智慧水务在海绵城市中的应用

许友芹，张甫田

（1.青岛房地产建筑设计院有限责任公司，山东 青岛 266071；2.青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000）

智慧水务在海绵城市中的应用，具有一定的应用作用与意义，可以实时性、动态化对海绵城市建设情况与管理情况进行研究，并且按照具体的状况针对性地进行海绵城市的调控，真正意义上增强海绵城市防灾减灾性能，满足数据信息利用、服务公众方面的基本需求。因此，在海绵城市中应该重点关注智慧水务的应用，着重发挥其在海绵城市中的作用，达到预期的应用目的。

1 智慧水务在海绵城市中的应用目标与需求

1.1 应用目标分析

在应用智慧水务的过程中，主要的目的为：（1）能够实现各种海绵要素的感知目的。就是在应用智慧水务期间，可以通过各类监测技术全面性地进行片区领域中水务要素、海绵细胞等各种信息的感知，自动化地监测相关降雨情况、地下水情况、管道情况、泵站情况、调蓄设备情况、河道情况等，为有关海绵城市的智慧决策提供一定数据信息的支持。（2）可以全面地运用有关信息化技术。具体工作中通过互联网技术、大数据技术、物联网技术等进行各种数据相互之间的互联和互通处理，能够帮助应对和处理信息孤岛问题，使得气象水务信息、水利与官网水务信息、泵站与河道水务信息、道路交通水务信息等，都可以在智慧水务平台中进行协同处理。（3）做出智能化的决策。具体工作中可以使用仿真模拟技术、大数据分析技术、数据挖掘技术、知识自学习技术等，各类人工智能技术，促进智慧平台分析活动的良好实施，在发挥数据信息优势的情况下，达到智能决策的目的。（4）提升为公众服务的便利性。在使用智慧水务的过程中，可以借助数据信息技术、网络信息技术等，为公众提供更加主动的服务，在服务期间能够进行视频处理、互动处理、审计处理等，实现全方位地为公众服务的目的。

1.2 应用意义分析

对于智慧水务在海绵城市中的应用而言，主要的意义就是可以满足海绵城市绩效评价方面、合理运维方面、防灾减灾方面的各种需求，主要为以下几点。

1.2.1 可以满足在运维方面的需求

对于海绵城市来讲，在实际建设方面已经打破了传统意义上的灰色排水体系，在其中增设了很多海绵细胞，在发挥不可替代作用的基础上，海绵细胞的健康性也十分重要，在此情况下对有关运维工作提出较高的标准与要求。传统的海绵城市人工监测方式、排水运维方式等，工作量较高，反应方面也非常迟缓，缺乏系统化的管理模式，并且在每个排水区域中，都缺少相互之间联动的机制、优势互补的形式，不能集中化、统一性地进行运维处理，甚至还会出现信息孤岛的问题，不利于有关运维工作的高效开展。而在应用智慧水务平台的过程中，就可以自动化地开展海绵城市中海绵细胞、相关指标的监测工作，一旦发现有缺乏健康性海绵细胞，或是存在不良的工况，智慧水务平台能够自动化地做出预警，协助有关的管理人员开展监管工作与维护工作。而且在使用智慧水务平台期间，还能创建智慧化地管理系统，具有一定的维护、巡查、防汛物资、协同办公、设备检查维修等现代化管理的优势，帮助工作部门智能化地执行运行维护任务，不仅能够确保管理工作的水平，还能有效控制各方面的管理成本。与此同时，在实际的工作领域中还能通过智慧水务平台了解排水的状况、降雨的情况，然后合理性地进行排水分布的调度，借助先进的智慧水务平台与系统等弥补传统运维工作的不足。

1.2.2 有助于提升海绵城市绩效评价工作效果

对于海绵城市绩效评价来讲，属于海绵城市建设、运行维护、转型升级、总结、完善过程中重要的载体，而且绩效评价也是较为系统的监测、统计与对比的工作，传统的工作方式很难在海绵城市方面做出一系列准确的绩效评价，难以保证评价工作高效化开展。而在应用智慧水务的过程中，可以借助先进的监测技术措施、云存储技术、大数据分析技术、雨洪模拟技术措施、地理信息系统等。在智慧水务平台中全面、实时性地进行海绵城市各项指标的评价，尤其是规划指标、设计指标、建设指标、运行指标与考核指标等，都能够提供非常准确、可靠的数据做为决策依据。

