智慧排水：构建城市水循环管理新生态，赋能城市可持续发展

在城市化进程加速与极端天气频发的双重背景下，传统排水管网管理模式面临着监测滞后、调度被动、应急响应缓慢等诸多难题。而智慧排水系统凭借物联网、大数据、GIS等前沿技术，为破解城市内涝、管网淤堵、水质污染等“城市病”提供了全新解决方案，成为保障城市水安全、提升水环境治理水平的核心支撑。

一、智慧排水系统：定义与核心价值

（一）智慧排水系统的核心内涵

智慧排水是以“数字化、网络化、智能化”为核心，通过部署智能感知设备、搭建云端管理平台、构建数据驱动模型，实现对城市排水管网“厂-站-网-河”全链路运行状态的24小时连续监测与动态管理。其核心在于打破传统管理的信息孤岛，将管网液位、流量、水质、井盖状态等数据与GIS地理信息系统深度融合，形成“感知-分析-决策-执行”的闭环管理体系。

（二）智慧排水的核心价值

1. 提升管网运行效率：实时监测管网液位、流量变化，智能调节泵闸运行状态，避免管网溢满或空载运行，最大化利用管网蓄水能力；通过数据分析定位淤堵点位，减少人工巡检盲目性，降低养护成本。

2. 保障城市水安全：针对低洼区域设置多级液位告警，结合雨量监测数据提前预判内涝风险，为应急疏散与排水调度争取时间；实时监控排口水质，快速定位违规排放源头，防止水体污染。

3. 助力精细化管理：构建管网GIS“一张图”，整合管线位置、属性、历史运维数据，为管网规划、改造提供数据支撑；建立资产全生命周期管理体系，实现设备从安装、运维到报废的全程可追溯。

 二、智慧排水系统的技术架构与核心亮点

（一）多层级技术架构

智慧排水系统采用“感知层-网络层-平台层-应用层”四层架构，确保数据采集全面、传输稳定、分析精准、应用多元：

感知层：部署防爆、防水、防尘的“三防”智能设备，包括井盖状态监测器、窨井液位传感器、管网流量仪、水质分析仪、雨量计等，实现对“厂-站-网-河”关键节点的全面感知，设备支持内置电池与外接供电双模式，使用寿命长且维护便捷。

网络层：融合NB-IoT、GPRS/4G/5G、WLAN及有线虚拟专网，根据监测场景选择适配网络，确保数据实时、稳定传输，满足偏远区域与密集城区的不同传输需求。

平台层：构建大数据运营中心，整合基础信息库、在线监测库、运营管理库等多维度数据库，提供数据采集、处理、统计分析、模型计算等服务，同时支持二三维GIS服务与3D全景视图，为上层应用提供数据与技术支撑。

应用层：面向业务运营单位、行政监管单位与社会公众，提供智慧调度、应急指挥、运维管理、公众服务等功能模块，如管网GIS监控一张图、泵闸智能调度、智能巡检、公众投诉反馈等，实现“多方协同、数据共享”。

（二）系统核心亮点

1. 精准布控，全链路透视：从“污水处理厂-泵站-管网-排口”全链路出发，在支管、干管、主干道等关键节点针对性布点，避免监测盲区，全面掌握排水体系运行状态，实现“从源头到末端”的全流程监控。

2.智能预警，逢变即报：建立健全的预警机制，结合实时数据与历史模型，对管网淤堵、液位超标、水质异常等情况自动告警，并精准定位告警点位，支持短信、APP推送等多渠道通知，确保“告警及时、定位准确、追溯可查”。

3. 数据驱动，智慧决策：依托大数据分析技术，构建排水业务模型与智慧调度模型，如通过Pearson相关系数分析上下游液位数据判断淤堵情况，结合雨量与历史数据预测管网负荷，为泵闸调度、内涝防控、管网改造提供科学决策依据。

三、智慧排水系统的核心功能与实际应用

（一）核心功能模块

1. 管线基础信息与三维建模：采用CCTV管道检测、QV快速检测技术，收集管网管线位置、高度、材质等属性信息，结合三维技术构建城市排水管网数字模型，直观展示管网分布与埋深，支持管线查询、距离测量、断面分析等功能，为管网规划与改造提供可视化支撑。

2. 全维度数据监测与智能预警：实时采集井盖状态（开合、位移）、窨井液位、管网流量/流速、水质（COD、氨氮、电导率等）、雨量、泵站运行参数（水位、水泵状态、能耗）等数据，当数据超出预设阈值时自动触发告警，如液位达60%触发一级告警、95%触发三级告警，淤堵达30%以上触发三级告警，确保异常情况快速响应。

3. GIS“一张图”与大数据分析：运用GIS技术绘制三维立体式地下管网“一张图”，叠加实时监测数据、历史告警记录、运维轨迹等信息，实现管网运行状态的“全局透视”；通过大数据分析，完成管网淤堵定位、违规排放溯源、入渗入流诊断等工作，如划分排水分区，通过晴天水质监测与雨天流量监测，判断污水管网是否存在雨水入渗问题。

4. 智能调度与应急管理：基于实时监测数据与模型分析，实现泵闸智能调度——当泵站上游液位高于下游液位时自动开启水泵，平衡后停止，确保污水均匀输送至污水处理厂；针对内涝、管网破裂等突发情况，提供应急预案管理、应急物资调度、应急队伍分配功能，支持视频监控与远程指挥，提升应急响应效率。

（二）典型应用场景

智慧排水系统广泛适用于智慧城市、智慧园区、智慧港口、城市生命线等领域：

智慧城市领域：整合全市排水管网数据，构建城市级排水智慧平台，联动气象、交通部门，实现内涝风险预警与交通疏导协同，如某沿海城市通过该系统，将内涝预警时间提前1-2小时，应急处置效率提升40%。

智慧园区领域：针对园区内企业排口、污水管网、雨水调蓄池进行专项监测，实时监控企业排水水质，防止超标污水排放，同时通过智能调度减少园区内涝风险，保障园区生产与生活安全。

城市生命线领域：作为城市生命线安全监测的重要组成部分，智慧排水系统与燃气、供水、热力管网监测数据联动，构建城市地下基础设施“一张网”，为城市安全运行提供全方位保障。

随着“海绵城市”“智慧城市”建设的不断推进，智慧排水已成为城市基础设施升级的重要方向。通过技术创新与模式优化，智慧排水系统不仅能解决当前管网管理的痛点难点，更能为城市水资源循环利用、水生态环境保护提供长效支撑。未来，随着AI算法的深度融合与监测设备的迭代升级，智慧排水将实现从“被动响应”到“主动预判”的跨越，为建设“安全、韧性、绿色”的现代化城市注入更强动力。