摘要：隨著城市進(jìn)一步發(fā)展，地面自然滯、蓄雨水能力降低，大量天然林地與農(nóng)田被不透水路面、房屋等替代，導(dǎo)致暴雨產(chǎn)流后在道路上快速行洪，積水不能及時(shí)排除會(huì)引發(fā)城市內(nèi)澇問題...

隨著城市進(jìn)一步發(fā)展，地面自然滯、蓄雨水能力降低，大量天然林地與農(nóng)田被不透水路面、房屋等替代，導(dǎo)致暴雨產(chǎn)流后在道路上快速行洪，積水不能及時(shí)排除會(huì)引發(fā)城市內(nèi)澇問題。部分老城區(qū)采用合流制排水系統(tǒng)，常因管理不善造成各種各樣的管道病害，直接影響正常的排水功能。進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新時(shí)期，城市排水系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)摒棄盲目提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的思路，在城市建設(shè)方面融入海綿城市的建設(shè)理念，配套規(guī)劃和設(shè)計(jì)智慧排水系統(tǒng)。目前，這方面的研究尚缺乏成熟的理論和實(shí)證分析，應(yīng)對(duì)其進(jìn)一步深入探討。

1、海綿城市與智慧排水系統(tǒng)概述

海綿城市可以對(duì)過量雨水進(jìn)行吸納和回收利用，這一過程與海綿的性質(zhì)類似。與傳統(tǒng)的粗放式城市設(shè)計(jì)建設(shè)不同，海綿城市的設(shè)計(jì)和建設(shè)更側(cè)重于精細(xì)化，力求更好地模擬自然水循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的資源化利用，為環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。海綿城市中的智慧排水系統(tǒng)可以對(duì)排水系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)反映排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)調(diào)度排水設(shè)施。通過數(shù)據(jù)整理可以反映海綿城市的建設(shè)成果，為城市水資源、水環(huán)境和水安全的后續(xù)階段評(píng)估和改善工作提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有效消除各部門間的信息溝通不暢問題，有效避免建設(shè)管理過程中重復(fù)工作。擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市與傳統(tǒng)意義上的海綿城市有一定區(qū)別。在信息獲取方面，擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市能夠收集更全面系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，避免傳統(tǒng)海綿城市數(shù)據(jù)信息獲取滯后的問題。在信息共享方面，擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各部門之間的信息實(shí)時(shí)反饋。在方案制定方面，擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市能夠通過大數(shù)據(jù)云計(jì)算、GIS技術(shù)等各種新技術(shù)進(jìn)行模擬運(yùn)行，確保決策更為準(zhǔn)確，有效突破經(jīng)驗(yàn)決策的局限性。在設(shè)施維護(hù)方面，擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市通過信息化平臺(tái)，對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除可能出現(xiàn)的故障或隱患，有效解決人工巡檢效率低的問題。

2、海綿城市智慧排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)內(nèi)容

2.1設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）GIS技術(shù)。智慧排水系統(tǒng)中涉及大量的地下管線，包含大量的空間和屬性信息，需要采用GIS技術(shù)的空間分析以及和網(wǎng)絡(luò)分析功能，實(shí)現(xiàn)排水管線的維護(hù)、巡檢和搶先調(diào)度，為智慧排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧排水系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的全面互聯(lián)，借助互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)通信的優(yōu)勢，及時(shí)傳輸和分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息，達(dá)到智能化決策的目的?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的支持，顯著解決各管理部門之間的信息孤島問題，進(jìn)一步提高工作效率和質(zhì)量。

（3）數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在智慧排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要采用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)建庫技術(shù)，包括聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫、Wrapper/Mediator中間件結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu)三部分。采用這種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，能夠提升數(shù)據(jù)查詢的效率和準(zhǔn)確性，方便添加局部數(shù)據(jù)之間的異構(gòu)。

（4）移動(dòng)終端技術(shù)。通過相關(guān)的App或小程序，工作人員可以使用移動(dòng)通信工具查看智慧排水系統(tǒng)的GIS地圖、管網(wǎng)管理、視頻監(jiān)控、水位流量監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)控、排水口監(jiān)控、養(yǎng)護(hù)和巡檢監(jiān)控等多項(xiàng)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的管理維護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地辦公，提高工作效率。

