摘要：隨著城市進一步發(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，積水不能及時排除會引發(fā)城市內(nèi)澇問題...
隨著城市進一步發(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，積水不能及時排除會引發(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。進入高質(zhì)量發(fā)展新時期，城市排水系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)摒棄盲目提高設(shè)計標(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證分析，應(yīng)對其進一步深入探討。
1、海綿城市與智慧排水系統(tǒng)概述
海綿城市可以對過量雨水進行吸納和回收利用，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)計建設(shè)不同，海綿城市的設(shè)計和建設(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，實現(xiàn)對雨水的資源化利用，為環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展提供動力。海綿城市中的智慧排水系統(tǒng)可以對排水系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點進行監(jiān)測，監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)可以實時反映排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，便于及時調(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)的實時信息，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)共享平臺實現(xiàn)各部門之間的信息實時反饋。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)云計算、GIS技術(shù)等各種新技術(shù)進行模擬運行，確保決策更為準(zhǔn)確，有效突破經(jīng)驗決策的局限性。在設(shè)施維護方面，擁有城市智慧排水系統(tǒng)的海綿城市通過信息化平臺，對各個設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控，及時發(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)計與建設(shè)內(nèi)容
2.1設(shè)計的關(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，實現(xiàn)排水管線的維護、巡檢和搶先調(diào)度，為智慧排水系統(tǒng)的設(shè)計提供重要依據(jù)。
（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智慧排水系統(tǒng)中各個設(shè)備的全面互聯(lián)，借助互聯(lián)網(wǎng)移動通信的優(yōu)勢，及時傳輸和分析相關(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)護和巡檢監(jiān)控等多項內(nèi)容，實現(xiàn)相應(yīng)的管理維護功能，實現(xiàn)隨時隨地辦公，提高工作效率。
2.2泵站數(shù)據(jù)監(jiān)控及控制系統(tǒng)
為實現(xiàn)泵站的自動化控制，排水系統(tǒng)的各個泵站應(yīng)當(dāng)以PLC系統(tǒng)進行自動化控制，使用SCADA軟件對各個泵站進行組網(wǎng)。通過查看軟件顯示信息，工作人員可以實時查看各泵站水位、水泵啟停狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(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、歷史存儲和超限報警等功能，自動生成周期性報表，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)中的泵站自動控制系統(tǒng)通過計算機控制運行。
（1）對水泵的自動控制。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)量和工作時間段，能夠根據(jù)實際情況進行實時調(diào)整，確保整個系統(tǒng)在節(jié)能高效的情況下運行。自動控制中，主要基于PLC自動控制系統(tǒng)進行作業(yè)，避免出現(xiàn)某些水泵過度使用或閑置的情況。泵站運行過程中，泵站的運行參數(shù)會實時上傳至系統(tǒng)調(diào)度指揮中心，指揮中心的監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)需要對泵站運行參數(shù)進行自動調(diào)整，必要時可以由指揮中心的工作人員進行手動調(diào)整，確保泵站設(shè)備始終處于安全運行狀態(tài)。
（2）設(shè)備的自動保護控制。在系統(tǒng)中，必須配備完善的自動保護功能，包括電氣故障保護、閥門開啟故障保護和自動停機保護等，確保設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠及時停止運行，避免故障影響其他設(shè)備。功能仍采用PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程控制功能，可以使用TCP/IP協(xié)議對距離較遠(yuǎn)的泵站進行控制?；谏鲜鱿到y(tǒng)的有機整合，運用在線監(jiān)測、地理信息、雨洪和水質(zhì)模型、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，能夠為城市水體的治理和長期運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)主要對智慧排水系統(tǒng)的各個關(guān)鍵點位進行監(jiān)控，包括地道、閘口、水泵前池和高低壓室等地，對其進行實時監(jiān)控和錄像，錄制的視頻信號通過無線寬帶網(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)備的運行情況。
2.4氣象會商系統(tǒng)
為實現(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進行會商，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)的各個管控對象均可配置二維碼標(biāo)識。在實際使用過程中，操作人員通過使用手機掃描設(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)程和操作注意事項等，有助于提高排水系統(tǒng)內(nèi)各個設(shè)備的養(yǎng)護和運行管理水平。在這種模式下，需要對設(shè)備信息進行維護時，只在控制系統(tǒng)內(nèi)進行相應(yīng)操作，不需要更換設(shè)備的二維碼標(biāo)識。廣大市民也通過這個模塊，上傳設(shè)施異常、安全隱患、故障等信息，便于管理者及時處理公共服務(wù)端的信息交互，有助于提升市民的滿意度。