1.2.3 能够增强防灾减灾的性能

采用智慧水务平台开展有关海绵城市的管理工作，可以借助监控功能、数据存储分析功能、辅助性的决策功能、预警报警功能、应急预案和应急演练功能等，提升紧急事件方面的防范能力与处理能力，最大程度上降低灾害事件的发生率，并且在发生灾害事件之后可以以最快的速度开展应急处置工作，加快响应机制，具有一定的防灾减灾良好性能。

1.2.4 能够提升数据利用的效果

我国城市领域中水务数据属于非常重要的部分，水务的运行对城市的安全性、宜居性等产生直接影响，海绵城市、智慧水务也是智慧城市系统中较为重要的部分，能够为城市在运行方面、建设方面、为公众提供服务方面、为政府制定完善决策方面等提供一系列非常重要的数据支持。由此可见，在海绵城市的建设中合理建设智慧水务平台非常重要，除了能够完善基础设施之外，还能获取到更多的智慧手段。

2 智慧水务在海绵城市中的应用措施

在海绵城市中应用智慧水务，主要是在海绵细胞中安装先进的仪表设备、监测设备等全面采集气象数据信息、交通数据信息、城市管理数据信息、水利数据信息等，实时性地监控海绵设施的具体状态，统计分析相应的海绵参数信息，并且开展雨洪数据的分析工作与利用工作，准确评估海绵城市的绩效，增强海绵城市在运行方面、考核方面、决策方面、管理方面的科学性。为充分发挥智慧水务在相关海绵城市中的应用意义与作用，下面提出几点应用建议。

2.1 合理设计感知层面

对于感知层面来讲，主要涉及到水务数据信息监测的机械设备、人机界面终端方面的机械设备和其他系统相互联合与会商的系统等等，是智慧水务平台中的触觉感知结构，能够帮助平台更好地获取基础性数据信息。在感知层面主要的功能为：（1）对雨量进行全面监测。可以针对性地进行不同地区降雨状况地监测和分析，获取到非常准确的降雨量数据信息，系统化分析海绵城市设施效能，做出准确的考核评价[1]。（2）对海绵细胞进行全面监测。可以利用对相关的人工湖区域、景观河区域、调蓄基础设施、截流井部分、溢流井部分的主要海绵细胞的合理监测，动态化地监控水位情况、水质情况、基础设施运行状况等，及时了解雨水的蓄积信息、排放信息、海绵细胞健康状态信息等，将其作为基础开展有关的运维工作、调度管理工作、海绵指标的分析和控制工作等。（3）对排水方面的基础设施进行全面监测处理。应用智慧水务海绵城市排水基础设施进行监测的过程中，可以在道路较为低洼的部分、立交桥的区域、地道区域、关键路段区域，设置水位监测系统，对积水的状况进行全面的监测处理，及时发现城市内涝问题，并且采用相应的对策进行处置。在园区的排出口位置进行排水数量的监测分析，全面地了解已经建设完成区域之内的径流量控制有效性，与此同时，还需要在排水管网较为关键性的节点区域范围，监测有关的液位数据信息、流量数据信息，在全程监测的情况下，为有关新旧标准管网调度管理、泵站调度管理、排水风险预警等提供非常准确的数据。对于泵站部分来讲，需要结合智慧城市的具体运行标准进行建设或改造，采集有关泵站中机电设施的数据信息、水位数据信息、水质数据信息等，对运行情况进行监控处理与调度处理，科学化地进行排水分布的分配，这样在一定程度上能够提升排水设施管控效果。（4）全面进行气温、地下水、河道水系的监测，通过有效的监测方式来提升整体海绵城市管理和运维工作效果[2]。

