实时排水模型：城市生命线的智能监测与预测、感知与认知

城市管网不仅是城市的里子，也是城市的生命线和血管。排水管网是决定一个城市健康程度至关重要的一环，然而因其在地下隐蔽性强，复杂多变，整治困难，一旦出现问题会影响到整个城市系统的正常运行。

近日，住房城乡建设部等5部门发布《关于加强城市生活污水管网建设和运行维护》的通知，提出要推进城市污水管网整治攻坚行动，实施“一厂一策”系统化治理，构建城市排水管网“一张图”，加快管网修复改造和空白区整治，全面消除污水直排入河，推进雨季溢流污染控制。

▲ 关于加强城市生活污水管网建设和运行维护的通知

01

建设背景

当前，各地住房和城乡建设部门积极谋划，大力推进基于信息化、数字化、智能化的新型城市基础设施建设，为大数据、人工智能、物联网等前沿技术提供广阔的应用场景和创新空间，助力经济稳步增长，推动城市高质量发展。

排水系统是城市生命线的重要组成部分之一，与城市发展、人民生活息息相关。然而，随着城市的发展，排水需求增长、管网规模扩大、地下空间愈加庞杂，面临着排水系统不完善、管道老化、淤积严重、渍水内涝、水环境污染等问题。

为解决排水管网存在的问题，全国各大城市纷纷加快地下管网的改造步伐，住建部更是提出，未来我国将每年改造污水等10万公里以上地下管线，从源头上防范化解重大安全风险，让城市不仅外表光鲜，更拥有坚实的“内在”。

02

排水模型生态伙伴

水字节科技以自主研发的排水引擎为核心，通过对现有排水管网数据进行建模，历经数据预处理、离线调参、实时在线和数据分析四个阶段，既可以快速演算和预测排水系统的运行状态，又可以对受控设备进行优化调度，还可以深度分析模型数据，结合模型提供的智能诊断功能，进行管网病害分析，为管网养护提出科学的指导建议。

▲ 水字节实时排水模型平台

特别声明：

万宾科技致力于城市生命线监测仪器研发、生产和销售，文中涉及软件系统为水字节科技提供。

03

排水模型平台特点

| 纵断面分析

动态演示纵断面的水深、流速等变化，分析管道的排水能力、淤积、管径、坡度等问题，为管网养护提供精细化指导。

| 实时优化调度

针对降雨预报进行上万个模型演算，输出最优调度策略，如减少外排量、控制最大蓄水量、泵站功耗最小等。

| 排水设施数字孪生

通过少量的监测数据，演算出所有排水设施的实时状态数据并通过GIS地图展现每个时刻的液位、流速、流量等状态。

| 水力性能评估

该模块通过水力性能指数，分析综合、自身、顺坡、逆坡HPI，评估管道的排水能力，指导管网养护方针。

| 溯源分析

支持静态、动态溯源，分析上下游拓扑，通过实时模型长期运行监测，查找雨污混接，管道瘀堵，节省资金。

福州水字节科技有限公司(简称水字节科技)，是以智慧水务算法研发和智慧水务平台开发为核心业务的科技企业。公司聚焦排水引擎及排水实时模型研发，将物联网、云计算、大数据、人工智能、数字孪生等技术融入到排水领域，通过模型算法对排水系统进行精细化管理，全面提升水务管理的效率和安全，为促进水务行业智慧化贡献力量，着力建设成一家“小而美，精而专”的科技企业。

排水系统是城市运行的安全中枢之一，与人民群众的安全及幸福感紧密相连，已成为城市治理的重点，城市化加速建设，但排水系统落后，原有依靠人工经验进行管理、调度和运营的难度越来越大，水字节科技的排水实时模型通过新一代信息技术与水务技术的深度融合，实现动态化、精细化、智能化的水务管理，降低运维成本，使水务业务运营更高效、管理更科学，构建更安全的排水管网系统。

04

排水智能监测仪器

如果实时模型平台是人体的“大脑”，负责接收信息并作出决策，那么智能监测仪器就是人体的“神经末梢”，它们遍布系统的每个角落，敏锐地感知环境的细微变化，WITBEE®万宾®通过在排水管网、城区易涝点、排放口和排水泵站等关键节点布设自主研发的第四代城市生命线智能监测仪器，建立覆盖“源-网-站-厂-河”一体化的智慧排水监测系统，实现排水管网的水位、井盖异动、流量、流速、水质等动态监测数据采集，通过4G/5G无线通信传输到系统平台，平台通过实时的数据模拟、分析、比对，结合数字孪生技术，可以快速演算和预测排水系统的运行状态，为建设覆盖排水基础设施管理、业务协调联动、辅助决策支持、应急指挥调度的全业务信息化体系，实现城市排水业务全生命周期管理、全要素智能监控、全过程统一调度，城市排水系统一体化管控、控源截污、提质增效、防汛排涝等提供强有力支撑。

▲ 解决排水行业痛点

▲ 万宾科技智慧排水监测系统架构图

05

排水监测数据要素

水位数据

部署在排水管道、泵站、河湖、易涝点等关键位置的水位监测仪，实时监测并记录水位变化。

流量数据

流量数据是反映排水系统输送能力的重要指标。通过流量监测仪等监测设备，可以获取管道、泵站进出口的实时流量信息，有助于分析排水系统的负荷情况和运行效率。

水质数据

通过定期或实时监测排水中的污染物浓度、COD、氨氮、总磷、pH值、溶解氧等水质关键指标，可以评估排水的水质状况，及时发现潜在的污染问题，并采取相应的处理措施。

设施工况数据

对农村分散式污水处理站、排水设备(如泵站、阀门、格栅等)的实时监测。这些设备的状态数据，如运行时间、故障报警、维护记录等，对于确保排水系统的正常运行和及时维护至关重要。

相邻空间气体数据

通过燃气管网相邻空间安装可燃气体监测仪，实时监测排水管网内可燃气体泄漏风险。

井盖数据

部署在重点布防路段、有毒有害气体风险高的管网、易涝区和深井等节点井盖报警和水浸。

06

结语

城市排水系统的智能化升级是城市迈向高质量发展的必经之路，它不仅关乎城市运行的安全与效率，更是提升居民生活质量、保障生态环境的关键。通过万宾科技在智能监测硬件领域的深厚积累，结合水字节在实时排水模型的创新优势，双方携手构建了一个从前端数据采集到后端智能分析与决策支持的全链条解决方案，为城市排水系统提供了强有力的技术支撑。