一、智慧水务内涵及对市政管道系统的要求

（一）智慧水务内涵

智慧水务是通过新一代信息技术与水务技术的深度融合，构建覆盖水资源开发利用全流程的智能化管控体系。它涵盖了从水源地监测、供水生产调度、供排水管网输配到污水处理回用等各个环节，实现水务信息的实时感知、精准分析、科学决策与智能控制，达到水资源优化配置、水务服务品质提升以及设施高效运维的目标^[1]。

（二）对市政供排水管道系统的要求

全方位感知能力：要求在供排水管道沿线广泛部署各类传感器，包括压力传感器、流量传感器、水质传感器等，能够实时采集管道内水压、水流速、水质参数等关键数据，为系统运行状态监测提供一手资料。

实时数据传输：实时数据传输是智慧水务的关键环节。借助稳定的 5G、物联网窄带（NB-IoT）等通信网络，铺设在供排水管道沿线的各类传感器所采集的数据，得以即时、精准地传输至控制中心。这一高效传输过程保证了数据的时效性，让管理人员能够实时掌握管网运行状态。这些及时且准确的数据，为后续针对管网故障、用水需求变化等情况做出快速决策提供了坚实基础，有力推动了市政供排水系统的智能化管理。

智能分析决策：利用大数据分析、人工智能算法对海量管道运行数据进行深度挖掘，精准预测管网故障、用水需求变化，自动生成优化调度方案，实现从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 的运维管理转变。

二、市政供排水管道系统智能化升级面临的挑战

（一）技术瓶颈

传感器适应性问题：供排水管道内部环境复杂多变，高温、高压、高湿度以及存在腐蚀性介质等情况常见，普通传感器易出现故障、精度下降，难以长期稳定工作，研发适用于恶劣工况的高可靠性传感器成为难点^[2]。

数据处理与集成难题：不同厂家、不同类型传感器采集的数据格式各异，海量异构数据的汇聚、清洗、存储及有效整合难度大，且现有数据分析算法在面对复杂管网动态变化时，准确性与时效性有待提高。

（二）资金投入压力

智能化升级意味着大规模硬件设备更新、软件系统开发以及网络基础设施建设，从管网感知层的传感器铺设，到传输层通信网络搭建，再到数据中心与管控平台构建，前期资金需求量巨大，对于部分财政紧张的城市而言，资金筹措成为制约升级进程的重要障碍。

（三）管理体制障碍

传统水务管理部门架构多基于职能分工，存在信息流通不畅、协同效率低下等问题。在智慧水务模式下，要求供排水管网运维、数据管理、调度指挥等多部门紧密协作，实现一体化运作，现行管理体制的变革滞后难以满足智能化升级后跨部门、全流程管理需求。

（四）专业人才短缺

智慧水务涉及物联网、大数据、人工智能等前沿技术与传统水务专业知识的交叉融合，既懂水务工艺又熟悉信息技术的复合型人才匮乏。现有水务从业人员知识结构更新慢，难以胜任智能化系统的运维管理工作，人才短板限制了新技术在市政供排水管道系统中的深入应用。

三、智能化升级路径探索

（一）感知层升级 —— 强化管网实时监测

优化传感器选型与布局：针对管道不同位置与工况特点，精准选择耐高温、耐腐蚀、高精度的智能传感器，并依据管网拓扑结构、用水风险区域分布等因素，运用科学算法确定传感器最优布设方案，实现对管网关键节点全方位、无死角监测，确保数据采集的准确性与代表性。

发展分布式光纤传感技术：该技术利用光纤作为传感元件，可沿管道连续测量温度、应变等参数，不仅能实时监测管道渗漏引发的温度变化，还能通过应变分析预警管道变形、位移风险，相比传统点式传感器，具有监测范围广、灵敏度高、抗电磁干扰强等优势，为管网安全运行提供更可靠保障^[3]。

（二）传输层升级 —— 构建高速稳定通信网络

5G 与 NB-IoT 协同组网：在城市核心区域、供排水枢纽等数据流量大、实时性要求高的场所，优先采用 5G 网络，凭借其高速率、低时延特性保障海量传感器数据即时传输；在管网末梢、偏远地区等低功耗、广覆盖需求场景，利用 NB-IoT 网络优势，降低设备能耗与运维成本，两者结合实现供排水管道系统通信网络全覆盖，确保数据传输的稳定性与可靠性。

引入边缘计算技术：在靠近管网数据源或用户端的网络边缘侧，部署边缘计算节点，对传感器采集的数据进行初步处理与分析，筛选关键信息上传至云端数据中心，减少数据传输带宽压力与云端处理负担，同时满足一些本地实时控制场景需求，如管网爆管紧急关阀控制，提升系统响应速度。

（三）数据层升级 —— 深化大数据应用

建立统一数据标准与管理平台：制定涵盖数据格式、编码规则、接口规范等在内的市政供排水管道数据标准体系，开发集数据采集、存储、处理、共享为一体的大数据管理平台，打破数据孤岛，实现各类管网数据汇聚整合，为后续深度分析挖掘奠定基础。

基于大数据的管网健康诊断与预测性维护：运用大数据分析算法对历史运行数据、实时监测数据进行关联分析，构建管网故障预测模型，提前识别潜在风险点，如根据压力波动、流量异常变化精准定位可能的管道泄漏位置；结合管材寿命、运行工况等因素，科学制定管道维护计划，变被动抢修为主动预防，降低运维成本，提高管网可靠性^[4]。