2.2 合理设置传输层

在感知层收集数据信息之后，就要利用各种通信网络平台与系统，对数据信息进行汇聚处理、互联处理与共享处理，这个过程需要传输层的支持。所以，在应用智慧水务的过程中，应该合理设置传输层，综合性地研究与分析自主建设、租用通信网络的功能情况、经济情况、安全情况、运维便利情况等，然后按照实际情况进行处理，最好可以使用混合组网的形式，利用租用通信系统进行数据信息的传输，也可以自主搭建网络系统传输数据，在保证数据传输效果的情况下，预防在数据处理方面发生问题。

2.3 完善海绵城市智慧水务系统

完善海绵城市智慧水务系统，应该基于相关的云计算技术、云存储技术等，对感知层面、城市治水系统中的数据信息进行全面收集和处理，创建统一性的数据存储平台、管理平台，并且提供有关的智慧水务服务，这样不仅能够增强海绵城市运维管理、日常工作的效果，还能形成良好的示范作用与发展作用。因此，在海绵城市发展的过程中应该着重关注智慧水务系统的建设，完善其功能，保证各项工作的良好开展和实施[3]。

2.3.1 构建信息采集存储与分析的系统

这个系统主要就是将感知层所采集到的数据信息、智慧平台中各种接入数据信息等，根据功能需求、数据安全等级等开展数据信息的采集工作、存储工作与统计工作，可以提升海绵城市运维管理工作效果，完善其中的数据采集功能。在相关的数据信息采集与存储分析系统运行的过程中，可以分成一级模块与二级模块，其中的一级模块主要负责采集与统计分析气象与水情数据信息、水质和机械设备运行状况数据信息、视频监视数据信息、预警方面的数据信息等。对于二级模块而言，主要用来统计分析预警平台数据信息、净化水流量数据信息、净化水质数据信息等。

2.3.2 创建排水管网、海绵设施地理信息系统

具体工作中可以构建有关的海绵设施还有相关排水管网信息系统，并且构建有关的三维信息模型，与此同时还可以将动态性流量信息、液位信息、水质信息与GIS之间、北斗系统之间等相互融合，将静态性的管道敷设路径信息、直径信息、深度信息、泵站基础设备信息、河道排放口信息等与北斗系统、GIS之间互相融合，创建三维可视化的地理信息系统模型，确保在智慧水务平台中使用三维地理信息系统进行各种数据的查询和调用，达到高级应用的目的[4]。

2.3.3 合理设计计算机模型仿真与预测分析系统

实际工作中通过收集分析相关的智慧水务基础性的数据信息、地理信息系统模型数据信息，采用计算机模型技术措施，全面进行海绵城市各个区域降雨量的分析工作，编制完善的预案，科学化开展调度工作，在一定程度上能够增强预案、调度的准确性。与此同时，还可以借助雨洪仿真模拟的软件系统，对地表区水的径流情况、积水状况，河道区域的水位变化情况等数据信息进行模拟处理，综合性地评价海绵城市中的内涝灾害风险性，及时了解敏感区域的情况，做出风险问题的评估与防范，辅助有关管理工作、调度工作的良好开展，促使海绵城市规划工作良好实施，增强整体管控效果。

2.3.4 设计排水调度与管理系统

在海绵城市的区域之内，源头区域主要就是普通的海绵基础设施，末端是将调蓄当做主要功能的海绵基础设施、排水管基础设施、泵站基础设施等，相互之间具有一定的连通关系、协同关系与互补关系，为了确保排水调度与管理的效果，可以采用智慧水务平台与相关技术进行处理，利用合理的监测方式了解和掌握海绵城市各个区域的降雨掌控、管道流量情况、积水程度情况、泵站机械设备运行状况、各个段落河道的液位等，综合性进行泵站排水、调蓄池排水的调度处理，达到良好的调度管理目的[5]。

3 结束语

综上所述，在海绵城市中应用智慧水务平台，合理建设相关系统具有一定的重要意义，除了能够增强海绵城市的调度管理效果，还能改善排水管理与其他管理工作的现状，推广价值较高。因此，在海绵城市中应该着重强调有关智慧水务系统与平台的建设，完善各种海绵城市的调度管理功能、系统管理功能、数据收集处理功能等等，达到良好的应用目的。