网波智慧排水二三维一体化平台在城市排水提质增效方面的应用研究

陈铜和，唐晏平

（上海网波软件股份有限公司，上海，200090）

摘要：为了在城镇化推进背景下，提升排水防汛的智能化与协同治理能力。通过智慧排水综合监管系统建设，对排水设施数据管理、运行监测、巡检养护、管网检测等排水防汛应用实现了数字化赋能，为筑牢韧性城市建设和管理决策提供信息化支撑。

关键词：智慧排水、数字孪生、缺陷评估、AI识别

1项目背景

在城镇化推进背景下，城市空间结构不断演化，极端气候频发叠加基础设施老化，使排水系统运行面临复合性挑战。市政设施养护工作粗放，导致养护效率低下；雨污水管网混接问题给城区水环境治理带来极大困扰^[1]。传统排水模式在信息响应、系统协同及应急处置等方面暴露出显著瓶颈，难以满足现代城市的精细化治理需求。近期，为深入贯彻落实《中共中央办公厅、国务院办公厅关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》，住房城乡建设部会同有关部门制定了《贯彻落实

在此背景下，智慧排水综合监管系统作为融合物联感知、数字孪生、AI识别等技术的新型解决路径，已成为推动城市水安全、水环境系统韧性提升与管理模式转型的重要支点，对管网隐患进行预测预判，运用三维可视化分析技术，实现排水管网信息集成、建模、交互性分析、问题识别等应用，为实现排水管网数字化、精细化、智慧化管理奠定基础^[2]。

2建设需求

2.1 排水运行监测

通过集成管网运行、水质水量、泵站运行、雨量等实时数据，全面支撑排水管理业务工作，建立排水相关数据的更新机制，实现排水监测信息的动态管理，根据管网拓扑关系划分诊断分区，并布设监测点以覆盖各分区，确保监测数据的代表性和系统性，能够对排水系统运行状况进行动态实时监测，利用实时监测数据进行污染排放预警溯源、管网健康问题隐患问题、内涝风险治理等业务，提升“预警-分析-应急响应”联动能力^[3]。

2.2 高效管理与运维

通过分析历史数据和实时数据，预测排水管网故障和维护需求，合理制定巡查养护计划，实现对排水管网的高效管理和运维^[4]。

2.3 系统诊断与评估

将管网运行监测分析与CCTV检测相结合，建立排水管网动态监管诊断新模式。系统动态模拟管网水位、流量变化趋势，与实测数据比对分析管网缺陷隐患，评估其严重程度，结合CCTV检测视频定位病灶点^[5]。

3技术路线

智慧排水综合监管系统的总体结构主要由实体监测对象、硬件资源层、数据接入层、数据集成层、基础服务层、业务应用层、系统表现层以及用户层组成。业务应用层设计采用“耦合小、内聚大”原则设计，满足不同用户群体按照业务管理需求对系统进行扩展和完善。

3.1 GIS集成技术

利用地理信息系统(GIS)来映射和管理地下管网的地理数据，便于进行空间分析和规划。同时集成物联感知监测数据，将动态数据与静态数据融合，实时跟踪管网状态，快速定位管网异常点。

3.2可视化分析技术

通过三维可视化技术，可以将地下排水管网以直观的方式展现出来，使得管理者能够清晰地看到整个管网的布局和结构。利用三维模型，可以进行水流模拟和排水能力预测，帮助分析在不同情况下管网的表现。

3.3管道缺陷AI识别

管道缺陷的识别需要地理空间数据、设施基础信息数据、视频检测数据。通过三类数据的叠加，实现管道数据的空间匹配，结合AI视频识别出管道的缺陷及缺陷的位置，再结合缺陷等级模型的分析，对缺陷管道实现分级分类，按照系统修复养护阈值等级设置进行缺陷管道的智能化分析

3.4业务流程组件封装技术

运用业务流程组件封装技术将排水管网巡查、养护、维修等业务中的特定功能封装成独立、可重用的组件，通过输入输出接口实现数据流和业务流交互，提升业务流程的灵活性和可维护性。

4平台应用亮点

一张图可视化展示：提供排水设施污水厂、泵站、管网“一图总览”，包括污水厂、泵站、管网地下空间分布展示、管网基础信息查询、管网拓扑关系分析、横断面分析、纵断面分析、管网隐患分布、维护和修复记录等，“一张图”了解管网全貌。

一张图展示

管网数据维护管理：管网数据维护管理是完善水务数据底板、确保管网系统长期稳定运行的关键环节，可实现管网数据在线编辑、数据纠偏、管网绘制、图层保存等功能，可对管网设备进行数据统计对比、轨迹分析，通过数据与空间位置的结合，实现管网数据的校准和维护管理。

在线绘图

运行监测分析：结合GIS、报表、看板等形式，对污水处理厂、泵站、调蓄池、管道等进行运行工况及感知设备的在线监测，包括积水监测、水位监测、雨量监测、水质监测、设备运行状态监测等，提供数据空间定位、信息查询、统计分析、导出等功能。点击看板中任意要素，均可在地图中联动展示其定位分布、监测详情、趋势图表。一旦监测到异常情况，立即发出预警提示。通过对运行监测数据深入分析，识别管网外水入侵、雨污混接区域，评估管道内污染物沉积和衰减情况，为管网维护长效管理提供依据。

污水溯源分析

巡检养护长效管理：为确保管网在整个生命周期内的安全、可靠、高效运行，提供“巡检单元划分-巡检计划制定-人员现场巡检-巡检问题上报-问题处置-问题交办-问题反馈处理”等全流程、规范化排水巡检管理服务，可按照管理要求制定管网巡查计划，定期对管网进行检查和检测，及时发现并解决问题；基于巡查和检测结果，实施预防性维护策略，减少突发性故障和事故；并实现巡查维护的过程跟踪、结果分析、成效评估。

管网检测管理与缺陷AI识别：基于AI视频识别在管道检测中的应用，通过对管道检测的视频采集、AI识别、缺陷等级分类、问题工单流转、可视化展示等全过程管理，实现市政排水管道检测的信息化、可视化、智能化管理。利用数学模型和在线监测数据，模拟管网水位、流量变化趋势，与实测数据比对分析管网缺陷隐患区域，下发管网检测任务。通过CCTV检测定位管网缺陷点，评定管道功能性缺陷、结构性缺陷等级，并记录检测过程中所有数据，通过深入分析检测结果，为管道养护和修复提供参考依据。

管网检测结果评估

参考文献

[1]曾焱,程益联,江志琴,李暨.“十四五”智慧水利建设规划关键问题思考[J]. 水利信息化, 2022(01): 1-5

[2]徐科威,王佳,李怀波,等.智慧化城市排水管网信息系统建设研究[J].智能城市，2023,9(02),102-105.

[3]成浩科,张亚洁,张浩,等.基于排水管网在线液位监测的管网运行状态诊断[J].中国给水排水,2024,40(10):107-113.

[4]闫明,王红武,刘志刚,等.城镇排水系统运行效能评价指标体系的构建与研究[J]. 环境工程学报, 2023, 17(10): 3124-3136.

[5]刘沛.CCTV及QV技术在城市雨污水管网摸排检测中的应用[J]. 水利科学与寒区工程. 2023,6(01)

作者简介：陈铜和，男，中共党员，硕士研究生，高级工程师，主要从事智慧水务信息化规划、顶层设计、软件平台研发等工作，通讯地址：上海市杨浦区隆昌路619号8号楼北区C13室，联系电话：13917397459，邮箱：chenth@wavenet.com.cn