当极端暴雨席卷城市,积水漫过人行道、倒灌进商铺,你是否想过:为何看似完善的排水系统总会“失守”?当污水溢流污染河道、管道渗漏引发地面塌陷,你是否好奇:深埋地下的管网隐患,为何总难被及时发现?
据住建部2024年数据显示,我国城市排水管道总长度已达91.35万公里,足以绕地球赤道22圈有余。这些被誉为城市“地下血脉”的管网,承担着防汛排涝、污水收集的核心职能,直接关系到千万家庭的生活安全与城市生态环境。然而,管网老化淤积、监测预警滞后、运维效率低下等痛点,始终制约着城市生命线的安全运行。
现在,基于物联网、AI和数字孪生技术的智能排水监测系统正让城市管理者拥有“透视眼”,能够实时掌握地下管网的健康状态。
一、直击行业4大核心痛点
长期以来,城市排水管网运维始终面临“看不见、查不清、响应慢、成本高”的困境,四大核心痛点让传统模式在极端天气与城市发展面前频频“失灵”:
1.内涝预警滞后,生命财产安全受威胁
近三年来,全国超360个城市遭遇不同程度内涝,极端降雨事件频次较2000年上升37%。传统运维依赖人工巡查与固定点位监测,难以实时掌握全域管网水位、流速变化,往往等到积水围城才启动应急响应。郑州“7·20”暴雨的惨痛教训,更凸显了排水管网监测预警体系的缺失对城市安全的致命影响。
2.管网老化淤积,设施寿命与排水能力双下降
我国部分城市管网建成年代久远,超过30%的管网存在结构性缺陷,腐蚀、破损、渗漏等问题突出。同时,落叶、油污、建筑垃圾等造成的管道淤积,进一步降低了管网过流能力。传统人工清掏与检测车作业方式,不仅效率低下、覆盖范围有限,还易对路面交通与居民生活造成干扰,难以实现全周期隐患排查。
3.雨污混接频发,水环境治理压力剧增
雨污混接、偷排漏排等问题,一直是水环境治理的“顽疾”。部分区域雨水误接入污水管,导致污水处理厂负荷骤增;污水渗入雨水管后未经处理直排河道,加剧水体污染。传统监管方式难以实时追踪污染源头,往往需要耗费大量人力物力开展溯源排查,治理效率低下。
4.运维管理分散,协同调度能力不足
城市排水系统涉及管网、泵站、污水处理厂等多个设施,传统管理模式下,各设施数据分散、信息不通,难以实现协同调度。同时,管网深埋地下、分布广泛,运维人员难以全面掌握设施运行状态,导致故障定位慢、维修不及时,进一步放大了管网运行风险。
二、智能监测重构管网运维体系
面对传统运维的诸多困境,城市生命线排水管网智能监测系统依托“感知+传输+分析+应用”的全链条技术架构,将隐形的管网运行状态转化为可视化数据,实现从“事后处置”向“事前预警”、从“人工巡检”向“智能管控”的根本性转变。其核心技术支撑主要体现在四大方面:
1.全域感知网络:为管网装上“千里眼”“顺风耳”
智能监测系统的基础,是构建覆盖全域的感知网络。通过在管网关键节点、低洼积水区、泵站、污水处理厂等区域,布设多普勒超声波流量计、液位计、水质传感器、噪声预警仪等各类感知设备,实时采集流量、水位、流速、水质、管道渗漏等核心数据。例如,在污水管道安装的流量计可精准捕捉进出水端流量差值,一旦超出阈值立即触发预警;噪声预警仪则通过监测流体声音信号,精准判断供水管道是否存在渗漏爆管情况并辅助定位。成都中心城区更是实现了平均每4.5公里管网就有一个监测点位的高密度覆盖,行业领先的监测标准为精准运维提供了数据基础。
2.物联网传输技术:实现数据实时互联互通
感知设备采集的海量数据,通过4G、5G、LoRa、NB-IoT等物联网传输技术,实时上传至智慧管控平台。这种无线传输方式不仅突破了传统有线传输的地域限制,还能适应地下管网复杂的环境条件,确保数据传输的稳定性与及时性。通过数据互联互通,打破了传统运维中各设施数据分散的壁垒,为协同调度提供了可能。
3.大数据与AI算法:打造管网“智慧大脑”
海量监测数据的价值挖掘,离不开大数据与AI算法的支撑。智能管控平台通过构建水力模型、风险评估模型、污染源溯源模型等,对实时监测数据进行深度分析,实现三大核心功能:一是风险预警,通过分析水位、流速变化趋势,提前预测内涝风险,为应急处置争取时间;二是健康评估,基于长期数据积累,对管网设施健康状态进行量化评估,精准识别老化、淤积等隐患;三是精准溯源,通过分析水质数据与污染物扩散路径,快速锁定偷排漏排源头,为执法处置提供技术支撑。南京供水专项场景中,爆管感知定位模型可实时处理监测数据,在爆管发生时迅速定位并生成最佳关阀方案,大幅提升抢修效率。
4.可视化管控平台:实现管网运维“一张图”管理
智能监测系统的核心应用载体,是可视化管控平台。平台以GIS地理信息系统为基础,整合管网普查数据、设施信息、实时监测数据等,绘制形成城市排水管网“一张图”,实现管网分布、埋深、管径、运行状态等信息的直观呈现。管理人员通过平台可实时查看各监测点位运行数据,一旦出现异常,系统立即标红预警并推送至相关责任人;同时,平台还能集成气象、水文等多源数据,实现内涝风险的精准预测与泵站、管网、污水处理厂的智能协同调度。青岛的地下管线管理信息平台通过“一张图”实现了地下管线的数字化管理,每一处井盖、雨水箅子的位置都清晰可见,为隐患排查与应急抢险提供了强大支撑。
随着城市化进程的加速与极端天气的频发,城市排水管网的安全运行已成为城市治理的重中之重。从传统的“人工巡查、事后抢修”到智能的“实时监测、事前预警”,城市生命线排水管网监测系统正在重构管网运维体系,为城市装上“智慧大脑”,让深埋地下的“血脉”更畅通、更安全。
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