摘要：隨著城市進一步發(fā)展，地面自然滯、蓄雨水能力降低，大量天然林地與農田被不透水路面、房屋等替代，導致暴雨產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，大量天然林地與農田被不透水路面、房屋等替代，導致暴雨產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。進入高質量發(fā)展新時期，城市排水系統(tǒng)建設應摒棄盲目提高設計標準的思路，在城市建設方面融入海綿城市的建設理念，配套規(guī)劃和設計智慧排水系統(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類似。與傳統(tǒng)的粗放式城市設計建設不同，海綿城市的設計和建設更側重于精細化，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)，便于及時調度排水設施。通過數(shù)據(jù)整理可以反映海綿城市的建設成果，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，有效避免建設管理過程中重復工作。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技術等各種新技術進行模擬運行，確保決策更為準確，有效突破經驗決策的局限性。在設施維護方面，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)的設計與建設內容
2.1設計的關鍵技術
（1）GIS技術。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技術的空間分析以及和網絡分析功能，實現(xiàn)排水管線的維護、巡檢和搶先調度，為智慧排水系統(tǒng)的設計提供重要依據(jù)。
（2）物聯(lián)網技術。采用物聯(lián)網技術實現(xiàn)智慧排水系統(tǒng)中各個設備的全面互聯(lián)，借助互聯(lián)網移動通信的優(yōu)勢，及時傳輸和分析相關數(shù)據(jù)信息，達到智能化決策的目的。基于大數(shù)據(jù)技術的支持，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量。
（3）數(shù)據(jù)庫技術。在智慧排水系統(tǒng)設計中，主要采用多源異構數(shù)據(jù)建庫技術，包括聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫、Wrapper/Mediator中間件結構以及數(shù)據(jù)倉庫結構三部分。采用這種數(shù)據(jù)庫技術，能夠提升數(shù)據(jù)查詢的效率和準確性，方便添加局部數(shù)據(jù)之間的異構。
（4）移動終端技術。通過相關的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、管網管理、視頻監(jiān)控、水位流量監(jiān)控、水質監(jiān)控、排水口監(jiān)控、養(yǎng)護和巡檢監(jiān)控等多項內容，實現(xiàn)相應的管理維護功能，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)的各個泵站應當以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。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)、設備運行狀態(tài)等重要信息。該系統(tǒng)應采用B/S結構，確保能夠實現(xiàn)畫面瀏覽、遠程控制、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)進行自動調整，必要時可以由指揮中心的工作人員進行手動調整，確保泵站設備始終處于安全運行狀態(tài)。
（2）設備的自動保護控制。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，確保設備出現(xiàn)故障時能夠及時停止運行，避免故障影響其他設備。功能仍采用PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)，系統(tǒng)應具備遠程控制功能，可以使用TCP/IP協(xié)議對距離較遠的泵站進行控制。基于上述系統(tǒng)的有機整合，運用在線監(jiān)測、地理信息、雨洪和水質模型、數(shù)據(jù)分析等技術，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信息、水體治理情況、污染預警溯源、公眾參與等模塊，實現(xiàn)全流程管理、達到提升人居環(huán)境質量的目標。
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絡傳輸至調度中心，調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)的調度中心需要與當?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)的調度中心能夠與當?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)的調度和參數(shù)調整等提供重要依據(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)相關設施的需求，智慧排水系統(tǒng)的各個管控對象均可配置二維碼標識。在實際使用過程中，操作人員通過使用手機掃描設備標注的二維碼，查看相應設備的基本信息、操作規(guī)程和操作注意事項等，有助于提高排水系統(tǒng)內各個設備的養(yǎng)護和運行管理水平。在這種模式下，需要對設備信息進行維護時，只在控制系統(tǒng)內進行相應操作，不需要更換設備的二維碼標識。廣大市民也通過這個模塊，上傳設施異常、安全隱患、故障等信息，便于管理者及時處理公共服務端的信息交互，有助于提升市民的滿意度。