排水工程建設信息管理平臺的設計思考

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摘要:為構建集運維、調度和監測預警為一體的智能化排水工程信息管理服務平臺，文章通過分析排水工程現狀問題和動態監測原理，針對相關問題，提出排水工程平臺設計構造、功能和智能化預警管理平臺的設計構想和應用實現。結果表明:排水工程信息管理平臺在不同區域內具備綜合管理、數據分析、風險評估、監測預警等信息化服務功能。其平臺提升了精準決策能力、人員調度、管理能力，對加速區域經濟發展和環境安全保護有重要意義。

關鍵詞:排水工程;信息管理;系統架構;設計;測試實現

城市排水行業與人們生活緊密相關，是公用事業中最重要的基礎設施產業之一，是保障城市可持續發展的前提，是提高城市化水平和人們居住環境質量的重要標志。排水系統不僅可將一個鄉村嚴重污染區域內的生產廢水和居民生產生活產生的污水及時收集和輸送，同時還能提高污水治理高效性，有效避免廢水直排河流對水資源環境污染［1］。目前國內外已將排水工程稱之為水工業中必不可缺的系統工程之一，并且已高效利用排水管道系統合理回收生產廢水及生活污水。例如，當前各國通過合理水資源管控，以相關法律政策措施和手段利用、處理水資源，合理使用、合理改善水源污染等;美國等構建地表回灌排數系統，強化水資源利用效率［2-3］。然而，相比較國外，我國的排水行業在改革開放后才逐漸發展普及起來，其工程設備、工程制度、規劃設計［4］、管控以及安全、經濟、科學的排水工程信息管理平臺成熟度不足，因此建立完備的排水工程建設信息管理平臺顯得尤為重要。本文針對嚴峻的水資源管理調控等問題，提出以構建科學化、經濟化、安全化、重復利用化、低污染化的智能排水信息管理平臺，通過分析平臺組成單元、功能、監測預警管控、社會經濟化效益、生態環境化效益等方面，優化鄉村區域、城市區域、農業經濟帶區域等排水管道系統，并通過信息管理平臺采集、分析、處理不同區域內生活用水、生產污水、自然用水等方面數據資料信息［5］，一方面有效實現區域內不同類型水資源合理調度分配，改善區域內水環境質量安全，另一方面通過智能信息化平臺輔助日常業務工作，達到水資源實際監管到位、責任劃分明確、過程資料追溯留痕、優化管理模式等目標，進而為水資源合理管控、科學統籌、生態環境保護和持續發展創造有利條件。

1排水工程重要性和現狀分析

1.1排水工程動態監理重要性分析

當前，隨著城市、鄉村的快速經濟發展和工程基礎設施不斷完善，不同類別的排水管網在鄉村、城市、工業區等重點管控區域中逐步建設完善，并依據排水功能形成動態循環排水分布，結果如圖1所示。通過圖1可知，排水工程動態循環主要分為積水前－準備、積水中－監測預警、積水后－管網排水等方面，相比較數字化管理平臺的智能管理，傳統排水工程在3個階段中，水利資源資料收集存在滯后性、缺失性、缺乏科學管理、高效管控等手段［6］。在進行排水工程管理時，由于基礎排水設施無法統一規劃，且運營情況復雜，易造成監控、養護、規劃管理等過程中排水信息不充分，排水難，經濟消耗大等現象。因此，在探索分析排水工程循環動態重要性后，為提升不同區域內(尤其以農村水資源高污染等地為重)排水、排污能力反應效率，本文通過構建新型智能化管理平臺，開展鄉村、城市及重點區域內排水工程的實時動態監測，及時掌握不同區域中排水管網動態運行情況，合理規劃排水方案，備案排水緊急處理能力等，通過區域數字化信息與地理信息技術(GIS)相結合構建排水工程信息管理平臺進行區域水源調查、分析、研判等數據設計分析后，實現區域內水資源規劃、合理排污的科學管理和系統決策。

