精细化管理：南京鼓楼区城市排水系统的新模式

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本文内容摘自《中国测绘》2020年第6期

01

背景

为响应国务院发布的《水污染治理行动计划》，南京市人民政府于2016年印发《全市黑臭河道整治工作实施方案（宁政发〔2016〕29号）》，2017年印发了《2017年全市建成区黑臭河道整治攻坚方案》（宁政办发〔2017〕1号），加速了南京市河道治理工作。按要求，2017年基本完成重要受纳水体的整治工作，整治后如何确保攻坚成果、如何实现长效机制成为今后的工作重点，为此鼓楼区政府提出利用信息化技术手段、网格化管理思路、制度化考评体系确保攻坚成果，提出建设“鼓楼区城市排水精细化管理平台”建设的需求。

城市排水系统是一个涵盖排水管网、排水户、排水口、受纳水体、泵站、污水处理厂、实时监控设备的网络系统，其形成与发展致使系统具有一定的规模性、复杂性、地区差异性，是一个复杂的系统，实现排水系统的科学管理是确保排水系统安全运行的必要条件。随着城市的发展，排水系统已经变得越来越复杂、越来越庞大，传统的方式已无法适应城市排水系统的现代化管理需求，而信息技术的提升和普及化为城市排水系统的管理带来了新模式。

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鼓楼区城市排水精细化管理平台总体目标是：充分利用新一代信息技术，采用微服务架构模式，构建智能感知、数据融合和智慧应用三大体系，实现排水智能感知、运营、监管及决策的全过程智能管控。

“一张图知全局”：建成汇聚净水站、泵站、管网、排水户、排放口、河流等水务基础设施的空间信息一张图，叠加城市地图数据，总览城市水务设施全局。

“一张网全感知”：借助窄带物联网（NB-IoT）等通信技术及卫星遥测和AI摄像头技术，建成全面感知排水的“天地空”一体的智能感知网络体系，更好地以信息化手段感知水务基础信息及水情、雨情、工情等信息。

“一站点控全局”：建成基于大数据和人工智能的监管和决策辅助体系，一键即可获取排水一体化信息服务，并且提供可视化的排水供水辅助决策、城市内涝预警等决策支持服务，实现对排水工程的远程监视和自动控制。

“一APP通水务”：建成智能手机移动应用系统，实现水务业务管理服务随时、随处可用，打造便捷高效的城市排水管理服务应用体系。

02

应用

（1）排水设施一张图

系统以GIS地图的方式，集成城市地形数据、地块建筑数据、流域范围、净水站、行政区范围、排水管网数据、排水户数据、泵站数据、排水设施数据等多源数据及物联网在线监测实时数据，打造“厂-站-网-户-口”一体化一张图，在统一的地图上通过图层叠加显示，实现数据的查看、共享、应用等功能。将排水管网设施数据与GIS地理信息数据集成，实现排水管网设施、净水站、泵站、排水户等的可视化、基础操作以及设施的基础信息查询、统计、空间分析等功能。

排水设施一张图

（2）实时监控

在排水设施一张图基础上，可叠加水务监测实时数据，将静态地理数据与动态水务数据进行无缝结合，为净水站、排水管网、泵站、截流井、河道净化、日常养护等监管业务提供实时数据支撑。

管道液位流量监测

（3）一河一长

配合移动终端APP，实现河长制管理，包括巡河的轨迹记录、问题反馈、问题处置、处置确认闭合等，APP还接入了排水管网数据和各类实时数据，是针对排水管理的移动平台。

巡查养护日志

（4）运维管理

运维管理模块提供用户、角色、权限的系统化管理，提供数据结构的自定义，提供实时监测设备的分组管理。

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效果

（1）实现水务设施“一张图”，全面提升精细化管理水平

结合国家重点关注水环境问题，针对鼓楼区水务发展的现状，建成基于水务设施“一张图”的精细化管理平台，为“智慧水务”框架打下坚实的数据基础，鼓楼区相关的管网、泵站、截流井、水闸、排放口、净水站等水务设施，在系统上一目了然。系统展示效果良好，专业性强，提高了水务设施建设和发展过程中的管理水平。

净水站运营监控

（2）控源截污，排口溯源

黑臭水体治理的根本前提就是控源截污，从源头控制向城市排放的污水是黑臭水体整治最有效的工程措施，也是其他技术措施的前提。首先我们会采用声纳检测系统、CTV内窥检测系统等技术对管网进行“体检”，查找管道破损、渗漏等结构性问题以及和雨水管道错接、混接等功能性问题，并实施分类处置。通过管道淤积清疏、破损修复、新建或错接混接的改造调整，来完善污水收集管网，提高污水收集的处理效率，为用户排放污水提供条件。

