城市水务数字化如何打通管网、泵站、河道的数据壁垒?-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-11-19 | 2 次浏览 | 分享到:
城市水务系统中管网、泵站、河道因标准紊乱、系统孤岛、管理割裂形成数据壁垒,制约水务安全管理。破解需构建 “标准统一 - 架构互联 - 管理协同” 三位一体框架,通过设施编码唯一化、数据中台搭建、联合调度中心建立打破壁垒。依托物联网感知网、AI 数据处理、数字孪生可视化等技术,实现全域感知、智能调度,徐州铜山案例显示,汛期积水处置时间从 40 分钟缩短至 15 分钟,为城市防汛与供水安全提供支撑。

城市水务系统如同生命体的循环脉络,管网是输送血管,泵站是动力心脏,河道是排泄经络,三者环环相扣却常陷 “数据孤岛” 困境。某南方城市暴雨中曾出现荒诞一幕:管网监测显示满负荷排水,泵站仍按预设频率抽水,河道水位已超警戒却未触发联动调度 —— 数据壁垒造成的管理割裂,正成为城市水务安全的隐形短板。在数字孪生、大数据技术加速渗透的今天,打破管网、泵站、河道的数据边界,已不是技术选择题,而是城市治理现代化的必答题。


一、数据壁垒的三重梗阻:为何 “通管难通数”

数据壁垒的形成并非偶然,而是技术标准、系统架构与管理模式长期错位的必然结果。在多数城市水务体系中,这道壁垒呈现出清晰的三重梗阻。


标准紊乱构成基础梗阻。管网系统沿用的 “材质 - 管径 - 埋深” 编码规则,与泵站的 “设备编号 - 功率 - 运行参数” 标注体系毫无关联,河道监测的 “水位 - 流量 - 水质” 指标又采用独立数据格式,三者如同使用不同语言的沟通者。某水厂调研显示,仅水质检测数据就存在 12 种格式,SCADA 系统的实时数据与 LIMS 系统的实验室数据时间粒度相差达 2 小时,人工录入成为无奈的 “翻译官”。


系统孤岛形成技术梗阻。管网 GIS 系统、泵站 SCADA 系统、河道监测平台多为不同时期建设,采用封闭架构与专有接口。北方某省会城市水务部门曾尝试数据共享,却发现 2003 年建成的泵站系统无法与 2018 年的智慧管网平台对接,仅接口改造费用就超千万元。这种 “新老交替” 的系统代差,让数据流转如同跨越高山峡谷。


管理割裂造成机制梗阻。管网归市政部门维护,泵站由水务集团运营,河道属水利部门监管,三者数据报送流程、责任主体与考核标准各不相同。汛期时,管网积水数据需经 3 级审批才能送达泵站调度中心,等指令传达到位,积水已漫过道路牙石,这种部门墙带来的时间差,往往错失防灾最佳时机。


二、破界之基:构建 “三位一体” 的融合框架

打破数据壁垒需立足根源,构建标准统一、架构互联、管理协同的 “三位一体” 框架。徐州铜山区的数字孪生实践,为此提供了可复制的范本。


统一标准体系是数据互联的 “通用语言”。铜山区联合科研机构制定《智慧排水数据融合规范》,确立 “设施编码唯一化、指标定义标准化、数据格式统一化” 原则。对全区 1.2 万公里管网、32 座泵站、17 条河道设施进行 “身份证” 编码,将流量、水位等 237 项指标纳入统一数据字典,使不同系统的数据实现 “无缝对话”。这种标准先行的思路,解决了 “数据说不通” 的根本问题。


搭建中台架构是数据流转的 “高速公路”。基于微服务与 SOA 设计理念,铜山区构建集数据中台与应用中台于一体的技术底座。通过物联网感知网采集管网压力、泵站电流、河道水位等实时数据,经 ETL 工具自动化清洗后汇入数据仓库。系统采用 RESTful API 实现跨平台通信,即使老旧泵站的 legacy 系统,也能通过中间件接入中台。这种 “汇流 - 净化 - 分流” 的架构,让数据从 “各自流淌” 变为 “按需调配”。


