智慧水务在珠江三角洲水资源配置工程中的应用

孙雅丽

（广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635）

《粤港澳大湾区发展规划纲要》及《粤港澳大湾区水安全保障规划》提出，到2022 年，珠三角九市初步建成与社会主义现代化进程相适应的水利现代化体系，水安全保障能力达到国内领先水平，率先打造成为全国“水利工程补短板、水利行业强监管”示范区；到2035 年，水安全保障能力和智慧化水平达到国际先进水平，继续推进资源整合共享，加快推进重点工程，积极推进“数字水利”向“智慧水利”转变。信息技术在水务工程中的应用大大提高了管理水平，特别是智慧水务在珠江三角洲水资源配置工程中的应用，使建设各方的管理水平达到国内领先。目前，欧洲、北美洲、亚洲等国的智慧水务发展水平略高，其智慧水务经过长期探索从经验模式发展到智能自控模式[1]。如丹麦和荷兰，其水务技术发展重点不是寻找现成智慧系统模块化或软件平台，而是注重自身数据采集、分析和应用，包括对硬件条件实现优化布局、采用科技手段解决实际运营难题、开展数据应用分析研究等，经历了从生产到研究，再从研究到应用的过程。因此，本文通过对国内外智慧水务应用的研究，重点阐述粤港澳大湾区大型供水工程建设中对智慧水务的应用。

1 项目概况

珠江三角洲水资源配置工程输水线路总长113.1 km，计划总投资约354 亿元，是国务院部署的172 项节水供水重大水利工程之一，是粤港澳大湾区首个超大型水利工程，也是迄今为止广东省投资最大、输水线路最长、受水区域最广的水资源调配工程。为实现“少征地、少拆迁、少扰民”的目标，打造新时代生态智慧水利工程，该工程采用深埋盾构的方式在纵深40～60 m 的地下建造。同时为优化配置珠三角地区东、西部水资源，从西部的西江水系引水至东部，输水线路贯穿了珠三角核心城市群，主要供水目标是广州市南沙区、深圳市和东莞市的缺水地区。实施该工程可有效解决城市经济发展的缺水矛盾，提高供水安全性和应急备用保障能力，对维护上述地区供水安全和经济社会可持续发展具有重要作用。

2 智慧水务理念

智慧水务是以解决城市水务发展需求为导向，利用现代传感、物联网及信息技术，构建城市水务综合数据库，实现水务信息充分共享，提高城市水务管理决策水平；并通过开展顶层设计、优化水务建设目标、系统规划水务建设布局，提升水务建设和运营效益[2]。智慧水务是在工程数字化建设和智能化应用后的新型管理模式和组织形态，是先进信息、工业及管理技术的深度融合，能促进工程建设管理单位内部转型升级，完成与“互联网+”社会生产力的和谐对接。智慧水务建设具有以下特点：①打造“新时代生态智慧水利工程”目标，从智慧设计、建造、运营、管理出发，建设贯穿工程全周期的水利信息化智慧管理系统；②通过“BIM+GIS”支撑平台对工程设施、设备状态及环境信息进行全面、可视化展现；③建设水量调度管理系统，通过数据分析结果为工程供水调度提供科学数据支撑；④实现数字工程辅助建设单位开展日常运营、故障分析和维护，减少人工巡检，加强自动化运维，提升效率[3]。

3 智慧水务系统的实际应用

3.1 工程建设管理系统

该系统主要用于工程前期报批管理，包括工程进度计划、总体投资控制、合同费用支付、质量控制、安全控制、工程沟通、资料审批等。项目端系统将建设、施工、监理、设计等单位集成到统一平台，作为实际日常业务系统实现标准化、统一化、集成化管理[4]。主要包括五个模块：①前期管理。可查询项目前期各项审批材料进度，查询各工作环节状态，及时掌握当前标段开展情况。通过获取工程数据对项目前期进展进行整体把握。②设计管理。涵盖工程各阶段的设计及设计变更管理，可控制进度、分配与下达任务、跟踪计划等。③招投标信息管理。记录项目招投标业务的跟踪管理情况，查找招标相关资料。④合同费用管理。提供项目中所有合同事项，如合同的基础信息、计量计价、变更、进度、结算、终止、履行统计查询等。⑤质量管理。是工程主体对参建单位在建设过程中涉及重要质量项的控制与管理，是以质量验收与评价为主线，按质量计划对质量控制点进行处理的过程。

