測排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，又可以對受控設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，還可以深度分析模型數(shù)據(jù)，結(jié)合模型提供的智能診斷功能，進(jìn)行管網(wǎng)病害分析，為管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)提出科學(xué)的指導(dǎo)建議。

▲ 水字節(jié)實(shí)時(shí)排水模型平臺(tái)

特別聲明：

萬賓科技致力于城市生命線監(jiān)測儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，文中涉及軟件系統(tǒng)為水字節(jié)科技提供。

03

排水模型平臺(tái)特點(diǎn)

| 縱斷面分析

動(dòng)態(tài)演示縱斷面的水深、流速等變化，分析管道的排水能力、淤積、管徑、坡度等問題，為管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)提供精細(xì)化指導(dǎo)。

| 實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度

針對降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行上萬個(gè)模型演算，輸出最優(yōu)調(diào)度策略，如減少外排量、控制最大蓄水量、泵站功耗最小等。

| 排水設(shè)施數(shù)字孿生

通過少量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，演算出所有排水設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)并通過GIS地圖展現(xiàn)每個(gè)時(shí)刻的液位、流速、流量等狀態(tài)。

| 水力性能評估

該模塊通過水力性能指數(shù)，分析綜合、自身、順坡、逆坡HPI，評估管道的排水能力，指導(dǎo)管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)方針。

| 溯源分析

支持靜態(tài)、動(dòng)態(tài)溯源，分析上下游拓?fù)?，通過實(shí)時(shí)模型長期運(yùn)行監(jiān)測，查找雨污混接，管道瘀堵，節(jié)省資金。

福州水字節(jié)科技有限公司(簡稱水字節(jié)科技)，是以智慧水務(wù)算法研發(fā)和智慧水務(wù)平臺(tái)開發(fā)為核心業(yè)務(wù)的科技企業(yè)。公司聚焦排水引擎及排水實(shí)時(shí)模型研發(fā)，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)融入到排水領(lǐng)域，通過模型算法對排水系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化管理，全面提升水務(wù)管理的效率和安全，為促進(jìn)水務(wù)行業(yè)智慧化貢獻(xiàn)力量，著力建設(shè)成一家“小而美，精而?！钡目萍计髽I(yè)。

排水系統(tǒng)是城市運(yùn)行的安全中樞之一，與人民群眾的安全及幸福感緊密相連，已成為城市治理的重點(diǎn)，城市化加速建設(shè)，但排水系統(tǒng)落后，原有依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理、調(diào)度和運(yùn)營的難度越來越大，水字節(jié)科技的排水實(shí)時(shí)模型通過新一代信息技術(shù)與水務(wù)技術(shù)的深度融合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化、智能化的水務(wù)管理，降低運(yùn)維成本，使水務(wù)業(yè)務(wù)運(yùn)營更高效、管理更科學(xué)，構(gòu)建更安全的排水管網(wǎng)系統(tǒng)。

04

排水智能監(jiān)測儀器

如果實(shí)時(shí)模型平臺(tái)是人體的“大腦”，負(fù)責(zé)接收信息并作出決策，那么智能監(jiān)測儀器就是人體的“神經(jīng)末梢”，它們遍布系統(tǒng)的每個(gè)角落，敏銳地感知環(huán)境的細(xì)微變化，WITBEE?萬賓?通過在排水管網(wǎng)、城區(qū)易澇點(diǎn)、排放口和排水泵站等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布設(shè)自主研發(fā)的第四代城市生命線智能監(jiān)測儀器，建立覆蓋“源-網(wǎng)-站-廠-河”一體化的智慧排水監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的水位、井蓋異動(dòng)、流量、流速、水質(zhì)等動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，通過4G/5G無線通信傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)模擬、分析、比對，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，可以快速演算和預(yù)測排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為建設(shè)覆蓋排水基礎(chǔ)設(shè)施管理、業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)、輔助決策支持、應(yīng)急指揮調(diào)度的全業(yè)務(wù)信息化體系，實(shí)現(xiàn)城市排水業(yè)務(wù)全生命周期管理、全要素智能監(jiān)控、全過程統(tǒng)一調(diào)度，城市排水系統(tǒng)一體化管控、控源截污、提質(zhì)增效、防汛排澇等提供強(qiáng)有力支撐。

▲ 解決排水行業(yè)痛點(diǎn)

▲ 萬賓科技智慧排水監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖

05

排水監(jiān)測數(shù)據(jù)要素

水位數(shù)據(jù)

部署在排水管道、泵站、河湖、易澇點(diǎn)等關(guān)鍵位置的水位監(jiān)測儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄水位變化。

流量數(shù)據(jù)

流量數(shù)據(jù)是反映排水系統(tǒng)輸送能力的重要指標(biāo)。通過流量監(jiān)測儀等監(jiān)測設(shè)備，可以獲取管道、泵站進(jìn)出口的實(shí)時(shí)流量信息，有助于分析排水系統(tǒng)的負(fù)荷情況和運(yùn)行效率。

水質(zhì)數(shù)據(jù)

通過定期或?qū)崟r(shí)監(jiān)測排水中的污染物濃度、COD、氨氮、總磷、pH值、溶解氧等水質(zhì)關(guān)鍵指標(biāo)，可以評估排水的水質(zhì)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的污染問題，并采取相應(yīng)的處理措施。

設(shè)施工況數(shù)據(jù)

對農(nóng)村分散式污水處理站、排水設(shè)備(如泵站、閥門、格柵等)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。這些設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行時(shí)間、故障報(bào)警、維護(hù)記錄等，對于確保排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和及時(shí)維護(hù)至關(guān)重要。

相鄰空間氣體數(shù)據(jù)

通過燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰空間安裝可燃?xì)怏w監(jiān)測儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測排水管網(wǎng)內(nèi)可燃?xì)怏w泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

井蓋數(shù)據(jù)

部署在重點(diǎn)布防路段、有毒有害氣體風(fēng)險(xiǎn)高的管網(wǎng)、易澇區(qū)和深井等節(jié)點(diǎn)井蓋報(bào)警和水浸。

06

結(jié)語

城市排水系統(tǒng)的智能化升級是城市邁向高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路，它不僅關(guān)乎城市運(yùn)行的安全與效率，更是提升居民生活質(zhì)量、保障生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。通過萬賓科技在智能監(jiān)測硬件領(lǐng)域的深厚積累，結(jié)合水字節(jié)在實(shí)時(shí)排水模型的創(chuàng)新優(yōu)勢，雙方攜手構(gòu)建了一個(gè)從前端數(shù)據(jù)采集到后端智能分析與決策支持的全鏈條解決方案，為城市排水系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。