城市窨井蓋治理及智慧化改造

張學(xué)磊

（中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，蘭州 730000）

1 引言

2021年2月9 日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等6部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)窨井蓋安全管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》），《指導(dǎo)意見(jiàn)》要求：“2023年年底前，基本完成各類窨井蓋普查工作，摸清底數(shù)，健全管理檔案，完成窨井蓋治理專項(xiàng)行動(dòng)，窨井蓋安全隱患得到有效治理；2025年年底前，窨井蓋安全管理機(jī)制進(jìn)一步完善，信息化、智能化管理水平明顯加強(qiáng)，事故風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力和應(yīng)急處置水平顯著提升，窨井蓋安全事故明顯減少。”

2 國(guó)內(nèi)窨井蓋現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)高速發(fā)展。城市中給水、排水、燃?xì)?、熱力、電力、通信等各類市政公用管線設(shè)施日益增加，城市路面上相應(yīng)各類檢查井相應(yīng)也不斷增多。據(jù)2017年尚普咨詢《中國(guó)智能井蓋行業(yè)發(fā)展調(diào)研報(bào)告》顯示，我國(guó)約25%的窨井蓋集中在全國(guó)一、二線城市。目前，城市窨井蓋存在的主要問(wèn)題如下。

2.1 窨井蓋因被盜缺失

受到利益的驅(qū)動(dòng)，不法分子鋌而走險(xiǎn)作案偷盜路面井蓋的現(xiàn)象在全國(guó)時(shí)有發(fā)生。2020年3月，最高人民檢察院聯(lián)合最高人民法院、公安部共同出臺(tái)《關(guān)于辦理涉窨井蓋相關(guān)刑事案件的指導(dǎo)意見(jiàn)》，至2020年12月，全國(guó)檢察機(jī)關(guān)共立案涉窨井蓋公益訴訟案件424件。隨著“五防”球墨鑄鐵井蓋的推廣和相關(guān)法律的完善，井蓋被盜問(wèn)題將會(huì)逐步得到解決。

2.2 窨井蓋病害現(xiàn)象普遍

窨井蓋病害成因是多方面的。在設(shè)計(jì)上，主要存在設(shè)計(jì)精細(xì)化不足，井周回填材料不加控制，井口未做加固設(shè)計(jì)等問(wèn)題。在施工上，主要是檢查井施工重視程度不夠、質(zhì)量控制不嚴(yán)、施工精細(xì)化程度不足等問(wèn)題。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)窨井蓋存在的病害較多（尤其是普通鑄鐵窨井蓋），主要存在窨井蓋框沉陷嚴(yán)重、井周路面破損、窨井蓋變形、窨井蓋斷裂和窨井蓋異響擾民等現(xiàn)象。

2.3 政府部門(mén)管理的不足與漏洞

市政公配管線一般除了雨水、污水和照明等管線由市政府投資統(tǒng)一建設(shè)，其他管線均由產(chǎn)權(quán)單位直接投資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)，涉及產(chǎn)權(quán)單位多。由于政府與產(chǎn)權(quán)單位之間缺少聯(lián)動(dòng)機(jī)制，缺乏協(xié)調(diào)制約手段，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市窨井蓋處于一種“誰(shuí)建設(shè)，誰(shuí)維護(hù)”的各自為政、多頭管理模式。這種模式給城市窨井蓋的日常維護(hù)管理造成較大的困難，遇到問(wèn)題時(shí)相互推諉扯皮的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3 窨井蓋整治提升技術(shù)措施和管理建議

城市窨井蓋管理不善，造成全國(guó)范圍內(nèi)各類傷人、損車事件頻發(fā)。窨井蓋管理的不到位嚴(yán)重影響了市民的人身安全，造成了不良的社會(huì)影響，如何改善和加強(qiáng)城市窨井蓋管理已成為困擾全國(guó)各地市政設(shè)施管理部門(mén)的一個(gè)難點(diǎn)、熱點(diǎn)問(wèn)題。為了加強(qiáng)城市道路管理，保障城市道路平整性和安全性，充分發(fā)揮城市道路功能，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行提升。

