“智慧排水”信息化運營管理實踐

文｜王歡歡

北京排水集團成立于2001年12月，目前運營著北京中心城區(qū)7708公里排水管網(wǎng)，負責(zé)城區(qū)雨污水收集；雨污水泵站97座，調(diào)蓄池容21萬立方米，全力保障城市運行安全。高品質(zhì)再生水廠12座，污水處理能力417萬立方米/天，再生水管網(wǎng)794公里，全年提供城市再生水源10億立方米。污泥處置中心5座，污泥處理處置能力6128噸/天，全年提供100萬噸生物碳土。

北京排水集團的“智慧排水”理念

智慧水務(wù)，是借助水智能系統(tǒng)形成的水務(wù)管理模式，在常規(guī)的水務(wù)管理技術(shù)及模式基礎(chǔ)上，借助信息化、工業(yè)化等系統(tǒng)，對供排水、河湖等各種水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的運行進行一元化管理，從而提高城市整體的水循環(huán)經(jīng)營效率，推進改善城市水環(huán)境，最大限度發(fā)揮水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的功能。

北京排水集團利用自身長期在網(wǎng)站廠一體化運營方面的水務(wù)管理經(jīng)驗和模式，主動適應(yīng)“智慧化”的時代需求，構(gòu)建了基于“智慧水務(wù)”理念的“智慧排水”管理模式。通過智慧管網(wǎng)、智慧廠站、智慧防汛等工程予以實施，利用數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)葌鞲性O(shè)備在線監(jiān)測水務(wù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機整合水務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)，形成智能互聯(lián)的水務(wù)“物聯(lián)網(wǎng)”；通過集中監(jiān)視、智能控制廠站的運行，對設(shè)備設(shè)施進行資產(chǎn)集中管控，對生產(chǎn)運行進行實時調(diào)度；通過建立業(yè)務(wù)管理平臺，有效開展設(shè)施巡檢、運維、事件處置、客戶服務(wù)、城市防汛等業(yè)務(wù)；通過綜合數(shù)據(jù)采集與分析，實現(xiàn)生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)深度挖掘與分析、管網(wǎng)管理數(shù)字化、排水系統(tǒng)模擬運行模型化、水廠工業(yè)運行精細化，為水務(wù)管理提供整體綜合運營決策分析、事件預(yù)警分析、成本分析、管理風(fēng)險分析等，達到水務(wù)運營管理和服務(wù)能力規(guī)范化，最終實現(xiàn)“智慧”運營。

北京排水集團經(jīng)過多年的實踐探索，已經(jīng)形成了一整套完整的信息化管理體系，充分體現(xiàn)了排水行業(yè)的特點，其核心內(nèi)容包括了各類核心管理要素指標的采集、IT基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、核心數(shù)據(jù)集中管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用綜合展現(xiàn)四大部分。

在業(yè)務(wù)管理方面，集團將運營管理業(yè)務(wù)劃分為日常生產(chǎn)運營“廠網(wǎng)一體化調(diào)度”和“防汛應(yīng)急調(diào)度”兩大體系，分別針對日常和應(yīng)急兩大管理模式，機遇核心數(shù)據(jù)的一致性、統(tǒng)一性滿足不同場景的管理需要。

“智慧排水”信息化管理實踐

1、應(yīng)用信息化手段，構(gòu)建城市排水防汛調(diào)度體系

北京排水集團通過建立“實時監(jiān)控”為基礎(chǔ)的防汛水雨情信息采集體系，構(gòu)建“模擬分析”為特征的防汛信息綜合利用體系，實現(xiàn)“優(yōu)化調(diào)度”為核心的防汛應(yīng)急指揮體系。

建設(shè)防汛實時監(jiān)測子系統(tǒng),實現(xiàn)項目所轄全部泵站在線數(shù)據(jù)的采集、集中展現(xiàn)、預(yù)測預(yù)警等功能，能夠讓生產(chǎn)和管理人員以及指揮部成員實時掌握泵站的生產(chǎn)運行情況、降雨情況、河道液位情況、橋區(qū)積水情況，實現(xiàn)上下一體化的運營管理，為防汛工作及日常泵站生產(chǎn)管理提供支持。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)服務(wù)于防汛調(diào)度和日常管理，通過車載視頻、單兵視頻、泵站橋區(qū)視頻和指揮車等多途徑的視頻監(jiān)控，一方面強化廠站、泵站本地監(jiān)控管理，另一方面通過和指揮調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)汛期指揮部對現(xiàn)場的實時感知，便于及時了解現(xiàn)場狀況，最優(yōu)化調(diào)動所有資源，保障安全度汛。

防汛信息服務(wù)系統(tǒng)除提供雨中各類實時監(jiān)測信息，還提供降雨情況、泵站運行、調(diào)蓄情況等統(tǒng)計信息，為指揮部及時提供準確的決策數(shù)據(jù)依據(jù)，同時還提供雨后和汛后的單站降雨、場降雨、年度降雨等數(shù)據(jù)分析，為防汛保障工作總結(jié)經(jīng)驗、查找不足提供系統(tǒng)支持。

