徐州市高新区智慧水务信息平台建设探讨

陈铜和，唐晏平

（上海网波软件股份有限公司，上海，200090）

摘  要: 随着城市化进程的加速，城市水污染成为面临的挑战，对人类健康和生态系统构成了严重威胁。智慧水务通过集成信息技术、物联网和大数据分析等先进技术，为城市水污染控制提供了新的思路和方法。通过搭建智慧水务平台，建设一个涵盖排水设施管理、排水运行监管、移动巡检养护、管网检测缺陷管理等多个方面的综合管理平台，构建的厂站网河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、直观、实时的管网管控一张图，对排水管道病害检测报告能够进行可视化管理，同时能够实现排水设施数字化、运行状态在线化、运维管理智能化，全面提升城市排水系统的智能化管控水平。

关键词：智慧水务;信息化建设;运行监管;指挥调度

1引言

习近平总书记强调的“绿水青山既是自然财富、生态财富，又是社会财富、经济财富”^[1]已成为水环境建设的方向和指针。随着国家全面推进生态文明建设步伐的加快，信息化建设成为实施水环境精准治理的重要技术手段^[2]。随着信息技术的快速发展^[3-4]，各地智慧水务大数据管控平台（以下简称“智慧水务平台”） 建设逐步发展，如何充分融合智慧水务与日常水务工作，最终在水环境、水安全方面起到实际助推作用是当下建设过程中值得思考的问题^[5-7]。本文以徐州市高新技术产业开发区为例，探讨了智慧水务在水务管理方面的实践与应用，并搭建了智慧水务平台，建设一个涵盖排水设施管理、排水运行监管、移动巡检养护、管网检测缺陷管理等多个方面的综合管理平台。构建的厂站网河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、直观、实时的管网管控一张图，对排水管道病害检测报告能够进行可视化管理，同时能够实现排水设施数字化、运行状态在线化、运维管理智能化，可全面提升城市排水系统的智能化管控水平。

2建设内容

1）构建排水数据底座，数字资产“一图总览”。通过水务设施数据调查，构建高新区相关的污水厂、泵站、管网、排口、截流井、调蓄池等水务设施的汇聚一张图。

2）构建物联感知体系，水务设施“一网感知”。采用ES 集群和协议网关负载均衡等大数据技术，建立物联统一接入平台，提高海量数据存取效率，实现对排水设施的远程监视和自动控制。

3）建立智慧管理平台，业务应用“一屏智管”。充分利用新一代信息技术，采用微服务架构模式，建立水质提升、养护监管、行业监督、防汛应急等管理体系，实现从排放水源到受纳水体的全周期智慧水务综合管控。

4）建设移动互联App，现场业务“一机掌控”。利用移动互联技术开发排水管理移动端应用，实现水务业务管理服务的随时随处可用，提供设施查询、运行监测告警、移动巡检养护、事件上报处置等功能。

3总体设计

系统架构设计遵循SOA理念，采用“六横两纵”的结构，“六横”即智能感知层、网络支撑层、数据中心层、服务平台层、智慧应用层和终端用户层；

“两纵”即标准规范体系和安全保障体系 （图1）。智能感知层包括雨污水管网井室内的液位（或流量） 感知、截流井和河道排口的液位感知、无人值守泵站各类运行数据感知、一体化泵站各类运行数据感知、各类设备能耗感知以及各种环境的视频监控信息等。网络支撑层解决信息资源网络与硬件支撑问题，包括基础环境、网络环境、机房环境和物联网，基础环境即计算、存储、网络、安全资源池，网络环境即电子政务内网、互联网、移动互联网。数据中心层包括基础地理数据、管网和设备设施的地理空间数据、各类实时监测数据、泵站运营调度数据、视频监控数据和能耗监测数据以及系统运行所需要的管理数据，采用空间和属性相结合的空间数据库统一存储，清疏检测和管网修复成果采用非结构化文件的方式存储。服务平台层提供智慧服务应用，包括数据服务、专题服务、消息服务，通过运维管理实现服务监控、权限管理与安全管理。智慧应用层面向水务管理部门用户提供与排水管理相关的应用服务，包括智慧水务一张图、排水设施GIS管理、排水运行监管、巡查养护管理、管网检测缺陷管理等，对各智能化子系统进行集中统一界面管理、统一数据查询、统一资产设施和统一业务流程管理。终端用户层反映平台主要用户和使用形式，包括PC端、移动端和监控大屏。标准规范体系包括确保系统长效运行所需的配套数据规范和管理制度。安全保障体系涉及平台各层次的安全，同时需要建立安全支撑环境和安全管理制度。