2.2泵站數(shù)據(jù)監(jiān)控及控制系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)泵站的自動(dòng)化控制，排水系統(tǒng)的各個(gè)泵站應(yīng)當(dāng)以PLC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，使用SCADA軟件對(duì)各個(gè)泵站進(jìn)行組網(wǎng)。通過查看軟件顯示信息，工作人員可以實(shí)時(shí)查看各泵站水位、水泵啟停狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等重要信息。該系統(tǒng)應(yīng)采用B/S結(jié)構(gòu)，確保能夠?qū)崿F(xiàn)畫面瀏覽、遠(yuǎn)程控制、歷史存儲(chǔ)和超限報(bào)警等功能，自動(dòng)生成周期性報(bào)表，以供工作人員查閱，有助于提高工作效率，解決以往人工環(huán)節(jié)的不足。排水系統(tǒng)中的泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行。

（1）對(duì)水泵的自動(dòng)控制。根據(jù)水泵的狀態(tài)、水位、電網(wǎng)狀況以及閘門位置等參數(shù)信息，合理確定泵站的工作數(shù)量和工作時(shí)間段，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保整個(gè)系統(tǒng)在節(jié)能高效的情況下運(yùn)行。自動(dòng)控制中，主要基于PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，避免出現(xiàn)某些水泵過度使用或閑置的情況。泵站運(yùn)行過程中，泵站的運(yùn)行參數(shù)會(huì)實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)調(diào)度指揮中心，指揮中心的監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)需要對(duì)泵站運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，必要時(shí)可以由指揮中心的工作人員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，確保泵站設(shè)備始終處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

（2）設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)控制。在系統(tǒng)中，必須配備完善的自動(dòng)保護(hù)功能，包括電氣故障保護(hù)、閥門開啟故障保護(hù)和自動(dòng)停機(jī)保護(hù)等，確保設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)停止運(yùn)行，避免故障影響其他設(shè)備。功能仍采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程控制功能，可以使用TCP/IP協(xié)議對(duì)距離較遠(yuǎn)的泵站進(jìn)行控制。基于上述系統(tǒng)的有機(jī)整合，運(yùn)用在線監(jiān)測、地理信息、雨洪和水質(zhì)模型、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，能夠?yàn)槌鞘兴w的治理和長期運(yùn)維提供有效的智慧化管理手段。黑臭水體管控系統(tǒng)主要包括河道或其他城市水體的基礎(chǔ)信息、水體治理情況、污染預(yù)警溯源、公眾參與等模塊，實(shí)現(xiàn)全流程管理、達(dá)到提升人居環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)。

2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)智慧排水系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)控，包括地道、閘口、水泵前池和高低壓室等地，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像，錄制的視頻信號(hào)通過無線寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸至調(diào)度中心，調(diào)度中心的工作人員可以根據(jù)視頻查看地道積水、閘口水位和泵站設(shè)備的運(yùn)行情況。

2.4氣象會(huì)商系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)智慧排水系統(tǒng)防范化了解水情的目的，智慧排水系統(tǒng)的調(diào)度中心需要與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T保持信息通信的暢通。強(qiáng)降水天氣來臨前，智慧排水系統(tǒng)的調(diào)度中心能夠與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T進(jìn)行會(huì)商，多方面采集和匯總最新的氣象信息，為城市智慧排水系統(tǒng)的調(diào)度和參數(shù)調(diào)整等提供重要依據(jù)。

2.5二維碼數(shù)據(jù)信息模塊

考慮信息化發(fā)展需要，為了滿足管理者更靈活高效管理排水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)施的需求，智慧排水系統(tǒng)的各個(gè)管控對(duì)象均可配置二維碼標(biāo)識(shí)。在實(shí)際使用過程中，操作人員通過使用手機(jī)掃描設(shè)備標(biāo)注的二維碼，查看相應(yīng)設(shè)備的基本信息、操作規(guī)程和操作注意事項(xiàng)等，有助于提高排水系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和運(yùn)行管理水平。在這種模式下，需要對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行維護(hù)時(shí)，只在控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)操作，不需要更換設(shè)備的二維碼標(biāo)識(shí)。廣大市民也通過這個(gè)模塊，上傳設(shè)施異常、安全隱患、故障等信息，便于管理者及時(shí)處理公共服務(wù)端的信息交互，有助于提升市民的滿意度。