刘文硕
北京市自来水集团有限责任公司郭公庄分公司，北京，100000
摘要：随着我国经济和城市化程序的快速发展，城市规模不断扩大，供水管网的大量增加，管网的建设和运维过程中出现了诸多问题，例如供水管网竣工资料残缺不全，资料精度不高或竣工资料不能及时准确归档而造成资料与现状不符；供水管网数据量庞大，且各部分数据独立，没有集成信息平台，更新困难，经常导致发生爆管事故后不知道需要关闭那个阀门，建设施工中挖断或挖坏地下管网，造成停水、停气、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。本文对城市供水管网信息化管理体系的构建及应用进行分析，以供参考。
关键词：供水管网；信息化；管理体系
引言
对于城镇供水管网来说，在公共服务和企业生产等方面发挥着重要的作用，在城镇基础设施中占据着举足轻重的地位，对于城市生存发展产生极其深远的影响，其规模大、结构复杂等特点不容忽视。因此，对于供水企业来说，要想满足优质供水需求，更好地服务社会，必须要对供水管网优化和维护工作高度重视，确保水质安全运行水平的稳步提升。通常来说，供水管网的复杂性和综合性比较突出，所以加强优化和维护非常重要。
1城市供水管网的重要性
随着城市人口的增加、城市的迅速增长以及生活水平的提高，供水、水资源短缺以及水与水之间的矛盾也在增加。水资源的利用、科学管理制度的建立和向水的过渡是可持续发展的基本保障。我们是一个水资源稀缺的国家，长期以来在许多领域都受到水资源短缺、水资源重用不足、监管机制不足、城市管道频繁扩展、管道结构日益复杂、管道网络规模日益扩大以及管道网络日益脆弱等问题的严重影响。管网是城市发展的重要基础设施，保持正常运行已成为城市可持续发展的重要前提。
2系统总体设计原则
2.1实用可执行性原则
该平台功能在定位城市水网交通信息互动平台的基础上，旨在最大限度地满足水网日常管理需求，对水网周边进行日常维护，并为各项活动的特点和业务流程创建具有实用价值的平台。平台灵活性是开发、用户操作、系统管理、数据更新和系统更新的起点。它提供了改进的系统体系结构和全面的数据操作系统。易于使用、易于使用和灵活的水行业工作方式，使工作更加轻松快捷。
2.2技术管理原则
随着信息技术的迅速发展以及硬件和软件更新的迅速进行，重要的是全面重新考虑将系统扩展到硬件和平台体系结构，以保持在信息技术发展方面的领先地位。利用C/S体系结构和B/S体系结构的架构和通信技术，建立高效的数据库结构，满足未来五至十年水开发领域对信息结构的需求，并保持技术领先地位。
3供水管网信息化管理体系的构建及优化措施
3.1数据采集
传感器网络是一系列用于采集供水管网数据的传感器，以及包括射频识别、相机、Ｍ２Ｍ终端以及其他能从环境中采集数据的设备。ＲＦＩＤ被广泛应用于ＷＳＮ节点，可以通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，通常用于供水管网地下管线的快速定位。传感器是一种检测装置，能将检测到的信息转化为电信号等其他形式的信号传输，通常应用于采集供水管网的压力、流量、噪声等数据。
3.2加强新型管材的应用
如果管道年龄过长，极容易增加漏失率，并且加剧管道污染现象的发生。目前，管网改造已经得到诸多城镇的高度重视，其中，球墨铸铁管与新型塑料管材等具有较高的应用价值，如PE管实现了向旧管材的顺利替代。球墨铸铁管，与灰口铸铁管进行对比，强度较高，而且管壁也并不厚，通过对柔性橡胶圈接口的应用，可以将耐腐蚀和密封性能充分发挥出来[3]，同时施工具有较高的便利性与迅速性。在柔性管中，聚乙烯管管材是重要的构成内容之一，其重量轻、安装便利性等特点极其显著，同时回收利用价值高，可以践行经济环保目标的实现。
4 GIS技术在供水管网管控工作中的具体应用
4.1管网运行管理方面
