引言

城中村作为城市发展进程中的特殊区域，其排水系统面临着诸多复杂难题。建筑布局杂乱无章，人口密度极大，排水管网规划先天不足，私搭乱建现象频发，导致排水节点呈现高度分散且错综复杂的状态。每逢雨季，内涝积水、污水横流等问题严重影响居民生活质量，也对城市水环境造成极大破坏。在此背景下，引入智慧水务解决方案，实现对分散式排水节点的统一监控和管理，成为解决城中村排水困境、提升城市整体排水能力的关键举措。深入探究这一课题，对于完善城市基础设施建设、推动智慧城市发展具有重要现实意义。

城中村排水系统的复杂性剖析

管网布局混乱

城中村的建设往往缺乏科学统一规划，房屋建造随意性大。这使得排水管网难以按照合理走向铺设，出现大量迂回曲折、纵横交错的管道布局。不同年代、不同材质的管道随意连接，管径大小不一，且部分管道埋深过浅，极易受到地面活动干扰而损坏。例如，在一些老旧城中村，早期的简易陶土管与后期接入的塑料管道直接拼接，连接处密封不严，造成污水渗漏。同时，由于道路狭窄，大型管道检测和维修设备难以进入，给管网维护带来极大困难。

排水节点分散且多样

城中村内除了常规的居民生活排水口，还有众多小商铺、小作坊的排水点。这些排水节点分布在各个角落，数量庞大且分散。小商铺经营业态丰富，餐饮店铺排放含油污废水，洗衣店排放含有化学洗涤剂的污水，不同类型排水水质差异大，对排水系统的冲击复杂多样。此外，城中村内还存在大量雨水口，因地势起伏、排水不畅，部分雨水口在雨季容易积水，进一步加重排水负担。例如，某城中村一条不足 500 米的街道上，就分布着 30 余家各类店铺，产生的排水节点超过 50 个，管理难度超乎想象。

私接乱排现象严重

由于缺乏有效的监管和规范意识，城中村内私接乱排问题屡禁不止。居民为图方便，私自将生活污水管道接入雨水管网，导致雨污混流。一些小作坊甚至直接将未经处理的工业废水排入附近沟渠或雨水口，严重污染环境。这种私自改造排水线路的行为，不仅破坏了原有排水系统的正常运行，还使得排水流向混乱，难以通过常规手段进行监控和管理。例如，某城中村部分居民私自将厕所污水管接入雨水立管，每逢雨天，污水便随雨水涌出地面，散发恶臭，周边居民苦不堪言。

智慧水务对分散式排水节点统一监控与管理的技术路径

物联网感知设备的广泛部署

在城中村的各个排水节点，大量安装传感器等物联网感知设备是实现统一监控的基础。在排水管道中，布置流量传感器、液位传感器，实时监测管道内水流流量和液位高度。一旦流量异常增大或液位超出警戒值，可及时预警可能存在的管道堵塞或排水异常情况。例如，在管径较小、容易堵塞的排水支管上安装流量传感器，当流量突然大幅下降甚至归零，系统便能快速判断该段管道可能发生堵塞，及时通知维护人员排查。在雨水口和窨井处，安装水位传感器和井盖状态传感器，监测雨水口积水深度和井盖是否被移位、开启。如遇到强降雨，雨水口水位迅速上升接近危险水位时，系统立即发出警报，提醒相关部门提前做好排水准备，防止内涝发生。对于一些重点排水区域，还可部署水质传感器，实时监测污水的化学需氧量（COD）、氨氮等关键水质指标，及时发现工业废水偷排等异常情况，保障排水水质达标。

构建智慧水务管理平台

打造一个功能强大、集成度高的智慧水务管理平台，是实现对分散式排水节点统一管理的核心。该平台通过网络将分布在城中村各处的物联网感知设备数据进行汇聚整合。利用地理信息系统（GIS）技术，将排水管网、排水节点等信息以直观的地图形式呈现，管理人员可清晰看到每个排水节点的位置、状态及相关数据。例如，在 GIS 地图上，不同颜色标识代表不同状态的排水节点，绿色表示正常运行，黄色表示存在潜在风险需关注，红色则表示已出现故障报警。平台运用大数据分析技术，对海量监测数据进行挖掘分析。通过建立数学模型，预测排水流量变化趋势，提前判断可能出现的排水高峰时段和区域，为科学调度排水资源提供依据。比如，根据历史降雨数据和排水流量数据的关联分析，预测在不同强度降雨下各区域排水节点的流量变化，提前开启相应排水泵站，避免出现内涝。同时，平台还具备远程控制功能，对于安装了电动阀门、智能井盖等设备的排水节点，可根据实际情况远程进行开关操作，实现对排水系统的灵活调控。

数据传输与通信网络保障

稳定、高效的数据传输是智慧水务系统正常运行的关键。在城中村复杂环境中，优先采用无线通信技术，如 NB - IoT（窄带物联网）和 LoRa（长距离无线电）等低功耗广域网技术。这些技术具有覆盖范围广、穿透能力强、功耗低的特点，能够满足分散式排水节点大量感知设备的数据传输需求。例如，NB - IoT 技术可实现设备与基站之间的远距离通信，即使在信号较弱的小巷深处，也能保证排水节点传感器数据稳定上传至管理平台。对于一些对数据传输实时性要求较高的区域，如易积水重点地段，可结合 4G/5G 通信网络，确保数据快速、准确传输，为及时响应排水异常情况提供保障。同时，为防止通信网络出现故障导致数据中断，建立备用通信链路，如卫星通信或有线通信，在主通信网络故障时自动切换，确保数据传输的连续性。此外，对通信网络进行实时监测和维护，及时排查信号干扰、网络拥堵等问题，保障数据传输的稳定性和可靠性。

