排水系统数字化管理技术研究与应用

44特别关注——TheSpecialFocus第五届水大会(下)排水系统的快速扩张对排水管理的效率和成效提出了更高的要求，传统管理模式中存在的相关问题也日益突显。缺乏对污水处理节能降耗及优化运营的全面系统研究，导致了污水处理厂管理和运行水平较低，能耗和物耗水平整体偏高；排水管网多依靠人工经验进行管理，管网资料信息存储格式不统一，数据关联性弱，造成排水管网查询检索效率低等；缺乏科学分析手段与统计数据的支持，管理中的相关决策依据主观性与随意性较强，导致日常管理工作效率低、养护维护主次不分、紧急事故应急能力弱等。因此，引入数字化管理手段，构建全局化、系统化的科学管理模式是应对日益突显的难题和提升管理效率的必要手段。排水系统管理的发展阶段1、纸图与简单计算机的分散性管理模式该模式主要依靠图纸、管理者的记忆和经验，以及利用Auto-CAD、Excel等对排水系统各要素包括排水管网、污水处理厂等分别进行简单的信息化存储。这种分散的管理模式往往使得排水系统资产不清晰，资料混乱，无法体现排水系统的网络特征。2、基于GIS的地图管理模式该模式将排水系统数据以空间和属性数据一体化方式存储，排水系统数字化管理技术研究与应用□北京清华城市规划设计研究院环境与市政所赵冬泉刘小梅王浩正盛政张金禄针对国内排水系统管理中存在的突出问题，借助数字化管理手段来实现排水系统高效管理已成为必然趋势。本文介绍了排水系统数字化管理在污水处理厂控制、排水管网管理、远程在线监控与模型模拟分析等方面的技术发展趋势，并结合相关案例对排水系统数字化技术的应用模式进行了深入的探讨和分析。45治污减排篇能完整地体现区域地理特征，实现基本的地图显示和查询功能。尽管由于数据标准及规范的缺乏，在一定程度上影响了信息的有效共享和使用，但是其为实现排水系统综合管理提供了技术支持和基础平台。3、基于监测和模拟的综合性管理模式该模式综合了GIS和专业模型的优势，利用GIS提供数据管理和空间分析能力，利用管网水动力学模型提供专业计算和分析功能，为排水管网运营监控提供科学的参考意见。目前相关技术比较成熟，能大幅提升排水系统的管理水平。4、基于可靠性分析的高级系统性管理模式该模式是目前排水系统管理研究的最前沿，在第三阶段“基于监测和模拟的综合管理模式”基础上，充分利用大规模计算技术深度挖掘管网特性，可以更好地体现管网与土地利用的空间差异性和关联关系，为排水系统管理提供流域级的管理决策支持，从而最大限度地提升整个排水系统管理水平和管理效率。目前，该模式还处于研究阶段。污水处理厂泵站与生化单元智能控制我国的污水处理厂自动控制和管理没有得到足够的重视，“重建设、轻管理”的思想导致污水处理厂的运行模式比较粗放、过程管理不够精细，能耗物耗高等问题严重。即使一些自动化程度较高的污水处理厂也仍然存在很多问题，如：（1）各种类型不同等级的系统控制方式并存，仍然存在很多人工就地处理的情况；（2）由于控制系统的监控和通讯功能在硬件和软件开发利用方面存在极大的不足，在线仪表的大量监测数据没有得到有效使用，妨碍了处理过程的高效经济运行；（3）许多控制系统的设计和实际工艺不相符，污水处理厂过程控制和管理系统脱离，导致缺乏准确及时的原始数据和情况分析，对现场运行指导意义不强。这些问题发生的根源在于，我国在污水处理和自动控制方面缺乏核心技术，缺乏适合中国国情的污水处理厂全流程智能控制系统，特别是基于全流程控制思想的本土化智能控制软件技术。为了提高污水处理厂和污水管网的运营能力和效率，清华规划院开发了污水处理厂智能控制系统，该系统致力于通过处理工艺与控制算法的有效融合，提供自动化、精细化、智能化、实用化的现场控制方案，系统实施后可以达到“按需调节、稳定工艺、节能降耗”的效果。根据已有工程经验，该系统的实施可以达到节能10%以上，如果在全国范围内推广，每一年可为国家节约上亿度的污水处理电耗。排水管网巡查养护数字化管理高效、有序、全面的巡查养护工作可帮助管理部门及时发现和清除管网中的“病患”，保障城市的排水安全。以清华规划院数字排水平台巡查养护子系统为例，该系统采用M/S模式与B/S模式相结合的方式，提供了管网巡查养护工作全流程、精细化、标准化的管理模式。首先通过参考历史巡查记录，科学制定管网养护计划，快速生成电子巡查工单并进行派发。现场人员通过带有GPS模块的PDA手机进行现场巡查作业，包括查看巡查点周边地图、利用GPS记录真实巡查路线、利用标准界面进行文字填报和现场拍照。这些信息可以在巡查结束后一次上传到监控中心，也可以通过通讯网络进行实时上报，监控中心对工单的执行过程进行完整记录并进行审核。通过对大量、翔实、准确的巡查养护信息进行有效分析和管理，管理人员可查看现场人员的巡查线路、管网设施的当前状态，生成巡查养护工作统计图表与报表，通