3.2 “BIM+GIS”支撑平台

珠三角水资源配置工程覆盖范围大、地域分布广、管理层级多、内容复杂，其运行包括输水管线、泵站、水库、调度管理等，是一项十分复杂的系统工程。因此，搭建“BIM+GIS”平台是工程规范化、协同化管理的需要，可消除信息孤岛，满足不同层级参建方的信息需求和功能需求，保障工程管理的高效有序。利用“GIS+BIM”技术，搭建“地形地质+建筑物”的工程整体数字化模型，构建三维可视化管理平台，实时展示施工进展、盾构机的位置和状态等，便于工程管理人员从宏观到微观把控施工进程和运行状态，追踪质量和安全隐患，以便做出科学决策。供水工程大都具有地域广、人员流动性强、作业环境复杂等特点，传统信息采集方式难以保障信息的真实性、完整性、时效性和可追溯性。通过信息系统建设，可实现信息实时采集、直观查询、快速发布和高度共享，能便捷掌握工程动态，处理业务，提高管理效率和精细化管理水平。

平台搭建需注意：①实现数据转换。数据的准备和转换包含两个层面，一是GIS 数据需支持从GIS 数据服务器下载，同时也包含对影像、地形数据的处理；二是BIM 数据其转换需支持目前流行的主流BIM 平台。②平台服务在考虑BIM 数据的同时要兼顾GIS、文档、协同、数据分析等部分。为了数据安全及未来需要，要满足高可用的云架构系统设计。BIM 数据管理平台不仅是BIM 和GIS数据的管理，更应是行业数据的服务平台和大数据的基础，因为平台在数据收集时已对BIM 模型数据进行了结构化组织（见图1）。

图1 系统总体架构

3.3 安全预警管理系统

该系统利用物联网、视频监控、移动互联、“BIM+GIS”等智慧工地技术，具有安全预警管理、感知信息接入、安全地图、安全事故管理、安全隐患排查、风险管理、应急救援等主要功能，可提高工作的信息化、标准化、专业化水平。一方面，工程安全生产始终处于受控状态并持续改良，从根本上降低了安全事故发生率；另一方面，水质自动检测系统保障了供水安全和供水质量。

3.4 水量调度管理系统

该系统包括水量调度日常业务处理、供水计划编制、实时水量调度、应急水量调度、水量统计和水费计算、调度评价系统。其中，水量调度日常业务处理系统是核心部分，该系统按照同类功能合并，简化系统结构，易于工程管理人员操作。

3.5 合同费用管理系统

其为项目建设单位项目投资管理的核心部分。重点包括设备物资采购合同、工程施工合同的执行管理和监控分析，实现合同的结算管理、执行进度跟踪、合同交付质量管理。要求可关联项目进度管理进行进度执行联查，关联供应商管理功能进行供应商合同履约质量记录与评估等。

3.6 工程数字档案系统

该系统作为完整档案业务流程管理的信息化平台，涵盖档案业务管理的“收集、管理、保存、利用”需求。其功能主要包括档案的收集、保管、利用、统计及数据管理、辅助管理等。

3.7 输水自动化监控系统

该系统按“统一调度、无人值班、智能巡查、智慧供水”的原则设计，在工程管理中心设立调度中心，设置常规的应用及数据库服务器、操作员工作站、通信工作站、常规监控系统设备等，负责整个工程的供水调度。在三个泵站设置泵站自动化监控系统，负责监控泵站内的设备及其管辖的供水管线上的监控对象，如盾构井渗漏排水泵等。在泵站副厂房设立监控调试室，放置站控层设备，设置操作员站、工程师工作站、1 000 M/100 M 网络交换机等设备，主要用于泵站投运初期及检修期的泵站监控。正常运行时泵站无人值班，主要运维人员可在泵站信息中心进行管理。

3.8 应用系统集成

应用系统集成是本系统集成的核心内容，也是实现系统开发建设的目的，应用系统分布在运营公司各管理部门，用户包括公司员工、上级部门、相关单位、公众，是一个庞大复杂的调水业务应用系统。工程展现应用包括工程数字门户和移动应用门户。工程应用系统主要包括工程建设管理、安全预警管理、征地移民管理、水量调度管理、工程设施管理、工程安防与视频监控、工程运行检修培训系统、工程数字档案、办公自动化、水文监测、水质监测、输水自动化监控等系统。

4 结语

水是支撑城市经济社会发展的基础性资源，智慧水务正成为城市水务高质量发展的显著标志。目前，粤港澳大湾区建设如火如荼，对水安全保障也提出了更高要求，智慧水务建设是推进新阶段水利高质量发展的重要路径之一。对此，全国各流域管理局正积极开展先行先试任务，编制智慧水务专项规划。在智慧水利工程思潮引领下，从思想上打破传统水利“重建设、轻管理”的理念，逐步向“建管并重”的现代智慧水利方向发展。珠三角水资源配置工程是国家级“大动脉”工程，是世界上流量最大的长距离有压管道调水工程，建成后将对粤港澳大湾区发展提供战略支撑。智慧水务应用于珠三角水资源配置工程，不仅能提高建管部门的供水效率，保证城市供水安全，还可为大湾区其他大型供水工程提供参考。