实际应用案例及成效

广州市某城中村智慧排水改造项目

广州市某城中村人口密集，排水问题长期困扰居民生活。当地引入智慧水务解决方案，在排水管网关键节点安装了 300 余个液位传感器、200 余个流量传感器以及 50 余个水质传感器，并搭建了智慧水务管理平台。通过物联网感知设备实时采集数据，管理平台运用大数据分析和 GIS 技术，对排水系统进行全面监控和管理。改造后，成功实现对排水节点的实时监测，内涝预警时间从原来的提前 1 - 2 小时提升至提前 4 - 6 小时。在一次强降雨过程中，根据平台监测数据，提前对部分易积水区域的排水泵站进行调度，及时开启智能井盖增加排水通道，有效避免了大面积内涝发生。同时，通过水质传感器监测，查处了 5 起小作坊工业废水偷排行为，该城中村排水水质得到明显改善，居民投诉率大幅降低。

深圳市某城中村智慧水务实践

深圳市某城中村在智慧水务建设中，不仅部署了丰富的感知设备，还创新性地引入 AI 智能分析技术。管理平台通过 AI 算法对视频监控数据进行分析，能够自动识别排水口的异常排水行为，如污水溢流、杂物堵塞等。例如，AI 系统可根据排水口水流颜色、流速变化，快速判断是否存在工业废水混入或管道堵塞情况，并及时发出预警。通过智慧水务系统的统一监控和管理，该城中村排水管网的巡检周期从原来的每周一次缩短至每两周一次，且通过精准定位故障点，维修时间缩短了约 50%。在雨季，成功将积水深度控制在 5 厘米以内，极大改善了居民出行条件，提升了城市环境品质。

面临的挑战与应对策略

设备安装与维护难题

城中村复杂的建筑环境和狭窄的街道，给物联网感知设备的安装带来极大困难。部分区域施工空间有限，大型设备难以进入，且地下管线错综复杂，容易在施工过程中损坏原有管线。此外，由于城中村内人员活动频繁，设备遭受外力破坏的风险较高，维护难度大。应对策略上，在设备安装前，充分利用三维建模、地下管线探测等技术，对施工区域进行详细勘察，制定科学合理的安装方案。采用小型化、便携化的施工设备，如小型钻孔机、微型挖掘机等，便于在狭窄空间作业。针对设备易受损问题，选择防护等级高、坚固耐用的设备，并为设备安装防护外壳。同时，建立设备定期巡检制度，结合远程监控数据，及时发现设备故障并进行维修，确保设备稳定运行。

数据安全与隐私保护

智慧水务系统涉及大量敏感数据，包括居民生活用水信息、排水水质数据以及城市基础设施信息等。在数据传输、存储和处理过程中，面临数据泄露、篡改等安全风险。一旦数据被不法分子获取，可能对居民生活和城市安全造成严重威胁。为保障数据安全，在数据传输环节，采用加密传输协议，如 SSL/TLS 加密，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。在数据存储方面，利用先进的数据库加密技术，对敏感数据进行加密存储，并建立严格的访问权限控制机制，只有经过授权的人员和系统才能访问相关数据。加强网络安全防护，安装防火墙、入侵检测系统等安全设备，定期对系统进行安全漏洞扫描和修复，抵御外部恶意攻击。同时，制定完善的数据隐私保护政策，明确数据收集、使用、共享的边界和规则，确保居民个人信息和城市基础设施数据的隐私安全。

资金投入与运营成本压力

智慧水务建设需要大量资金投入，包括设备采购、安装调试、平台开发以及后期的运营维护等费用。对于财政资源相对有限的地区，尤其是城中村集中的区域，资金压力成为制约智慧水务发展的重要因素。而且，智慧水务系统运营过程中，通信费用、设备能耗、人员培训等成本持续存在，长期运营成本较高。为缓解资金压力，政府应加大对智慧水务建设的财政支持力度，设立专项基金，用于城中村智慧排水改造项目。同时，积极吸引社会资本参与，通过 PPP（政府和社会资本合作）模式，与企业共同投资建设和运营智慧水务项目，分摊成本压力。在运营成本控制方面，优化设备选型，选择低功耗、高性能的物联网感知设备，降低能耗成本。通过智能化管理手段，提高设备运维效率，减少人工运维成本。例如，利用远程监控和故障诊断技术，实现设备远程维护，减少现场维护人员数量和频次。此外，合理规划通信套餐，降低通信费用支出。

结论

在城中村复杂的排水系统场景下，智慧水务解决方案凭借物联网感知、大数据分析、GIS 技术等先进手段，为实现分散式排水节点的统一监控和管理提供了有效途径。通过实际应用案例可以看到，智慧水务能够显著提升城中村排水系统的运行效率，增强内涝预警和应对能力，改善排水水质，提升居民生活质量。然而，在推广应用过程中，仍面临设备安装维护、数据安全、资金投入等诸多挑战。通过采取科学合理的应对策略，如优化设备安装方案、加强数据安全防护、拓宽资金筹集渠道等，能够有效克服这些困难，推动智慧水务在城中村排水管理中的广泛应用。随着技术的不断发展和完善，智慧水务将在解决城中村排水难题、提升城市整体水环境质量方面发挥更为重要的作用，助力城市实现可持续发展和智慧化升级。