實時排水模型：城市生命線的智能監(jiān)測與預測、感知與認知

城市管網不僅是城市的里子，也是城市的生命線和血管。排水管網是決定一個城市健康程度至關重要的一環(huán)，然而因其在地下隱蔽性強，復雜多變，整治困難，一旦出現問題會影響到整個城市系統(tǒng)的正常運行。

近日，住房城鄉(xiāng)建設部等5部門發(fā)布《關于加強城市生活污水管網建設和運行維護》的通知，提出要推進城市污水管網整治攻堅行動，實施“一廠一策”系統(tǒng)化治理，構建城市排水管網“一張圖”，加快管網修復改造和空白區(qū)整治，全面消除污水直排入河，推進雨季溢流污染控制。

▲ 關于加強城市生活污水管網建設和運行維護的通知

01

建設背景

當前，各地住房和城鄉(xiāng)建設部門積極謀劃，大力推進基于信息化、數字化、智能化的新型城市基礎設施建設，為大數據、人工智能、物聯(lián)網等前沿技術提供廣闊的應用場景和創(chuàng)新空間，助力經濟穩(wěn)步增長，推動城市高質量發(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。然而，隨著城市的發(fā)展，排水需求增長、管網規(guī)模擴大、地下空間愈加龐雜，面臨著排水系統(tǒng)不完善、管道老化、淤積嚴重、漬水內澇、水環(huán)境污染等問題。

為解決排水管網存在的問題，全國各大城市紛紛加快地下管網的改造步伐，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險，讓城市不僅外表光鮮，更擁有堅實的“內在”。

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，通過對現有排水管網數據進行建模，歷經數據預處理、離線調參、實時在線和數據分析四個階段，既可以快速演算和預測排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，又可以對受控設備進行優(yōu)化調度，還可以深度分析模型數據，結合模型提供的智能診斷功能，進行管網病害分析，為管網養(yǎng)護提出科學的指導建議。

▲ 水字節(jié)實時排水模型平臺

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

排水模型平臺特點

| 縱斷面分析

動態(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，為管網養(yǎng)護提供精細化指導。

| 實時優(yōu)化調度

針對降雨預報進行上萬個模型演算，輸出最優(yōu)調度策略，如減少外排量、控制最大蓄水量、泵站功耗最小等。

| 排水設施數字孿生

通過少量的監(jiān)測數據，演算出所有排水設施的實時狀態(tài)數據并通過GIS地圖展現每個時刻的液位、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，分析綜合、自身、順坡、逆坡HPI，評估管道的排水能力，指導管網養(yǎng)護方針。

| 溯源分析

支持靜態(tài)、動態(tài)溯源，分析上下游拓撲，通過實時模型長期運行監(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)，是以智慧水務算法研發(fā)和智慧水務平臺開發(fā)為核心業(yè)務的科技企業(yè)。公司聚焦排水引擎及排水實時模型研發(fā)，將物聯(lián)網、云計算、大數據、人工智能、數字孿生等技術融入到排水領域，通過模型算法對排水系統(tǒng)進行精細化管理，全面提升水務管理的效率和安全，為促進水務行業(yè)智慧化貢獻力量，著力建設成一家“小而美，精而專”的科技企業(yè)。

排水系統(tǒng)是城市運行的安全中樞之一，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，城市化加速建設，但排水系統(tǒng)落后，原有依靠人工經驗進行管理、調度和運營的難度越來越大，水字節(jié)科技的排水實時模型通過新一代信息技術與水務技術的深度融合，實現動態(tài)化、精細化、智能化的水務管理，降低運維成本，使水務業(yè)務運營更高效、管理更科學，構建更安全的排水管網系統(tǒng)。

04

排水智能監(jiān)測儀器

如果實時模型平臺是人體的“大腦”，負責接收信息并作出決策，那么智能監(jiān)測儀器就是人體的“神經末梢”，它們遍布系統(tǒng)的每個角落，敏銳地感知環(huán)境的細微變化，WITBEE?萬賓?通過在排水管網、城區(qū)易澇點、排放口和排水泵站等關鍵節(jié)點布設自主研發(fā)的第四代城市生命線智能監(jiān)測儀器，建立覆蓋“源-網-站-廠-河”一體化的智慧排水監(jiān)測系統(tǒng)，實現排水管網的水位、井蓋異動、流量、流速、水質等動態(tài)監(jiān)測數據采集，通過4G/5G無線通信傳輸到系統(tǒng)平臺，平臺通過實時的數據模擬、分析、比對，結合數字孿生技術，可以快速演算和預測排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，為建設覆蓋排水基礎設施管理、業(yè)務協(xié)調聯(lián)動、輔助決策支持、應急指揮調度的全業(yè)務信息化體系，實現城市排水業(yè)務全生命周期管理、全要素智能監(jiān)控、全過程統(tǒng)一調度，城市排水系統(tǒng)一體化管控、控源截污、提質增效、防汛排澇等提供強有力支撐。

▲ 解決排水行業(yè)痛點

▲ 萬賓科技智慧排水監(jiān)測系統(tǒng)架構圖

05

排水監(jiān)測數據要素

水位數據

部署在排水管道、泵站、河湖、易澇點等關鍵位置的水位監(jiān)測儀，實時監(jiān)測并記錄水位變化。

流量數據

流量數據是反映排水系統(tǒng)輸送能力的重要指標。通過流量監(jiān)測儀等監(jiān)測設備，可以獲取管道、泵站進出口的實時流量信息，有助于分析排水系統(tǒng)的負荷情況和運行效率。

水質數據

通過定期或實時監(jiān)測排水中的污染物濃度、COD、氨氮、總磷、pH值、溶解氧等水質關鍵指標，可以評估排水的水質狀況，及時發(fā)現潛在的污染問題，并采取相應的處理措施。

設施工況數據

對農村分散式污水處理站、排水設備(如泵站、閥門、格柵等)的實時監(jiān)測。這些設備的狀態(tài)數據，如運行時間、故障報警、維護記錄等，對于確保排水系統(tǒng)的正常運行和及時維護至關重要。

相鄰空間氣體數據

通過燃氣管網相鄰空間安裝可燃氣體監(jiān)測儀，實時監(jiān)測排水管網內可燃氣體泄漏風險。

井蓋數據

部署在重點布防路段、有毒有害氣體風險高的管網、易澇區(qū)和深井等節(jié)點井蓋報警和水浸。

06

結語

城市排水系統(tǒng)的智能化升級是城市邁向高質量發(fā)展的必經之路，它不僅關乎城市運行的安全與效率，更是提升居民生活質量、保障生態(tài)環(huán)境的關鍵。通過萬賓科技在智能監(jiān)測硬件領域的深厚積累，結合水字節(jié)在實時排水模型的創(chuàng)新優(yōu)勢，雙方攜手構建了一個從前端數據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)提供了強有力的技術支撐。