智慧水务解决方案 - 提升城市雨水管网排涝效率的系统方案-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-07-15 | 13 次浏览 | 分享到:
智慧水务解决方案借助物联网、大数据、人工智能等技术,构建 “监测 - 分析 - 决策 - 执行” 闭环管理体系,以提升城市雨水管网排涝效率。通过部署电子水尺、智能井盖等终端设备构建立体化监测网络,利用低功耗广域网技术和边缘计算确保数据稳定快速传输。基于全量数据构建数字孪生系统,结合智能算法生成最优排水方案,具备自适应学习能力。同时构建多系统协同机制,推动雨水管网长效管护,未来将向更智能、协同、绿色方向发展,为解决城市内涝提供系统性方案。

在气候变化引发极端降雨事件频发与城市化进程加速的双重作用下,城市内涝已成为制约城市发展的突出难题。传统雨水管网管理模式依赖人工巡检与经验调度,存在响应滞后、数据碎片化、协同性不足等问题,难以应对复杂多变的排涝需求。智慧水务解决方案通过物联网、大数据、人工智能等技术的深度融合,构建起 “监测 - 分析 - 决策 - 执行” 的闭环管理体系,为提升城市雨水管网排涝效率提供了系统性方案。


智慧水务解决方案通过立体化监测网络的部署,实现了对雨水管网运行状态的全方位感知。在硬件层面,方案整合了电子水尺、智能井盖、流量传感器等终端设备,对管网液位、流速、流量及井盖状态进行实时采集。例如,在易积水路段的雨水井内安装高灵敏度电子水尺,可精准捕捉水位变化,采样频率达每分钟 1 次,数据误差控制在 ±50px 以内,为内涝预警提供了精确的原始数据。同时,借助无人机航拍与地面移动监测车的协同作业,方案能快速获取路面积水范围与深度,形成 “地下管网 - 地面积水” 的立体监测图景。


在数据传输与处理环节,方案采用 NB-IoT、LoRa 等低功耗广域网技术,确保监测数据在复杂城市环境中的稳定传输,即使在暴雨导致信号干扰的情况下,数据传输成功率仍能保持在 95% 以上。边缘计算节点的部署则实现了数据的本地化预处理,通过过滤冗余信息、提取关键特征,有效降低了云端平台的处理压力,使核心数据的响应时间缩短至秒级。这种高密度、高频率的监测能力,彻底改变了传统模式下 “事后发现、被动应对” 的局面,为排涝决策提供了实时动态的一手资料。


基于全量监测数据,智慧水务解决方案通过智能算法模型构建起雨水管网的数字孪生系统,实现了排涝调度的精准化与前瞻化。系统可根据实时监测数据,动态模拟管网内水流运动状态,预测未来 1-3 小时内的水位变化趋势,准确率达 85% 以上。例如,在暴雨初期,通过分析各区域管网的液位上升速率与历史排水能力,模型能提前识别出潜在的瓶颈路段,为调度决策提供科学依据。


在调度策略生成方面,方案整合了管网拓扑结构、泵站运行参数、河道水位等多维度数据,通过遗传算法与粒子群优化算法的组合应用,自动生成最优排水方案。系统可根据实时工况,动态调整各泵站的运行功率与调蓄池的启闭状态,实现雨水的错峰排放。以上海某区的实践为例,通过智慧水务解决方案的调度优化,该区域在同等降雨条件下,泵站总能耗降低了 18%,而排涝效率提升了 23%,有效缓解了内涝压力。


针对极端天气下的复杂情况,方案还具备自适应学习能力。通过不断积累历史调度案例与实际降雨数据,算法模型可持续优化决策参数,逐步提升应对罕见雨情的能力。当遭遇超标准降雨时,系统能自动触发应急调度模式,优先保障医院、学校等重点区域的排水畅通,同时通过短信、APP 推送等方式,向公众发布积水预警与绕行建议,实现了 “管网调度 - 社会响应” 的协同联动。


智慧水务解决方案通过构建多系统协同机制,打破了雨水管理中的部门壁垒与数据孤岛,形成了排涝工作的整体合力。在横向层面,方案实现了与气象部门的实时数据互通,可提前 6-12 小时获取精确的降雨预报信息,为排涝准备争取了宝贵时间。通过将降雨预测数据与管网模型结合,系统能提前制定预排水计划,在降雨来临前腾空调蓄设施,提升管网的接纳能力。


在纵向层面,方案打通了从区级平台到街道社区的多级联动通道。当监测到某一区域水位异常时,系统可自动向属地管理部门发送预警信息,并同步推送附近可用的抽排设备与抢险队伍信息,实现了资源的快速调配。在 2023 年深圳的一次暴雨过程中,智慧水务解决方案通过跨部门协同调度,将应急抢险队伍的到场时间缩短至 15 分钟,较传统模式提升了 60%,最大限度减少了内涝造成的影响。


此外,方案还建立了与城市交通、电力等系统的联动机制。当预测到某路段将发生严重积水时,系统可提前向交通管理部门推送管制建议,引导车辆绕行;同时通知电力部门做好低洼区域的线路保护,避免因积水导致的停电事故。这种多系统协同的模式,使雨水管网的排涝工作融入城市运行的整体框架,形成了 “全域协同、齐抓共管” 的排涝新格局。


智慧水务解决方案在提升排涝效率的同时,也通过智能化手段推动了雨水管网的长效管护,从根本上增强了系统的排涝能力。系统可根据监测数据,自动识别管网的淤积、破损等结构性缺陷,生成针对性的养护计划。例如,通过分析流量传感器采集的数据,系统能精确判断管道淤积位置与程度,指导养护单位进行精准清淤,避免了传统人工巡检的盲目性。


在管网改造方面,方案通过大数据分析识别出排水能力薄弱的管段,为改造工程提供科学规划依据。结合数字孪生系统的模拟结果,可对改造方案进行虚拟验证,确保投入产出比最优。以武汉某老城区的改造为例,基于智慧水务解决方案的数据分析,改造工程重点针对 3 条关键瓶颈管段进行扩容,仅投入传统改造方案 60% 的资金,就使区域排涝能力提升了 40%,实现了精准施策与成本控制的双重目标。


随着技术的不断迭代,智慧水务解决方案正朝着更智能、更协同、更绿色的方向发展。未来,通过引入 5G + 北斗定位技术,监测终端的部署密度与定位精度将进一步提升,为排涝决策提供更精细的数据支撑;人工智能算法的持续优化将使预测预警的时间跨度延长至 6-12 小时,为应对极端天气赢得更充分的准备时间。同时,方案将更深度地融入智慧城市建设,实现与海绵城市、韧性城市等理念的有机结合,通过 “源头减排 - 管网排放 - 超标应急” 的全过程管控,构建起更具弹性的城市雨水管理体系。


智慧水务解决方案通过智能化监测、精准化调度、协同化管理与长效化管护,全面重塑了城市雨水管网的排涝模式。从实时感知到前瞻预测,从单系统运行到多部门协同,方案不仅提升了排涝工作的效率与精度,更构建起应对气候变化的韧性城市基础设施。随着技术的持续创新与实践的不断深化,智慧水务解决方案将在保障城市安全运行、提升居民生活质量方面发挥越来越重要的作用,为破解 “城市看海” 难题提供可持续的系统性方案。