智慧污水零直排动态监管体系中的关键技术研究与应用

上官宗珊 1罗玉 1 金茹意 1

摘要：“智慧污水零直排动态监管体系”是一种辅助“污水零直排区”建设和长效管理的新型智慧治水模式。本文针对“智慧污水零直排动态监管体系”中涉及到的地理信息、物联网、管网溯源等关键技术进行分析探讨，并对技术的应用成果进行总结，为提升“污水零直排”建设效能提供一种新思路。

关键词：污水零直排；关键技术；动态监管

1引言

“智慧污水零直排动态监管体系”是一种新型的智慧治水模式，它以实现“污水零直排”为目标，通过智慧管理体系、数据动态更新机制、智慧监管平台等几方面的内容建设，进一步增强政府治水部门的监管治理水平，解决传统污水监管治理模式中存在的管网底数不明、污水排放监管困难、污水偷排发现滞后等问题，为“污水零直排”建设和长效管理提供辅助支撑。因此，有必要针对“智慧污水零直排动态监管体系”中涉及到的关键技术进行研究分析，并进行技术应用实践和总结，为各地“污水零直排区”建设效能提升提供一定的参考借鉴和创新思路。

2关键技术分析

2.1地理信息技术

地理信息技术即地理信息系统（GIS），它是一种对地理信息数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的系统，地理信息系统涉及的管理对象包括空间对象数据、遥感图像数据、属性信息数据等，是能够解决一些与空间信息相关的问题的综合性系统。利用地理信息系统（GIS）强大的空间信息存储、管理和分析能力，能够对各类污水零直排相关的地理信息数据进行统一的汇集、管理、展示、分析，为污水零直排建设提供精准的空间信息数据支持和决策辅助分析手段。

2.2海量数据融合存储技术

海量数据融合存储技术是通过信息融合技术，建设海量数据资源平台，即针对管理业务对基础数据的需求，对各类数据内容遵循“统一规划、统一标准、统一软件、资源共享”的原则，建设统一的基础数据标准，建设统一的基础数据管理及维护平台，实现规范的采集、入库和更新流程，使各业务系统的数据可以统一调度，不再数据分离，各自为政。使业务系统在数据存储层与数据交换层都达到互联互通，从而促进系统协同，提高系统运行效率。通过海量数据融合存储技术，实现海量排水管网信息、物联网监测信息、污水零直排全过程档案信息等多源数据有机融合，并按照统一标准存储，为前端各类智慧应用提供数据支撑。

2.3物联网技术

物联网作为互联网的延伸，是新一代信息技术的重要组成部分，具备整体感知、可靠传输和智能处理的基本特征。物联网按照约定的协议，实现了物体与物体、物体与人之间的互联，结合互联网能够将物联感知信息进行传输共享交互，并能通过信息技术手段实现信息的接收处理分析，使人们可以用更加精细和动态的方式感知物质世界和管理生产、生活。物联网技术在污水零直排智慧监管的应用具体地说，就是在重点监测的市政管网、河道等部位安装物联网智能传感器，通过这些传感器实时收集水质、流量等数据，并加以分析和展示，实现对城市排水管网中污水排放情况的动态监测。

2.4管网溯源分析技术

管网溯源分析技术是基于管网拓扑网络，分析管网中水流情况和排放路径，进而分析出管网中污水排放的上游源头的技术。其原理是根据管线起点和终点高程关系，计算排水管网的流向信息，根据流向情况和管网相互之间的拓扑连接关系，反向溯源检索当前管线对应的上游管线信息，直至回溯到上游源头。结合溯源分析技术可在地图上动态展示分析结果，能够清晰掌握管网内污水排放来源,实现快速定位污水排放源头的区域管理目的。