1.2排水工程劃分及現狀管理模式分析

本文為實現科學、經濟地規劃、統籌和分配水資源，針對排水工程層級精準劃分進行探索，結果如圖2所示。通過圖2可知，目前排水工程劃分為排水節點、管線、收納區域等3大層級機構。其中，排水管線主要以明渠、雨水管線、污水管線、雨、污合流線路為主，根據不同水源類型分布區域，布設相應管線進行水資源收、排、處理等過程，同時合理的布置有效地提升了區域水資源監控和生態環境保護;而排水節點以閥門、檢查井和排水泵站為主體構成，其檢查井多設置與排水、通訊、油氣等管道交互處，一定程度上實現了安全及時檢查管控等功能效益，而排水泵站多設置于排水階段中，有效地提升了排污、引流等作用［7］。相比近年來，排水工程管理模式逐步多樣，并逐漸形成了以數字化、智能化、安全化為主體的信息管理平臺［8］，以此通過采集的海量數據信息，為排水決策、方案設計、優化調節、低污染排放提供了數據依據，不僅使排水工程更好地服務于居民生產生活，而且優化了城市、鄉村的生態環境建設、水資源質量管理，有效提升區域經濟良性發展和生態環境安全，

2排水工程信息化管理平臺構建

2.1信息管理平臺構建設計原理

現在，計算機技術以其數字化、智能化等顯著優勢被廣泛應用在排水工程信息管理中，而本文為滿足現代化城市、鄉村的智能化、高效化排水管理需求，通過互聯網技術、地理信息系統技術(GIS)、人工智能識別技術、數字化統一控制技術構建集設計、規劃、決策、信息采集、業務調研、聯動指揮、線上審批于一體的綜合智能化排水管理平臺體系，使該管理平臺體系不僅能滿足排水系統化、有機化和科學化管理，而且能實現區域水資源信息聯動(包括信息傳遞、分析、處理、測評等過程)。其次，在整個排水工程信息管理系統設計構建后使其基本滿足以下基礎條件:①在不同區域內，實現對城市、鄉村排水工程系統數據進行實時動態監測和決策統一調度等，對排水節點中檢查井、閥門和排水泵站進行監測預警和全自動遠程控制;②通過排水信息管理平臺，及時收集排水系統功能特征、水資源數據特征、動態監測特征等，同時在平臺進行采集數據分析、處理等過程，進而構建排水工程信息管理數據庫，實現對區域內水資源、排水系統的優化調度過程;③通過智能化排水信息管理平臺，構建排水工程動態化監測控制中心，及時通過信息數據資料、監測預警信息分析水情，及時預案，提高決策精度，提高信息化服務水平。

2.2信息化管理平臺結構及功能分析

為更精準地解譯排水工程信息化管理平臺設計，準確掌握信息化管理平臺結構及功能特征，本文對排水工程系統結構及功能進行具象分析，其信息管理平臺結構如圖3所示。通過圖3可知，排水信息化平臺總體分為3大部分:①排水工程數據獲取、監測預警分析、工程排水巡查、應急管理、排水工程效益評估等8個子系統。其中，不同子系統根據功能和內容進行相應識別，如監測預警子系統中，排水信息化平臺對水資源運行動態進行監測和數據資源獲取，通過水位信息、水流量異常信息、設備異常等信息進行監測預警報警、故障檢測報警等，實現了對區域設備工況，重點排查區域數據信息探查和動態的及時監測;②具體分析了排水工程信息化管理平臺中數據訪問編輯、地理位置信息獲取、管理與圖顯、模擬動態結果分析等基礎管理平臺，其中，不同基礎平臺負責管理對應系統功能，如網管理關系分析及數據訪問編輯中，有效提升了排水平臺網絡安全性能，外部系統設置嚴格的入侵打擊措施，內部系統通過用戶信息、賬號服務密碼、訪問局限性等將關鍵資源數據信息加密處理，不僅保障了數據被入侵盜竊的可能，提升了安全等級，而且確保了排水系統安全、可靠、穩定的運行過程。③建成排水工程數據綜合服務中心，通過排水信息管理平臺的各級基礎平臺和子系統功能，獲取不同區域內海量水資源信息數據，實現了排水系統的遠程控制、提高了排水工程調度決策能力。