结合排口监管的实际工作需要，收集已有排口资料，进行现场核对，采集使用状态、坐标、标高和照片等信息，统一编号并进行数据上图，形成全区排口一张图，为后续实现排口总览、排口出水情况实时在线监控、异常排水预警、排水智能化分析等全面、高效、智能化的监管，为各类排口管理提供科学化、智能化、可视化的监测/监控，为预警、统计分析等业务提供数据支撑。

截流井远控

（3）引入智意物联技术，辅助城市管理应急预案

项目布设实时监控设备，通过实时获取监测数据，实现在线传输，通过统一的城市排水精细化管理平台，为城市内满预警与应急提供数据分析基础，为政府决策与管理调度提供有效的支持。

每一条河道水质如何？水位变化了多少厘米？有没有污水乱排入河中？这些庞大而复杂的数据和信息，每天都通过水务APP推送到每一位鼓楼水务人的手机上。河道和管网布设了各种监测设备，这些仪器感知水质、水位、雨量、排口是否排水、河道水质净化设施运行状态、截流井闸门启闭状态、泵站运行信息、净水站运行信息、养护车辆和养护船只当前位置，及时传输到水务APP上。

河道和净水站关键位置还布设了高清监控探头，将现场实时视频传输回水务指挥中心，用户通过手机不仅能调看视频，还可以旋转探头角度进行360度查看，对于历史视频也可通过手机方便地回看。

河道视频监控

（4）借助大数据，多部门联动解决问题

水务APP不仅可以及时查看系统收集来的各类数据，还能分析这些数据，发挥统筹协调的巨大作用。

暴雨季节，金川河附近污水管网中的液位仪开始预警。水务工作人员通过城市排水精细化管理平台立刻联系青年路水质净化站，加大了对污水总量的净化力度。

银城街和沅江路交叉口中保河段的监控视频显示，这里不仅有违建，岸坡还有垃圾。水务工作人员立刻通过管理平台安排相关人员到现场进行处理，联系街道相关负责人制定拆除整治计划。

（5）借助信息化手段，提高养护管理水平

从排水管网和河道设施日常生产调度、养护管理等工作内容实际出发，借助现代信息技术创建城市排水管网管理新模式，可以有计划、有步骤地对管网系统实施常规检查与养护。而且针对排水管网出现的问题，能够及时发现、及时上报、及时处置。每位养护人员都佩戴GPS定位设备进行养护作业，管理人员在指挥大屏上就能清晰看到当前养护船只的位置，方便进行调度指挥。

系统根据历史养护记录，分析出哪些道路近些年已养护，哪些道路已较长时间没有进行大规模养护保养，为养护计划制定提供数据支撑。通过系统养护计划方便分配跟踪落实，把每个养护计划落实到具体的项目和日常养护工作中，对于养护的进度、现场的状况及时汇总。

排水设施和河道设施养护管理有了先进的信息化手段，配套规范精细的养护管理体系，通过对整个养护队伍的培训，建立一套高效的养护管理团队作业模式提高鼓楼区排水设施、河道设施养护水平。

（6）政府牵头，构建测绘成果服务共享应用新模式

测绘成果服务不局限于传统测绘形成的测量成果，为了更好地应用于工程实施与管理中，测绘成果服务及平台讲评已纳入鼓楼区水务专题会议环节，实现测绘成果与设计、施工的工程闭合，通过与设计、施工环节的成果共享与应用，推进了工程项目的顺利实施。

04

创新点

（1）联网+水务管理

未来城市的发展不仅强调人与人的连接，还有人与物、物与物之间的连接。水务管理包括整个城市或区域的河流河道、排水管网、排水设施的监测，本项目需要将中控、监测、视频等感知设备进行串联，在排水监管网络中进行联网，实现对各类数据的收集和汇总，以及对各类设备设施的远程控制。

（2）大数据支撑智能调度

本项目涉及净水站、水质监测数据、泵站运行状态、视频监控数据、河道水位标高、管道液位标高、截流井液位标高、曝气喷泉净水设施运行状态等数据，数据量大、类型多、更新频率快，通过设计合理的数据结构，建立正确的数据分析模型，建立了一个大型的集中管理、统一调度、分散控制的集散型分布式计算机应用系统平台，涵盖了物联网技术、数据存储技术、地理信息技术、数据模型分析技术，并配合传输视频图像对现场进行可视化监控，监控人员在监控中心根据实时数据和系统辅助决策分析进行排水生产调度指挥，远程控制现场设备运行，信息发布和紧急预案应急处理，与GIS系统高度融合，提供现场实时数据，实现地下排水管网可视化、实时化管理。

（3）大数据助力管网养护

全区管网日常养护和大型养护工程，都直接挂接相关管段，可以分析当年养护了哪些管道，具体在什么位置，还有哪些管道多年没有养护，方便制定每年的养护计划和管理养护单位。月度抽查考核方案也通过平台生成，考核结果也进入管理平台，养护单位的绩效成绩与后续养护招投标直接挂钩。