3.1 制定窨井蓋統(tǒng)一病害判斷標(biāo)準(zhǔn)及處理技術(shù)導(dǎo)則

結(jié)合調(diào)查資料進(jìn)行分類歸整，制定窨井蓋治理技術(shù)導(dǎo)則，規(guī)范各類窨井設(shè)施的材質(zhì)等級(jí)要求、病害判定標(biāo)準(zhǔn)和安全隱患風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、病害處置方式、安裝維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安裝維修施工工法、養(yǎng)護(hù)安全管理和應(yīng)急處置等。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)窨井蓋井周路面病害做過(guò)調(diào)查研究，趙全滿[1]等調(diào)查研究顯示，窨井周破損區(qū)域半徑與路面實(shí)際使用年限有必然聯(lián)系。隨著使用年限的增加，井周破壞區(qū)域半徑逐漸增大，但破壞區(qū)域一般半徑不超過(guò)1.2 m，窨井蓋的沉降量主要分布于0~10 mm。國(guó)內(nèi)一些城市也制定了窨井蓋病害判斷標(biāo)準(zhǔn)，如鄭州市將窨井蓋病害主要分為5大類，制定相關(guān)的判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）井周破損。窨井井周1.5 m×1.5 m范圍內(nèi)路面出現(xiàn)碎裂、坑槽、車轍、翻漿、剝落等病害。（2）路框差超標(biāo)。窨井井蓋與相鄰路面出現(xiàn)沉陷或凸起現(xiàn)象，檢查井高差≥15 mm，雨水篦子高差＞0 mm或＜-15 mm。（3）窨井存在井蓋歪斜、響動(dòng)、反扣問(wèn)題。（4）車行道設(shè)置的井蓋為非可調(diào)式防沉降球墨鑄鐵井蓋。（5）雨（污）水井、井室較深等存在人員墜落危險(xiǎn)的窨井未安裝防墜網(wǎng)。同時(shí)，鄭州市還編制了《市政排水檢查井蓋及防沉降構(gòu)造》《普通球墨鑄鐵窨井蓋快硬自流料維修技術(shù)規(guī)范》和《防沉降球墨鑄鐵窨井蓋維修技術(shù)規(guī)范》等技術(shù)文件。

3.2 整合管線資源，減少窨井蓋數(shù)量

對(duì)市政公配管線資源整合，主要有以下兩種方案：（1）對(duì)通信管線進(jìn)行整合。在通信管線的建設(shè)方面，電信、移動(dòng)、聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商和廣電大多采用自建自用的模式。這種模式不僅造成城市道路管位的浪費(fèi)，而且增加路面上的窨井蓋數(shù)量。建議政府成立統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)，整合各運(yùn)營(yíng)商的需求和考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，統(tǒng)籌通信排管的建設(shè)。建成后，三大運(yùn)營(yíng)商和廣電以租用的形式使用。（2）建設(shè)綜合管廊。綜合管廊可以集約地下空間，解決“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網(wǎng)”等問(wèn)題。與此同時(shí)，可以大幅度減少路面窨井蓋數(shù)量，提升城市品質(zhì)和風(fēng)貌。

3.3 成立窨井蓋管理機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌管理

不同部門(mén)參與窨井蓋治理的動(dòng)機(jī)和參與積極性差異較大，通信、燃?xì)?、自?lái)水、熱力和電力等企業(yè)，其參與市場(chǎng)行為的最終目的是為了盈利，對(duì)于窨井蓋等病害處理，參與度不高。政府部門(mén)參與動(dòng)機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)城市窨井蓋的高效管理，完成上級(jí)部門(mén)交辦的管理城市的任務(wù)，避免問(wèn)責(zé)和投訴。因此，政府參與治理的動(dòng)機(jī)最強(qiáng)[2]。建議政府成立“城市窨井蓋治理辦公室”機(jī)構(gòu)部門(mén)，負(fù)責(zé)城市所有窨井蓋的管理工作，下設(shè)專業(yè)的窨井蓋治理施工隊(duì)伍，負(fù)責(zé)問(wèn)題窨井蓋的維修。窨井蓋治理的經(jīng)費(fèi)可結(jié)合當(dāng)?shù)卣?cái)政能力，采取政府獨(dú)自承擔(dān)，或采用政府財(cái)政補(bǔ)貼與產(chǎn)權(quán)單位出資相結(jié)合的方式。

4 結(jié)合智慧城市建設(shè)，構(gòu)建智能窨井蓋系統(tǒng)

傳統(tǒng)窨井蓋管理模式采用人工巡檢，一般每個(gè)片區(qū)設(shè)置固定的養(yǎng)護(hù)班組人員，定期對(duì)窨井進(jìn)行巡檢和維修。這種管理模式雖然在一定程度上提高了管網(wǎng)精細(xì)化水平，但對(duì)巡檢人員的素質(zhì)和能力依賴度較高，同時(shí)存在時(shí)效性差和效率低等缺點(diǎn)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，一些大城市已經(jīng)逐步搭建其智慧城市系統(tǒng)，為運(yùn)用信息化、智慧化等技術(shù)推動(dòng)窨井蓋安全管理模式奠定了基礎(chǔ)。

4.1 智慧井蓋管理系統(tǒng)的構(gòu)成

智能井蓋管理系統(tǒng)由智能井蓋、傳輸網(wǎng)絡(luò)、支撐平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)4層架構(gòu)組成，如圖1所示。其中，智慧井蓋是加裝井蓋智能終端或井蓋附加設(shè)備的檢查井蓋。一般根據(jù)用戶需求，搭載傾斜傳感器、水位傳感器、氣體傳感器等傳感器，對(duì)開(kāi)蓋移位全軸傾角傳感、水位、有毒氣體、環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 智能井蓋管理系統(tǒng)組成

