污水系統排外水工作，主要是指通過減少“外水”（山泉水、河湖水、雨水等）進入污水系統，實現“污水入廠、清水入河”，最終目標是解決污水管網高水位、污水入廠低濃度的問題，有效騰挪污水管網的收集空間，充分發揮污水處理能力。在實際分析中發現，污水系統進入“外水”的渠道很多，需要從源端到末端進行統籌治理，精細化管理，優先解決重點問題與關鍵環節，確保能在2021年內完成工作目標。這就需要我們排水管理者借助新興科技力量，有效把脈城市污水處理廠進廠水質濃度偏低的癥結，通過科技與管理雙管齊下，快速推動污水管網排外水工作的落實。

中工智慧排水業務中臺技術架構圖

本研究應用領域與技術原理

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本研究采用大數據、物聯網、微服務、分布式、互聯網+、地理信息系統等科學技術 *** 和手段搭建了一個提質增效專題管理系統。

以微服務、分布式理念，搭建統一的污水管網排外水工作中心，實現提質增效統一管理、專題管理；基于物聯網、GIS一張圖實現排水設施、排水單元和運營管理信息的匯聚、互聯及可視化管理，方便管理者宏觀掌握排污管網運行總體情況，掌握排水戶排污情況；對排水設施地理空間大數據和在線監測物聯大數據進行匯聚、處理、展示，實現提質增效工作方案輔助支撐和成效回顧；借助APP移動端，滿足一線工作人員應對接駁井關聯、提質增效專題查看、排水管網追溯分析等現場作業場景需求。

提質增效專題管理系統實現了排水設施可視化、污水排向可溯化、進廠水質在線化、工作考核精細化，有效提高工作人員的工作效率、減少運營成本，為排水設施的運營管理、為提質增效的決策管理提供全面的信息來源和管理服務，促進提質增效工作信息化、物聯化、智慧化、精細化管理水平達到新高度，達到城鎮污水處理提質增效三年行動方案總體要求。

以微服務和業務中臺理念，我們建設了一個在線監測中心，以分布式部署為沃特云提供各項數據查詢服務、更新服務、數據管理服務等，維護性、擴展性、穩定性與性能比傳統一體化系統要高，滿足海量排水在線監測數據的接入、存儲與共享。

服務端程序采用當前先進微服務架構思想，利用Spring Boot、Spring MVC、Spring Data JPA等框架，以分布式部署方式為沃特云提供各項數據查詢服務、更新服務、設備管理服務等，維護性、擴展性、穩定性與性能比傳統一體化系統要高，滿足海量排水設施設備數據的接入、存儲與共享。

物聯網平臺以profile文件和解編碼器為不同類型的設備定義好接入配置，一種類型設備對應一套profile文件和解編碼器，一套profile文件和解編碼器就相當于是一種邏輯上的設備，本研究涉及的前端感知設備（管網液位儀）能通過統一的協議與靈活的配置，接入沃特云平臺。

本系統設計遵循先進、科學、實用、可行、安全、穩定、可擴展的原則。在設計過程中充分依照國際上的規范、標準，借鑒國內外目前成熟的主流 *** 和綜合信息系統的體系結構，以保證系統具有較長的生命力和擴展能力，保證先進性的同時還要保證技術的穩定、安全性。同時，系統的安裝調試、軟件編程和操作使用又應簡便易行，容易掌握。集國際上眾多先進技術于一身，體現當前計算機控制技術與計算機 *** 技術的最新發展水平，適應時代發展的要求。其主要功能包括以下幾點：

基于地理信息系統技術及物聯網感知技術、GNSS技術，建設排水資產一張圖系統。通過系統，實現工作區域地圖上疊加展示水務運營單位權屬的排水管網及其附屬設施數據，包括排水設施、河道、泵站、水閘等設施數據基于GIS地圖集中在一張圖上展示，實現數據的匯聚融合與可視化管理，方便領導者對管理的設施家底和管養工作進行宏觀掌握，可以實現各種設施相關資料的科學有效管理和查詢，以及人員有效調度，為提質增效業務應用提供數據基礎、工作底圖。

接入排水設施的實時監測數據，包括管網關鍵節點的水位監測、泵站水位流量、污水處理廠進水口水質水量監測、河涌水位水質、潮汐水位變化，結合排水資產一張圖，構建一個可視化的城市提質增效實景平臺，方便相關人員隨時掌握排水設施的運行狀況和提質增效工作的推進效果，同時也為排水戶整治和黑臭水體治理提供基礎數據支撐。

系統通過動態監測數據和靜態排水管網GIS數據，實現監測設備數據上下游聯動分析、管網設施上下游的聯動綜合分析。一方面通過管道上下游空間關系分析，人類活動時間與管道水位變化關系分析，自身同比時間變化規律分析，分析高水位運行、進廠濃度低等原因，找出問題嫌疑點，為下一步管網工程改造提供決策支持；另一方面，通過接入污水處理廠進水水質監測點數據，掌握和預判污水處理效率，輔助工作人員提前進行污水收水分析，針對性制定“一廠一策”方案，提高污水集中處理效率。再者，基于管網的拓撲關系分析結果，與管網液位監測、雨情數據聯動分析，快速查明排水管網中任一節點的污水可能流經管道，從而清楚了解污水的來龍去脈，為有效發現違法排水行為、外水接入點、清下水混接點，摸清問題關鍵節點，“對癥下藥”提供基礎數據支撐。

