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城市智能排水系统监测与优化方案

一、方案目标与定位

（一）总体目标

构建“管网监测-积水预警-调度优化-运维管理”一体化智能排水体系，通过物联网技术与算法赋能，实现排水管网监测覆盖率提升至90%（含流量、液位、水质），城市内涝预警准确率≥95%（提前30分钟预警）；排水系统运行效率提升40%（管网过流能力增加30%），内涝积水消退时间缩短50%（从2小时降至1小时）；推动排水管理从“被动抢险”向“主动预警、精准调度”转型，为城管部门、水务企业、市政单位提供全场景支撑，助力海绵城市与城市防洪排涝建设。

（二）具体定位

本方案定位为城市排水管理核心解决方案，聚焦“全链路监测、风险预判、协同调度、灵活适配”四大方向。全链路监测层面，覆盖排水管网、泵站、河道、易涝点全环节；风险预判层面，通过数据建模实现内涝与管网故障提前预警；协同调度层面，打通监测、预警、调度数据壁垒；灵活适配层面，兼容老城区（管网老化改造）与新建城区（高标准建设），满足日常监测、汛期防洪、管网运维等多场景需求。

二、方案内容体系

（一）排水系统智能监测网络

全环节监测设备部署

管网监测：在管径≥500mm的排水干管、关键节点（如管网交汇处、老城区易堵塞段）安装超声波流量计（测量范围0-5m3/s，精度±2%）、液位传感器（误差±2cm），实时采集流量、水位数据，判断管网拥堵情况（水位超管顶80%触发预警）；在工业废水排放口加装水质传感器（监测COD、氨氮、pH值，精度分别为±5mg/L、±0.1mg/L、±0.1），超标时推送溯源预警。

易涝点监测：城市低洼路段、地下通道、下穿式立交桥安装积水深度传感器（测量范围0-1.5m，精度±1cm）、视频监控设备，积水超15cm时触发声光预警，同步推送至交管部门与市民APP；易涝点周边布设雨量计（采集频率5分钟/次，精度±0.1mm），关联降雨量与积水深度数据，辅助内涝预判。

泵站与河道监测：排水泵站安装压力传感器（监测水泵出口压力）、电流传感器（记录水泵运行负荷），实时监控泵站运行状态；河道入河口部署水位计（误差±2cm）、流速仪（精度±5%），监测河道水位与过流能力，防止河水倒灌至管网。

监测数据整合应用：开发排水监测平台，通过物联网网关接收传感器数据（传输延迟≤10秒），经边缘计算过滤异常值（如瞬时暴雨导致的液位突升）；采用GIS地图展示管网分布、监测点位、实时数据（绿色=正常、黄色=预警、红色=紧急）；自动生成监测报表（日/月排水量、管网拥堵频次、易涝点积水时长），为调度优化提供数据支撑。

（二）排水智能调度与优化

内涝预警与调度

多维度预警模型：结合实时雨量、管网液位、河道水位数据，通过AI算法构建内涝预警模型（误差≤10%），提前30分钟预测易涝点积水时间与深度；预警信息通过政务APP、社交媒体、道路电子屏多渠道推送，内容含避险指引（如“XX路段积水，建议绕行XX路线”）。

泵站与闸门协同调度：汛期时，系统根据管网液位数据自动调整泵站运行策略：管网水位超60%时启动备用水泵，超80%时满负荷运行；联动河道闸门，根据河道水位调节闸门开度（如河道水位低时增大开度，加速排水），提升管网过流能力（增加30%）。

管网运维优化

堵塞预判与清淤：基于管网流量、液位历史数据，AI算法识别易堵塞管段（如“某路段管网每月拥堵≥3次”），提前生成清淤工单，推荐清淤时间（如非降雨时段）与方式（高压冲洗/机械清淤）；清淤后，通过流量对比验证清淤效果（过流能力提升≥20%为合格）。

管网改造建议：分析管网运行数据，对过流能力不足的管段（如老城区管径≤300mm的支管），推送改造建议（如“建议扩容至500mm管径”）；对雨水管网混接严重区域，推荐分流改造方案，减少污水进入雨水管网导致的河道污染。

（三）应急与长效管理

内涝应急处置：制定内涝应急方案，积水超30cm时，调度应急排水车（每车日排水量≥5000m3）赶赴现场；地下通道积水时，自动关闭入口闸机，联动交警封闭路段；应急处置完成后，系统记录处置过程（如“XX易涝点2小时内消退积水”），优化后续应急预案。

长效运维管理：建立排水设施台账（记录管网铺设时间、泵站服役年限），根据监测数据与设备状态，自动生成维保计划（如“水泵运行超8000小时需检修”）；对接市政工程管理系统，将管网改造、清淤等工程纳入年度计划，实现“监测-评估-改造”闭环管理。

三、实施方式与方法

（一）前期调研与方案设计

需求调研：实地勘察城市排水管网现状（管径、老化程度、混接情况）、易