（四）应用层升级 —— 优化智能管控决策系统

开发智能供水调度系统：开发智能供水调度系统意义重大。它全面考量城市用水需求在时间和空间上的差异，以及水源供水能力和管网实时运行状态。借助人工智能优化算法，能够生成动态且精准的供水调度方案。基于此方案，水泵机组可实现智能启停，依据实际需求合理分配水量。这样一来，既能稳定供水压力，满足居民和企业的用水需求，又能在运行过程中最大限度地降低能耗，显著提高供水效率，实现供水系统的高效、节能运行。

构建排水管网智能防汛体系：构建排水管网智能防汛体系至关重要。该体系整合气象预报、地形地貌、管网容量等信息，建立内涝模拟模型，精准预测积水风险区域。在暴雨来临前，能自动调控排水泵站运行并开启调蓄设施，合理分配排水资源，有效应对内涝灾害，确保城市排水系统稳定运行，保障城市居民生命财产安全和城市的正常运转。

四、保障智能化升级的策略

（一）政策支持与资金保障

政府应出台智慧水务专项扶持政策，设立专项资金，对市政供排水管道智能化升级项目给予财政补贴、税收优惠；鼓励社会资本参与，采用 PPP 等模式拓宽融资渠道，缓解资金压力，推动项目落地实施。同时，建立健全资金监管机制，确保资金使用的透明性与高效性，防止资金滥用和浪费。加强对项目成本的核算与控制，优化项目预算编制，合理安排资金使用方向，提高资金投入产出比^[5]。

（二）管理体制创新

推动水务管理部门机构重组与流程再造，打破部门壁垒，建立集管网运维、数据管理、调度指挥于一体的智慧水务综合管控中心，明确各岗位职责与协同机制，实现供排水管道系统智能化运维的统一领导、高效执行。制定完善的绩效考核制度，将智能化升级工作成效纳入部门和个人的考核指标体系，激励工作人员积极参与和推动智能化建设。加强与其他城市或地区的水务管理部门交流合作，学习借鉴先进的管理经验和模式，不断优化本地管理体制。

（三）人才培养与技术引进

高校、职业院校应加强智慧水务相关专业建设，开设跨学科课程，培养复合型专业人才；水务企业加大在职人员培训力度，定期组织技术交流与进修活动；同时，积极引进国内外先进智慧水务技术与成熟经验，提升本地技术水平与创新能力。与高校、科研机构建立产学研合作机制，共同开展智慧水务技术研发和人才培养项目。鼓励企业内部员工自主学习和创新，对在智能化升级工作中表现突出的个人给予奖励和晋升机会，营造良好的人才发展环境。

五、智能化升级带来的效益与未来展望

（一）智能化升级的效益

市政供排水管道系统智能化升级效益显著。经济效益上，精准调度依据实时用水数据合理分配水量，避免能源浪费，预测性维护提前发现并解决管网问题，降低漏损，减少抢修费用，从而提高企业盈利水平。社会效益层面，稳定供水和高效排水保障居民日常生活，遇到暴雨等灾害时，智能排水系统能快速应对，减少内涝，保障居民生命财产安全。环境效益上，智能化污水处理监控系统实时监测水质，确保污水达标排放，减少对河流、土壤等的污染，同时助力中水回用，提高水资源循环利用率，推动城市绿色发展^[6]。

（二）未来展望

在科技的持续推动下，智慧水务理念下市政供排水管道系统智能化升级前景广阔。量子通信具备超高安全性与极快传输速度，应用于供排水数据传输，可抵御网络攻击，确保数据安全、准确送达。区块链技术以其去中心化、不可篡改的特性，在数据管理方面大显身手，能保证数据真实性，让各环节数据共享更可靠，提升系统整体安全性。人工智能算法持续迭代优化，可更精准分析预测用水需求、管网故障等，实现供排水系统精细化管控。而且，智能化升级会与城市交通、能源等基础设施智慧化建设紧密融合，共同构建智慧城市生态系统，实现资源高效配置，全方位助力城市可持续发展。

六、结论

智慧水务理念为市政供排水管道系统智能化升级描绘了宏伟蓝图，尽管当前面临技术、资金、管理、人才等诸多挑战，但通过感知、传输、数据、应用等层面的系统性升级路径探索，辅之以有力的保障策略，市政供排水管道系统必将逐步实现智能化转型。这不仅能显著提升城市供排水管网运行效率、可靠性与服务质量，更是城市迈向可持续发展、水资源精细化管理的关键支撑，未来需持续关注技术演进与实践优化，让智慧水务在城市水脉中绽放光芒。

参考文献

[1]李劢,孙永利,张维,等. 高质量发展背景下黄河流域主要城市供排水特征及问题解析 [J]. 给水排水, 2024, 60 (06): 1-7.

[2]郭兵. 永临结合技术在高层建筑供排水系统中的施工技术研究 [J]. 重庆建筑, 2024, 23 (04): 84-88.

[3]张琪雨,朱嘉慰. 供排水一体化水质监测实验室布局合理性探讨与实践 [J]. 广东化工, 2022, 49 (22): 125-128.

[4]白若男. 供排水管网检测技术发展现状 [J]. 企业科技与发展, 2022, (02): 43-45.

[5]赵文军,王业宇,张前进,等. 沙集泵站供排水系统优化改造探索 [J]. 水泵技术, 2021, (01): 22-27+35.

[6]刘广奇,赵志伟,白桦. 基于复杂网络理论的城市供排水系统规划优化 [J]. 中国给水排水, 2020, 36 (13): 113-118.

姓名：王楷

性别：男

民族：汉族

出生日期：1998.01.13   

籍贯：河南省     

职务/职称：助理工程师    

学历：硕士