基于已入庫的排水設施大數據和在線設備監測數據，通過排水管網設施的坐標、埋深、高程、管徑等地理空間數據，通過數據模型分析存在的排水管網混接等問題，為排水管網收集效能提供評估依據，為實施清污分流改造工程提供科學數據來源。并可通過對片區和管網關鍵點的水質分析數據持續記錄，便于回顧工作成效及圍繞服務片區管網制定“一廠一策”系統化整治方案。

建設提質增效管理系統，將有效監督各單位提質增效關鍵問題排查工作，強化日常運營管理。基于排水管網排查和定期檢測制度，全面排查區域內污水管網等設施功能狀況、錯接混接等基本情況及排水戶接入情況并進行賬冊化、信息化記錄，實現管網混接問題點、重點排水戶水質水量和管網關鍵節點水位水質情況的忠實記錄與動態更新，有效開展排水單元內山水和雨水混接入污水管網、旱天生活污水直排、雨天合流制溢流污染、生活污水管網空白區等問題處理提供數據基礎，有效把脈城市污水處理廠進廠水質濃度偏低的癥結，指導污水提質增效工作的落實。

基于API的能力中心與新應用

1. 基于排水系統設施海量屬性數據――理清污水管網脈絡。以污水處理系統為單位，從源頭到末端，系統梳理核查區域內的各類排水設施，將新建工程和現有普查管網數據進行資產入庫，對數據進行預處理和編碼工作，包括污水管、雨水管、合流管、污水廠、泵站、閘站等基礎設施。通過對排水管網的梳理、劃分主次干管和對河涌、廠泵閘站信息數據收集、整理，理清資產家底和設施空間關系，最終形成“廠、網、河”一張作戰圖。

2. 建立了排水單元―接駁井―市政管網的關聯關系，落實正本清源工作。排水小分區管理作為城鎮污水處理提質增效工作的源頭控制環節，實際梳理排查工作中面臨數量多、梳理復雜、參考信息不全等情況。基于污水系統，以排水小分區與市政管網的接駁井為抓手，以便對排水小分區的排水行為納入日常監管范圍，建立排水單元-接駁井-市政管網的關聯關系，通過管網追溯分析對分區范圍內出現的水質異常進行溯源查找。根據周邊市政排水管網情況現場核實排水單元接戶井的接駁情況，并予以登記在冊，以便后續施工改造或排污追溯。

3. 掌握排水設施存在的癥結，落實擠外水、提濃度的目標。整合河涌、閘門、泵站、管網、污水廠的各項運行要素，制定合理控制河湖水體水位的條件方案，妥善處理河湖水位與市政排水的關系，防止河湖水倒灌進入市政排水系統，大幅減少晴天河涌水倒灌以及雨季合流水進入污水管網，降低河涌水及雨水對管網內污水濃度的影響。

4. 劃分排水管理小片區，精細化管理顆粒度。提質增效工作是一個系統工程，其建立在完善的排水設施數據基礎及大量的監測設備基礎上，以便及時掌握排水系統運行狀況，制定科學有效決策。結合城鎮排水業務特點，以污水管網為脈絡，以湖河排口、污水處理廠、污水提升泵站和相關排水設施為界限，以在關鍵節點部署的在線監測物聯設備為眼線，分段劃分提質增效專題分析小區塊，既能縮小排污追溯排查范圍，也便提高排污追溯排查效率。

5. 數據化的工作看板能夠全面發現問題，提高提質增效工作效率。通過整合多源頭數據、內部數據、監測數據以及第三方關聯系統數據等，實現全市水質凈化廠、排水泵站、調蓄設施、污水管網、雨水管網以及合流管網等的實時運行狀態的感知以及可視化管理。當液位或流量超過報警值或設備異常時將會進行實時告警，通過多終端報警模式，通知相關人員，讓相關人員知悉處置。通過長期數據積累分析，掌握長期高水位運行的管網，并繪制成專題圖，為后期規劃設計提供數據基礎。

污水管網提質增效專題管理系統的建設，緊密圍繞城鎮污水提質增效的總體要求，健全排水管理體系，填補排水戶管理真空，通過排水單元登記、排水單元信息核查、統計功能，提升排水戶問題發現及整改工作效率，提升對排水戶排污溯源效率。系統以排水系統設施海量空間數據為基礎，液位在線感知為輔助，展現提質增效全景專題視角，向用戶提供末端到源端的污水收集、管網排向、管道狀態信息，打通全過程管理監測，實現把排水管網作為污水處理提質增效的關鍵核心，把污水處理廠水質作為污水處理提質增效度量指標，打通源端到末端的管理監督。

自本應用研究研發以來，已在廣州市、珠海市、佛山市相繼落地推廣應用，目前珠三角其余地區相關項目也正緊密建設中，未來將輻射至長三角地區更多地方。