為應(yīng)對強降雨對橋區(qū)排水系統(tǒng)造成的損失和影響，對橋區(qū)的管網(wǎng)和地形等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)修正和完善，建設(shè)橋區(qū)排水數(shù)學(xué)模型，通過流量監(jiān)測數(shù)據(jù)校核后，用于模擬預(yù)測橋區(qū)的積水和管網(wǎng)運行情況，根據(jù)預(yù)測降雨進行模型計算，提前預(yù)測淹水的位置、范圍和程度等，以便及時做好相關(guān)準備；利用模型對現(xiàn)狀管網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題進行診斷和分析，查找問題所在；利用模型對各種改造設(shè)計方案進行評估。

利用建成的防汛調(diào)度體系，實現(xiàn)對車輛單元信息、備勤布控方案等信息的管理，對車輛單元的進行GPS定位、行進路線跟蹤，結(jié)合PDA移動終端進行指揮調(diào)度，對積水點進行查詢與管理，進行備勤統(tǒng)計及回放，對實時路況、人巡、客服熱線等信息進行了集成，在防洪抗?jié)持笓]調(diào)度工作進行了良好應(yīng)用。

2、接軌國際先進運營理念，構(gòu)建“廠網(wǎng)一體化”運營管理模式

圖1 “智慧排水”信息化管理體系

圖2 核心數(shù)據(jù)采集為業(yè)務(wù)應(yīng)用夯實基礎(chǔ)

北京排水集團在2011年初開始對排水管網(wǎng)實施流域化管理，將各污水處理廠流域的上游管網(wǎng)按照集水區(qū)域和上下游連通關(guān)系劃分為不同級別的管線邏輯關(guān)系，共建立了210個排水小流域。劃分排水小流域后，每個污水處理廠上游的排水管網(wǎng)都是由總干管、主干管、小流域組成，形成了點、線、面結(jié)合的網(wǎng)格化管理格局，結(jié)合信息化管理手段，在“廠網(wǎng)一體化”運營模式下，形成“水質(zhì)保障、水量均衡、水位預(yù)調(diào)”運營管理模式。

在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建起了“以網(wǎng)為主、服務(wù)于廠、延伸入戶”的系統(tǒng)化水質(zhì)管理體系。在污水流域內(nèi)，主要包括主干系統(tǒng)斷面、小流域系統(tǒng)斷面、排水戶出水斷面，通過加強對各種斷面的監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，對超標排水進行排查，達到廠網(wǎng)一體化最佳運營。對污水流域內(nèi)主要節(jié)點的水量、閘站狀態(tài)、水廠運行狀況進行監(jiān)測和控制，進行流域內(nèi)水量調(diào)度，保障流域內(nèi)水量均衡。對水廠的再生水產(chǎn)量、重點戶的用水情況、主干線的供水狀況進行監(jiān)測和控制，協(xié)調(diào)調(diào)水，保障再生水供水安全和用水均衡。在汛期較大降雨出現(xiàn)前，調(diào)度泵站、水廠提前加大抽升，深化防汛預(yù)警“廠網(wǎng)聯(lián)動”的系統(tǒng)化防汛保障體系。

智慧排水信息化管理成效

1、智慧水務(wù)理念與防汛應(yīng)急調(diào)度相結(jié)合，可有效提升防汛保障工作效能

自北京排水集團承擔(dān)北京市中心城區(qū)防汛保障工作后，開始構(gòu)建智能化防汛應(yīng)急調(diào)度體系，采用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)加強現(xiàn)場情況監(jiān)測，通過合理的監(jiān)測點位和監(jiān)測設(shè)備布控增強雨情、橋區(qū)積水、河道水情、道路交通、泵站工況、現(xiàn)場搶險等現(xiàn)場實時感知能力，為防汛指揮提供更可靠的監(jiān)測預(yù)警和決策依據(jù)；通過車載視頻定位系統(tǒng)，利用態(tài)勢指揮平臺實現(xiàn)了搶險指令的快速傳遞，搶險位置的快速關(guān)聯(lián)，實時路況的快速展示；利用數(shù)學(xué)模型對橋區(qū)和泵站的降雨模擬分析，提前預(yù)判橋區(qū)可能發(fā)生的積水情況和搶險單元布控。

2016年“7.20”大雨，總降雨量與“7.21”持平，北京城區(qū)防汛應(yīng)對整體穩(wěn)定，取得了較好的實效。

2、“廠網(wǎng)一體化”運營模式，是智慧城市排水得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)保障

實踐表明，污水處理廠和排水管網(wǎng)的一體化運營，更符合城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的內(nèi)在特性以及作為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)定位，更有利于充分發(fā)揮其水環(huán)境保障功能；北京排水集團提出的“水質(zhì)保障、水量均衡、水位預(yù)調(diào)”三種基本模式，涵蓋了城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)廠網(wǎng)一體化運營管理的核心內(nèi)容，現(xiàn)在城鎮(zhèn)排水行業(yè)具有較強的借鑒意義。

近年來，北京排水集團按照統(tǒng)籌建設(shè)、協(xié)調(diào)運行的理念，對北京中心城區(qū)排水系統(tǒng)廠網(wǎng)一體化運營進行了積極的探索和實踐，實現(xiàn)了廠網(wǎng)建設(shè)及運行的統(tǒng)一調(diào)度，使中心城區(qū)的污水處理率逐年得到提高，得到了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的充分肯定，并于2012年底獲得了國際水協(xié)頒發(fā)的全球運營管理創(chuàng)新獎。