目前，智慧終端設(shè)備在電源、信號(hào)傳輸質(zhì)量和防水等方面技術(shù)已經(jīng)較為成熟，主要性能：（1）終端設(shè)備采用內(nèi)置高性能鋰铔電池，例如，天龍中閩科技有限公司生產(chǎn)的智慧終端電池容量可達(dá)19 000 mA·h。汪海泉[3]研究顯示，智慧井蓋終端在工作狀態(tài)下，平均電流為167 mA，休眠狀態(tài)為0.003 mA。系統(tǒng)按照每24 h發(fā)送1 min數(shù)據(jù)，每年電耗約1 042.2 mA·h。理論計(jì)算電池工作壽命為19 000/1042.2=18.2 a。極端不利條件下，最長(zhǎng)待機(jī)5 a；（2）信號(hào)傳輸采用NB-IoT技術(shù)（窄帶物聯(lián)網(wǎng)），該技術(shù)具有容量大、功耗低、滲透性強(qiáng)、速率快、低能耗和成本低的特點(diǎn)。該技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如電力監(jiān)測(cè)、工業(yè)設(shè)備監(jiān)控、定位追蹤、智能抄表、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警等。（3）終端設(shè)備的防水等級(jí)執(zhí)行GB/T 4208—2017《外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）》中的IP68等級(jí)，意味著“擁有完全的防塵能力以及持續(xù)潛水無(wú)損害”。

4.2 智慧井蓋系統(tǒng)的搭建流程

智慧井蓋系統(tǒng)搭建可概括為如下3個(gè)步驟。第一步，調(diào)查窨井蓋的產(chǎn)權(quán)單位、維護(hù)責(zé)任人及聯(lián)系方式、種類、材料、坐標(biāo)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第二步，對(duì)窨井蓋進(jìn)行編碼，賦予每個(gè)窨井蓋不同的ID，并對(duì)接城市管理服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目中“城市管理部件數(shù)據(jù)普查”系統(tǒng)；第三步，安裝智能井蓋終端設(shè)備，該設(shè)備通過(guò)無(wú)線窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（NB-IoT），將采集數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、工單數(shù)據(jù)推送給城市大腦，并推送給城市管理局窨井蓋辦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，做到系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

4.3 智慧井蓋應(yīng)用實(shí)例

鄭州市2019年8月全面啟動(dòng)了“城市大腦”項(xiàng)目建設(shè)，探索特大城市數(shù)字智慧化治理體系。2019年12月，鄭州市開(kāi)展市內(nèi)21條主干路的綜合整治提質(zhì)改造工作，并以此為契機(jī)，統(tǒng)籌鄭州市“城市大腦”項(xiàng)目和道路新建、改造、大中修工程，部署了全市約20萬(wàn)的窨井蓋病害治理、產(chǎn)權(quán)確認(rèn)、建檔和智慧化改造工作。截至目前，對(duì)存在安全隱患、監(jiān)管盲區(qū)和易積水區(qū)域等重要區(qū)域的窨井蓋，已完成窨井蓋更新、加裝智能設(shè)備等措施，實(shí)現(xiàn)窨井定位、電子檔案、狀態(tài)感知、信息預(yù)警等信息化、智慧化功能。

4.4 既有窨井蓋加裝智慧終端存在的問(wèn)題

其一，智能終端的安裝方式存在一定的缺陷。目前，在既有窨井蓋加裝智慧終端方式主要有膠裝和螺母安裝有兩種方式。前者牢固性差，夏季溫度高，很容易老化脫膠；后者需要在井蓋上鉆孔，對(duì)窨井蓋的整體性有一定的破壞，另外窨井蓋受到車輛碾壓振動(dòng)造成螺絲松動(dòng)，或因進(jìn)水造成銹死。

其二，智能終端主要功能體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是對(duì)窨井蓋位移監(jiān)控，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)丟失窨井蓋位置，方便及時(shí)更換；二是對(duì)水位、井內(nèi)有毒有害氣體監(jiān)測(cè)，保證養(yǎng)護(hù)人員下井作業(yè)的安全。但在防盜方面作用有限。眾所周知，窨井蓋盜竊作案時(shí)間一般發(fā)生在夜間，盜竊后智能終端往往會(huì)很快被破壞掉，監(jiān)控平臺(tái)并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)盜竊者的有效追蹤。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)城市窨井蓋數(shù)量多，治理體量大，投資高等特點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平，有計(jì)劃分批次進(jìn)行窨井蓋提升改造。建議窨井蓋提升應(yīng)以病害治理和加裝防墜網(wǎng)為主；可選擇安全隱患嚴(yán)重、監(jiān)控盲區(qū)和易積易澇重要區(qū)域作為窨井蓋智慧化提升的試點(diǎn)，加裝智慧井蓋終端；對(duì)新建道路設(shè)置應(yīng)采用成套的智能井蓋（加裝電子鎖），系統(tǒng)性建設(shè)井蓋智能化管理系統(tǒng)。