本文系统阐述城市管网从建设到智慧运维的全生命周期管理。管网建设阶段,通过 GIS 技术精准规划布局,应用 HDPE 管等新型材料及非开挖施工技术,奠定运行基础;运营阶段,智能化手段逐步替代人工巡检,提升问题诊断效率;智慧运维阶段,依托物联网、大数据与 AI 技术构建四层架构体系,实现数据驱动的智能管理;循环更新阶段,借助非开挖修复技术完成管网升级并与智慧系统对接。全流程管理模式推动管网向智能、高效、可持续方向发展,为城市基础设施建设提供重要支撑。
在城市基础设施体系中,管网承担着供水、排水、燃气输送等核心功能。从规划建设到全生命周期管理,管网的发展历程反映了城市建设技术与管理模式的持续迭代。深入剖析管网从建设到运维的完整过程,有助于构建更高效、可持续的城市基础设施体系。
一、管网建设:奠定城市运行基础
管网建设是城市发展的重要前置工程,其规划设计直接影响后续数十年的使用安全。建设前期需综合城市规划、地质条件、人口分布等多维度因素,运用地理信息系统(GIS)进行管网布局的精准规划,确定管网走向、埋深、管径等关键参数,确保与城市发展需求相匹配。
材料技术的革新推动管网材质不断升级。相较于传统铸铁管与混凝土管,高密度聚乙烯(HDPE)管、玻璃纤维增强塑料(FRP)管等新型管材凭借优异的耐腐蚀性能、柔韧性和较长的使用寿命,成为现代管网建设的主流选择,显著提升了管网系统的耐久性。
施工环节是保障管网质量的关键。顶管法、定向钻等非开挖施工技术减少了对城市道路和环境的破坏;热熔焊接、电熔连接等先进管道连接工艺,有效提升了接口密封性与结构牢固性。严格的施工质量管控和验收标准,为管网长期稳定运行提供了坚实保障。
二、管网运营:保障城市基础服务
建成后的管网进入运营阶段,日常管理与维护成为核心工作。传统运营模式以人工巡检为主,运维人员通过步行或骑行方式定期排查管网,记录泄漏、破损等问题,但存在效率低、漏检率高、安全风险大等局限性。
随着城市规模扩张和管网系统复杂化,智能化运营手段逐步取代传统模式。压力传感器、流量监测仪等设备被部署于管网关键节点,实现运行数据的实时采集;管道内窥检测(CCTV)技术通过机器人深入管道内部,获取高清影像,精准定位裂缝、堵塞等隐蔽性问题,大幅提升了管网问题诊断的准确性。
三、智慧运维:革新管网管理模式
当管网运营积累大量数据后,物联网、大数据与人工智能技术的融合应用推动管网运维进入智慧化阶段。智慧运维系统通过感知层、网络层、平台层和应用层的协同运作,实现管网全生命周期管理。
感知层由智能传感器、监测设备构成数据采集网络,实时获取水位、流量、压力、水质等运行数据;网络层依托5G、光纤等通信技术,将数据快速传输至平台层;平台层运用大数据分析与人工智能算法,构建管网运行模型和预测模型,例如通过历史流量数据分析用水需求规律,优化供水调度方案;基于压力变化趋势预判管道泄漏风险。
应用层将技术成果转化为实际管理效能。智能巡检模块利用无人机、管道机器人等设备,提升复杂环境下的巡检效率与准确性;应急管理模块在管网突发事故时,快速定位故障点,自动生成应急预案并协调多部门联动处置;资产管理模块实现管网设备从采购、安装到维修、更换的全流程数字化管理,优化资源配置效率。
四、循环更新:实现管网可持续发展
尽管智慧运维有效延长管网使用寿命,但长期使用、环境侵蚀等因素仍会导致管网老化。当管网达到设计使用年限或出现严重功能退化时,需启动更新改造。紫外光固化(UV-CIPP)、原位热塑成型(FIPP)等非开挖修复技术,可在不破坏路面的前提下完成老旧管网修复或更换,降低改造成本与环境影响。
更新改造同时也是技术升级的契机。新建设管网可与智慧运维系统无缝对接,进一步优化管网布局与管理模式,使其更好适应城市发展需求,从而开启新一轮生命周期循环。
从规划建设到智慧运维,管网的全生命周期管理贯穿城市发展的各个阶段。随着技术的持续进步,管网管理将朝着更智能、高效、可持续的方向演进,为城市安全运行与居民生活质量提升提供有力支撑。