3关键技术应用实践总结

将上述关键技术应用到“智慧污水零直排动态监管体系”建设当中，并在温州市经济技术开发区进行了实践，具体应用实践成效总结如下：

（1）以一张图为技术底板，实现多源数据融合管理

通过地理信息技术和海量数据融合存储技术，以一张图为技术底板，将污水零直排相关的管网信息、企业信息、管网检测信息、物联网监测信息、设计整改信息等多源异构数据信息分类管理，并进行数据资源的梳理、接入、清洗、标准化、去重、融合、关联入库和集中管理。其中通过管网排查检测形成的数据，将这部分数据进行标准化、结构化和空间化处理，和市政管网数据进行拓扑融合，形成基础的统一完整的排水管网“一张图”基础数据，在此基础上关联挂接各类管网缺陷、物联网监测、排污企业等信息，让实体的管网转换成为数字化可查、空间化可看的数据信息，摸清了污水零直排的“家底”，构建起一套可供多部门协同调用的具有空间信息的零直排数据服务中台，为后续的污水零直排信息调阅、查询和分析决策提供有力的数据支撑。

（2）将空间信息与项目全过程信息相结合，提供精细化管理支撑

“污水零直排区”建设是一个长期的工作，包括排水管网排查检测、清理、设计、整改等过程，在此期间产生了大量的数据信息，依靠传统的纸质档案进行管理，往往容易出现数据调阅查询难的问题。利用地理信息技术建立污水零直排创建的地块空间信息，将地块上涉及到的污水零直排整治项目全过程信息进行数字化处理，与地块空间信息进行挂接，并且将地块与地块上涉及到管网整治的相关企业、小区、六小行业商户等对象挂钩，建立“一地块一项目一档案”，实现污水零直排建设信息空间可视化管理，为污水零直排建设精细化监管提供助力。

（3）借助“物联网+GIS”实时监测，实现污水排放动态监管预警

偷排、漏排、渗排和破坏水生态等违法行为一旦发生，如果不能及时有效制止，将会对水资源生态环境造成巨大的破坏，需要花费大量的人力、物力进行水生态的治理和恢复。利用“物联网+GIS”技术，在“一张图”上结合排水管网和实际重点监测水域情况，实现物联网设备精确布点，同时通过物联网全面感知的特性对城市排水管网中污水排放、河道水质等水治理数据全天候实时动态监测，当发生水质超标、晴天排水等情况，即刻进行报警，监管部门根据平台上展现的报警位置和信息，能够快速定位问题发生位置，及时制止污水乱排放行为，有效地保护水资源环境，减少由于水环境破坏带来的经济损失。

（4）利用管网空间溯源分析，辅助快速排查制止污染源头。

当水环境污染问题发生时，物联网设备及时产生预警信息，需要监管人员及时排查污染源，进行源头治理。但是，通过传统人工排查的方式，需要从污染口逐一反向排查，将耗费大量的时间精力，延误治水最佳时机。通过引入管网空间溯源分析技术，根据已确定的预警信息数据，找到对应的污水排放口位置，基于建立的管网拓扑网络分析其排放流向规律性，通过管网溯源分析找出全部可能的污染源头，生成对应污染源信息清单，并在地图上展示对应的管网排水路径，辅助监管部门快速排查污染源，实现对污染源头的精准溯源、高效排查、及时制止。

4结语

综上所述，通过对“智慧污水零直排动态监管体系”的关键技术的研究分析和应用实践，初步形成了一套完善可用的“污水零直排”智慧化管理技术路线，可为各地“污水零直排”工作探索信息化治水手段提供一定的参考依据。随着“污水零直排”建设工作的深入开展和不断完善，后续也需要逐步更新完善“智慧污水零直排动态监管体系”，以保障“污水零直排”建设成果能够长效保持。

参考文献：

[1] 曹宏卫,周影烈.城镇排水系统提质增效的全生命周期关键技术探讨[J]. 山西建筑. 2020(23): 95-97

[2] 张国占,李钢,张攀.基于物联网的保定市智慧排水系统建设探讨[J]. 给水排水. 2019(08): 124-129

[3] 朱晓庆,殷峻暹,张丽丽,付敏.深圳市智慧水务应用体系研究[J].水利水电技术. 2019(S2): 176-180

[4]班福忱,孙晓昕,李美然,刘鑫.地理信息系统在城市排水管网中的应用[J]. 测绘通报. 2016(S1)：123-126+129

[5] 王春华,杨超,方适明,董卫华.基于“互联网+”的排水智慧化管理研究及应用成效[J].中国给水排水. 2016(12): 30-33