（4）管网长期监测，定量分析

针对排水管网长期监测数据缺失问题，本项目按照管网主干节点优先、管网分支节点次之的原则，布设长期流量液位监测点，用于排水管网监测数据的长期获取和定量化分析。结合制定的监测方案，进行数据统一管理，从监测期液位水量统计计算和变化分析、旱季管道外来水入渗分析、降雨期污水管道雨水流入分析、泵站及污水厂来水流量分析等方面进行分析，支持排水管网规划设计与运营管理。

（5）管网全生命周期管理

通过平台可以分析雨污合流及可能存在破损的管网，通过现场工作人员排查，可以获取管网缺陷问题及管道健康检测视频。设计单位根据排查情况，针对问题管线设计整改方案。施工队伍根据整改方案，进行现场施工整改。整改后通过竣工测量，更新现状管线资料。管网从检测、整改设计、施工过程、竣工完结等全过程资料，都可以通过平台方便查看。

（6）视频智能分析，助力排口监管

视频监控可以为管理者提供直观的现场信息，如果排口有异常排水可以方便地调取和查看现场情况，但视频监控的劣势是要靠人盯着才能发现异常。随着深度学习技术的逐步成熟，已经可以达到工程化应用水平，本项目以深度学习技术为核心实现对视频数据的分析利用，及时发现排口晴天排水并报警。

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社会效益

（1）促进水利改革，保障经济发展

洪涝灾害频繁、水资源供应矛盾、水利设施薄弱等是水利发展的主要要解决问题。实施“智慧水务”，提升水利信息化水平，加快水利现代化步伐，能够促进水利改革与发展，保障鼓楼区经济发展。

（2）提升管理水平，推动政府职能转变

通过城市排水精细化管理平台建设，可有效形成以信息化为平台的水行政自动化管理模式；改变水利行业人员对防汛抗旱、水资源管理、水土保持、水利工程管理、水环境监测等各项工作的方法，同时可实现资源的整合与共享。

（3）配合工程措施，提高业务支撑能力

水利的效益是由工程措施、非工程措施协同配合取得的，防灾减灾、保障水资源等不可能完全依靠提高工程措施实现，同时，工程措施也需要非工程措施的配合才能更充分地发挥作用；水利信息化是非工程措施的重要组成部分，通过智慧水务等非工程性项目的实施必将提升以上项目的业务智能化与决策科学化水平。

（4）摸清排水设施，完善排水基础数据

本项目建成后，将摸清全市排水管网现状和排水设施现状，对雨污分流工程、黑臭河整治工程、海绵城市建设等均能提供准确、完善的基础数据，同时可为环境治理工程提供实时数据和分析决策数据，为鼓楼区水环境治理提供信息化保障平台和服务平台。

（5）应用先进技术，推动科技发展

信息技术是当今世界创新速度最快、通讯性最广、渗透性最强的高新技术之一，信息技术已经成为水利科技和创新的重要手段。根据业务的需要，在规划期将突破通用信息技术与水利专项业务应用需求间的适应性问题，包括水利信息资源组织、信息综合开发应用、数据挖掘与知识应用、业务协同应用和决策支持等相关的各项关键技术，以及云计算、物联网、大数据、人工智能、移动互联网等前沿技术。这些关键技术研究和应用在推进水利信息化水平的同时，必将推动水利科技的发展和创新体系的建设。

（6）构建智慧平台，提升政府管理能力

鼓楼区城市排水精细化管理平台，建立了基于自然水循环全过程监控体系，从水质水量到自然补给总量做到了准确预测：通过大数据分析，对供水排水的平衡做到了张弛有度；通过完善的工程管理和监控，保证了水利工程实效落地，进一步增强了鼓楼区防洪防涝的综合防御能力；通过移动网络、高清视频和空间地理信息技术的应用，不仅提升了业务部门的科技执法含量和管理精细化水平，更增强了鼓楼区水务部门突发事件应对和处置能力。

（7）推进资源整合，健全水务综合服务

鼓楼区城市排水精细化管理平台建设项目以集约化、绿色运营为理念，具有硬件资源统一化，数据资源标准化，业务应用平台化，执法监控可视化，业务决策大数据化等特点，极大减少了水务工作人员的信息化工作量，充分扩展了工作思路的灵活性，让信息化真正成为业务工作的提升引擎，加快鼓楼水务的现代化进程。鼓楼区城市排水精细化管理平台更是一个亲民便民平台，将日常民生和环境保护这些社会热议的工作，以微信公众号和多媒体记录的手段，实现民调和互动，既让智慧水务的工作效益评估获得真实反馈，也让社会民众切实体会到了城市建设者的主人翁意识。

文 / 沈雨 周曦 （作者单位系南京市测绘勘察研究院股份有限公司）

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原标题：《精细化管理：南京鼓楼区城市排水系统的新模式》

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