建立协同机制是数据活用的 “交通规则”。成立由水务、市政、水利多部门组成的联合调度中心,打破 “各管一摊” 的管理模式。制定《数据共享管理办法》,明确 18 类核心数据的共享责任与更新频率,将数据报送纳入部门考核。汛期时,调度中心可直接获取三方实时数据,通过数字孪生模型模拟水流轨迹,实现 “管网排水 - 泵站提水 - 河道行洪” 的联动决策,这种机制创新让数据真正产生治理价值。


三、技术赋能:从 “数据连通” 到 “智慧协同”

技术创新是数据壁垒的 “破壁器”,从感知层到应用层的全链条技术渗透,推动水务管理从 “被动响应” 向 “主动预判” 转变。


感知层实现 “全域感知无死角”。在管网关键节点安装压力、流量传感器,泵站部署振动、温度监测设备,河道布设雷达水位计与水质探头,构建覆盖 “地下 - 地面 - 水体” 的三维感知网络。铜山区通过 5G 技术实现数据传输时延低于 200 毫秒,即使深埋地下 15 米的污水管网,也能实时传回运行数据。这种全要素感知,为数据融合提供了 “源头活水”。


中台层实现 “数据处理自动化”。引入 AI 算法进行数据清洗,自动识别管网流量异常值、泵站设备故障信号等无效数据,处理准确率达 98% 以上。搭建数字孪生可视化平台,采用 DTS 高渲染技术构建管网 - 河网三维模型,将抽象数据转化为直观场景。调度人员可通过大屏直观看到雨水从管网流入泵站、再排入河道的全过程,这种 “数据可视化” 让复杂水务系统变得 “一目了然”。


应用层实现 “决策调度智能化”。基于大数据分析构建洪水预报、内涝积水等多类模型,能提前 6 小时预测河道水位涨幅与路面积水范围。当管网压力骤降时,系统自动报警并调度周边泵站加大抽排力度;当河道水位超警戒时,模型可模拟不同闸门开度下的行洪效果,为决策提供科学依据。铜山区通过智能调度,将汛期积水处置时间从过去的 40 分钟缩短至 15 分钟,技术赋能让数据壁垒的打破产生了实实在在的民生效益。


四、长效保障:让数据融合行稳致远

数据壁垒的打破非一日之功,需从制度、人才、安全三方面构建长效保障体系,确保融合成果持续巩固。


制度保障筑牢 “硬约束”。制定数据资产管理制度,明确管网、泵站、河道数据的资产属性与管理责任,建立 “谁产生、谁负责、谁受益” 的共享机制。完善标准更新机制,根据技术发展与业务需求,每两年修订一次数据规范,确保标准的先进性与适用性。通过制度固化数据融合成果,避免 “一阵风” 式的改革。


人才培养激活 “软实力”。开展 “分层分类” 数字化培训,对一线操作员重点培训数据采集与设备监控技能,为技术人员开设数据分析与模型应用课程,向管理层传授数字孪生等新技术理念。铜山区组建数字化推进小组,由业务骨干与技术专家共同参与,解决 “技术不懂业务、业务不懂技术” 的沟通鸿沟,让人才成为数据融合的核心驱动力。


安全防护织密 “防护网”。建立数据分级分类体系,对管网走向等敏感数据实施加密存储,对公开的水质数据采用脱敏处理。部署防火墙、入侵检测等安全设备,定期开展数据泄露应急演练。采用区块链技术实现数据溯源,确保每笔数据的修改都可追踪,为数据融合穿上 “安全铠甲”。


从徐州铜山的实践来看,城市水务数字化打通数据壁垒,本质是一场 “标准重构、架构重塑、管理重生” 的系统性变革。当管网的 “脉搏”、泵站的 “心跳”、河道的 “呼吸” 通过数据真正联动起来,城市水务系统便有了感知、思考与决策的能力。这不仅能有效应对洪涝灾害、保障供水安全,更能为城市治理现代化注入澎湃的数字动力。在这场变革中,打破的是数据的壁垒,畅通的是城市的循环,守护的是人民的安宁。