基于GIS技术的供水管网管控系统对于城市整个供水管网的运行管理而言，发挥着十分重要的辅助作用。在供水管网的网络拓扑分析、管网测流管理、管网漏水管理等方面，也起着同等重要的辅助决策作用，方便在供水管网运行过程中任何环节出现问题都可以在第一时间制定出相应的应急方案。阀门作为供水管网中的重要设施，在运行管理中具有十分重要的作用，传统管理模式中对阀门进行的管理方式是采用纸质资料记录，存在成本高、记录易出错、不易查询等缺陷，GIS技术的应用，有效改善了阀门在运行管理方面的缺陷。除此之外，GIS还可以实现与手持终端设备的深度融合，有效加强管网安装、维修以及管网监察中各方人员间沟通的及时性，解决了传统工作中的许多弊端；并利用GIS的空间分析能力，为供水管网的运行监控管理工作提供科学的依据与参考意见。
4.2事故处理方面
基于GIS技术的管网管控系统可以对所有环节进行数字化管理，系统可以实现对空间数据的收集、存储与分析，并对管网进行实时监控。由于城市规模的日益庞大，城市供水管网分布也十分繁杂，并且埋在地下，当管网在运行中出现爆裂或漏损现象时，传统的纸质记录方式不仅抢修耗时长，处理事故效率低下，造成水资源的大量浪费，严重时影响城市居民的正常生活。而GIS技术可以利用自身优势对事故现场进行仿真分析，精准确定范围，及时关阀并提供应急抢修方案，为抢修人员提供最佳的处理方案，有效提高供水管网运行中的事故处理应急能力，为供水系统的信息化与自动化管理带来质的飞跃。
5供水管网信息化管理系统应用
5.1优化调度
供水优化调度的目的是通过优化净水厂出水压力和流量，对水资源进行合理分配，从而降低供水过程运行能耗。科学的优化调度方式可以在保证城市供水需求的情况下，通过合理设置增压及减压点或水泵的优化调度方案达到绿色低耗减少漏损的目标。供水优化调度模型的建立由决策变量、目标函数及约束条件组成。决策变量指输入的变量数据，目标函数指优化目标如泵站用电成本、总功率、制水总成本等，约束条件是指运行时需要满足的条件。供水优化调度模型可通过遗传算法等计算机算法进行求解。优化调度模型分为直接优化调度模型和二级优化调度模型，对于以水泵能耗为目标函数的优化模型，直接优化调度模型的决策变量为水泵的开停状态，只对水泵开停的型号、台数和开停时间进行优化；二级优化调度模型以水泵出口压力及流量、清水池水位为中间变量，该模型优化精度高速度快，优化结果准确。
5.2基于数学模型的漏损监测
通过实时监控的压力和流量数据建立数学模型，可以快速地诊断漏损发生点位。检测供水管道内水压及变化量，进而推导出管网运行中流量变化与压力变化的方程，可用来分析漏水点位置、漏水量之间的关系，从而达到定位漏损管段的目的。基于管网瞬态分析，认为管段发生破坏就会出现瞬时压力波动，压力波动会传递至最近的几个压力检测点，可根据传播路径产生的时间差来诊断漏损点位，但由于管网节点数远大于测压点数，路径难以确定，因此该方法的应用在复杂的实际管网中缺少应用。可借助动态水力模型模拟计算的压力值与在线测压点观测值进行优化计算，寻找理论漏损点，但该法受限于水力模型的误差、传感器的数量和配置及传感遥测数据的精确性和可靠性。
结束语
城市供水管线错综复杂，一定程度上加剧了管网管控的工作难度。GIS技术的高精度、优异的空间分析能力、高效的数据管理为供水管网管控工作带来了质的提升，大大提高了信息化管理水平、供水管网管理效率和事故应急抢修处理能力，为城市管网服务水平提供了坚实的基础。
参考文献
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[2]王馨靓.GIS地理信息系统在供水管线管理中的应用探讨[J].信息系统工程,2019(01):83.
[3]黑月明.城市供水管网模型建立及爆管分析研究[D].沈阳建筑大学,2018.
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[5]陈国扬.供水管网漏损控制管理实践和体会[J].城镇供水,2017(04):1-5.