2.3信息化巡查監測預警

全面掌握排水工程信息管理平臺污水管控、生產運營的信息化運行監測預警情況，對合理制定排水規劃措施、環境保護措施、經濟效益評估等方面有重要研究意義。在此基礎上，本文通過對排水工程信息化工作巡查預警進行科學且全面的分析，其巡查應急預警工作結果如圖4所示。通過圖4可知，應急報警服務主要以巡查監測端口與預警服務端口共同協調實現，排水工程管理平臺依據網格信息劃分，匯總巡查人員監測的工程基本信息，并通過管理平臺制定完整的巡查計劃報備、區域劃分、任務獲取、巡查、情況匯總、上傳等過程。隨后通過排水工程信息管理平臺對信息分析、處理，對比分析后決策區域信息是否應急報警。該系統過程充分通過智能化信息管理平臺在線監測、網格劃分區域巡查等方式，實現排水工程水資源實時動態信息、基礎設備信息的可視化管理和應急決策服務，極大地提升了排水工程運行安全性，保障了社會經濟和生態環境的穩定性。

3排水工程信息管理平臺實現及應用效果分析

3.1管理平臺系統實現

排水工程建成實現后，其平臺系統運行環境安全和配置參數分析見表1，通過表1可知，信息管理平臺存在管理開發工具中，具備數據庫資源、C++語言程序設置，在應用服務環境中，實現了完整數據庫系統化和搜索引擎系統，極大地提升了排水工程信息數據分析、比對能力，實現了信息管理平臺優質化、科學化、精準化服務的基本宗旨。

3.2實際應用效果分析

3.2.1社會、經濟效益分析

城市、鄉村的排水工程建設、維護和管理等過程不僅實現了排水工程在管理中的科學性、及時性和全面性，而且其信息化管理平臺建設及實現過程對社會、經濟效益增長有極為關鍵的作用。在社會效益方面中，首先排水工程信息化平臺構建滿足了居民、政府、主管部門等社會價值，其一方面立足居民生活，有效保障了生活安全，降低了安全風險隱患，另一方面立足于政府，通過海量數據分析、在線聯動審批、安全、質量、人員等管理等操作，實現了精準決策服務，社會事業、人員等安全，同時能及時掌握現場動態，降低洪汛災害等;其次排水工程信息管理效益提升，排水一體化管理通過信息平臺采集分析數據、整合信息綜合治理和優化調度，通過一體化排水工程信息管理平臺服務不僅提高了人員、部門、數據間的協調配合，增加了工作效益，而且智能化服務體系優化調配，數據計算結果準確，優化了傳統排水工程建設管理中操作不規范、不到位的現象;最后排水工程信息管理平臺以自身存儲的信息標準，規范了水資源信息采集中不協同的現象，同時信息化管理平臺提升了數據資料交互、共享等程度，提升了信息管理平臺運維效率，極大地降低了人工成本、經濟成本的損耗。

3.2.2生態環境效益分析

目前在鄉村區域中，傳統排水工程數據量差、設備不完善、管理不到位、監測預警機制尚未構建，致使農村區域中農業面源污染排水資源大量流失，不僅造成社會經濟的大量損失，而且嚴重侵害了當地生態環境健康。相比較，基于統一、科學、規范的排水信息管理平臺，及時針對排污現象進行數據檢測、分析、控制和警示報警服務，同時合理的設施體系實現了污水排放統一化，明確了排管網職能，降低了泄露等風險，在區域內部有效改善了水體質量安全，保障區域生態環境綜合效益健康，通過排水工程信息管理平臺的科學、統一的建設實現了經濟、生態環境效益、安全和信息化管理制度、質量的穩步提升。

4結論

本文通過排水工程信息管理平臺在實際社會效益、經濟效益應用實現中，針對現階段排水工程現狀、服務重要性以及智能化排水工程信息管理平臺設計構造、基本服務功能和區域監測預警系統功能等重點內容開展相關分析，得到以下基本結論:(1)智能化排水工程信息平臺的構建有效實現了區域內水環境保護、區域環境質量研判等，同時所構建的排水工程信息管理平臺在不同區域內具備服務管理、數據分析、風險評估、監測預警和決策分析等一體化智能信息服務功能;(2)排水工程信息化管理平臺的實現提升了精準決策能力、人員調度/管理能力，有效保護了區域生態環境健康、社會健康和經濟發展健康。

作者：鐘亮 單位：廣州市南沙區磨碟頭工程管理所