图1

4功能设计

智慧水务平台以排水数据中心为基础，通过GIS技术，基于J2EE平台规范和SOA的Web服务技术，开发了一张图展示、排水管网设施管理、巡检养护管理、管网检测及内涝应急管理等多方面的应用。

（1）水务一张图（综合监管大屏）

以“数字+图形+地图”多维组合方式构建综合监管平台，平台左右两侧以仪表盘的形式展示污水处理厂、泵站、管网等排水设施以及感知监测点位、预警点、工单等数量及分类占比图，可点击进入各项业务的具体详情页面。

中间地图显示主要污水设施和监测信息分布，以图层形式对各类接入信息实现分图层展示，同时能够联动大屏两侧数据实现同步关联展示。支持用户对大屏监管地图的全屏、收缩、图层切换、放大、缩小、地图定位等操作。

图2

（2） 排水设施GIS管理

可以实现管网数据的检查整理入库、出图打印等功能，主要包括标准库管理、普查数据导入、管网数据拓扑检查、设施编辑数据统计功能、空间分析功能、打印输出、数据动态更新等功能。

在管线统计方面，系统能够提供多种数据统计方式，以满足用户的不同需求。 如：管点数量分类统计、管线长度分类统计、按管线材质统计、按管径统计、按建设年代统计、按权属单位统计、按所在道路统计等。

（3）排水运行监管

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。

（4）巡检养护管理

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。巡检管理人员利用地图工具划分不同的巡检单元片区，制定年月巡检计划，并将巡检计划与任务下发给不同的片区与相关责任人，巡检人员在接收到巡检任务之后进行巡检并对巡检过程中发现的问题通过APP进行问题上报，巡检管理人员通过PC端系统对上报问题进行逐一处置、交办，再由相关责任人进行整改处理并将整改结果上传到系统，最后由巡检管理人员给出反馈意见。为了使管理者能清晰、准确了解排水设施巡检的整体情况，系统将提供数据可视化图表功能，将排水设施情况、问题上报情况、数据上报情况、人员巡检情况、人员签到情况等以统计图表的形式直观展示，并提供不同的筛选条件可供查询不同组合状态下排水设施巡检状况。

（5）管网检测缺陷管理

提供全面的排水设施健康档案可视化管理，能够实现对在管网深度排查中的检测评估成果档案数据管理，对检测过程中的原始检测测量数据，如CCTV、QV 等排水管道检测视频、图片、评估分析报告等资料数字化存储、集成展示和统一管理，实现对排水管道病害检测报告的可视化管理。缺陷管理能够对工程检测过程中评估的缺陷信息进行管理，根据提交的检测数据查看道路下排水管道的缺陷数量和健康度信息，还能够查看道路下排水管道的缺陷列表和详细的缺陷信息。

为提升城市排水管网缺陷检测效率并降低成本，本系统采用基于AI模型算法的排水管网缺陷自动识别方案，不仅实现了高精度的缺陷识别，还具备单张图片识别、批量识别、视频实时输出识别、关键帧识别等多种实用功能，适应不同检测场景的需求。

5总结

“智慧水务”平台系统的构建和关键技术的应用是水务产业转型升级的必然选择，也是推动水务行业创新发展的关键举措。通过“智慧水务”平台系统，不仅可以提升水资源利用效率，提高水环境质量，还能有效保障人民生活用水的安全，促进水务行业的健康可持续发展。未来，随着信息技术的不断发展，智慧水务领域将迎来更多的挑战和机遇，因此还需要持续加强对新技术的应用研究与分析，并结合实际需求，不断推动智慧水务系统的创新与完善，以实现水资源的可持续利用和科学管理，从而提供更加可靠的水务保障。

参考文献：

[1]  袁家军，发挥“绿水青山就是金山银山”理念发源地独特优势勇当笃学践行习近平生态文明思想的排头兵[J]. 环境与可持续发展，2022，47(2):15-20

[2]  谢智龙，刘中伟.构建监管严格的河湖管理保护机制[J]. 中国水利，2022(10):9-11

[3]  常松. 基于GIS技术的智慧水务平台应用研究[J]. 测绘与空间地理信息，2022，45(7):85-87

[4]  李静芳，黄士力，洪敏慎等. 水务数据云平台框架设计综述[J]. 上海水务，2019(1):61-64

[5]  王晓辉. 信息化思维下深圳市智慧水务建设思考[J]. 水利信息化，2019(4):68-72

[6]  雷代银，黄庆令，韩君等. 基于“空天地一体”的智慧水务平台[J]. 四川水利，2023，44(6):153-156

[7]  李亚平，孙晓玮. 基于3S技术的绿色生态屏障区动态监测体系研究:以天津市绿色生态屏障区为例[J]. 测绘通报， 2021(4):17-21

作者简介：陈铜和，男，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