智慧管网提升改造及监测项目实施方案

一、项目背景

随着城市化进程的加速，城市供排水管网作为城市基础设施的重要组成部分，承担着保障城市居民生活用水、排除污水和雨水的关键任务。然而，当前管网系统面临诸多挑战。一方面，部分管网建设年代久远，管道老化、破损严重，导致供水漏损率居高不下，污水渗漏污染地下水，给城市水资源安全和生态环境带来隐患；另一方面，极端天气频发，暴雨引发的城市内涝问题日益突出，现有管网排水能力不足的弊端凸显。

从政策层面来看，国家高度重视城市基础设施建设与更新。《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出，要加快推进城镇老旧管网改造，提升管网收集效能，完善管网监测体系。《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》也强调，需加强管网智能化监测能力建设，提高城市供排水系统的安全性和可靠性。在此背景下，开展管网提升改造及监测项目，通过技术升级和设备更新，实现管网系统的高效运行与智能化管理，成为推动城市可持续发展的必然选择。

二、现状问题

管网设施老化严重：部分城市管网使用年限超过50年，管道材质多为铸铁、混凝土等，长期受水流冲刷、土壤腐蚀，导致管道破损、裂缝、渗漏问题频发。据统计，部分老旧城区供水管道漏损率高达20%-30%，不仅造成水资源浪费，还增加了供水成本。

排水能力不足：城市原有排水管网设计标准较低，难以满足极端降雨天气下的排水需求。在暴雨季节，低洼地区常出现严重内涝，积水长时间无法排出，影响居民出行和城市正常运转。同时，部分管网存在管径偏小、管道堵塞等问题，进一步降低了排水效率。

监测手段落后：传统的管网监测主要依靠人工巡检，存在监测范围有限、时效性差、数据准确性低等问题。人工巡检难以发现地下管网的隐蔽性问题，如管道内部腐蚀、接口渗漏等。此外，缺乏实时在线监测设备，无法及时掌握管网运行状态，难以实现对管网故障的快速定位和处理。

数据管理分散：管网相关数据分散在不同部门和单位，如供水、排水、市政等部门，数据格式不统一，缺乏有效的共享机制，形成信息孤岛。这导致在管网改造和运行管理过程中，无法实现数据的协同分析和综合利用，影响决策的科学性和准确性。

运维成本高：由于管网设施老化和监测手段落后，故障频发，维修难度大，导致运维成本不断增加。同时，缺乏科学的运维管理体系，无法实现对管网设施的预防性维护，进一步加剧了运维成本的上升。

三、解决思路

全面改造升级管网设施：对老旧、破损的管网进行更换，采用耐腐蚀、高强度的新型管材，如球墨铸铁管、PE管等，提高管网的使用寿命和安全性。优化管网布局，扩大排水管网覆盖范围，提高排水能力，缓解城市内涝问题。

构建智能化监测体系：引入先进的传感器技术、物联网技术和大数据分析技术，建立管网实时在线监测系统。通过在管网关键节点安装各类监测设备，实现对管网压力、流量、水质、水位等参数的实时监测和数据采集，及时掌握管网运行状态。

整合数据资源，实现智能管理：搭建统一的管网管理信息平台，整合供水、排水、地理信息等多源数据，实现数据的共享和协同分析。利用大数据、人工智能等技术，对管网运行数据进行深度挖掘和分析，预测管网故障和潜在风险，实现管网的智能化管理和科学决策。

建立科学的运维管理机制：制定完善的管网运维管理制度和标准，建立专业化的运维队伍，采用现代化的运维手段，如管道检测机器人、非开挖修复技术等，提高运维效率和质量。同时，建立运维成本核算体系，优化运维资源配置，降低运维成本。

四、硬件感知体系

压力监测设备：在供水管网的主干管、支管和用户端安装压力传感器，实时监测管网压力变化。压力传感器采用高精度扩散硅或陶瓷压阻式传感器，具有测量精度高、抗干扰能力强等特点，测量范围为0-2.5MPa，精度可达±0.2%FS。通过无线或有线通信方式将压力数据传输至监测中心。

流量监测设备：在供水管网的水厂出水口、主干管节点和排水管网的雨水口、污水泵站等位置安装超声波流量计或电磁流量计。超声波流量计采用时差法或多普勒法测量原理，适用于各种复杂水质条件，开敞式渠道、箱涵安装使用，具有精度高（±1%）的特点；电磁流量计测量精度高（±0.5%），稳定性好，适用于满管流量测量。流量监测设备支持多种通信协议，可实现数据的实时传输。

武汉水测家多普勒超声波流量计SCJ-LL01，测量精度±1%，接触式测量方式，满管非满管和渠道都可以安装，适用于排水管网复杂的水流条件。支持RS485、Modbus通信协议，方便数据传输。

水质监测设备：在水源地、水厂出水口、管网末梢和污水排放口等位置安装多参数水质监测仪，实时监测水质指标，如pH值、浊度、余氯、电导率、COD、氨氮等。多参数水质监测仪采用模块化设计，可根据实际需求灵活配置监测参数，具备自动校准、自动清洗等功能，确保数据的准确性和可靠性。

多参数水质监测仪：选用武汉多参数水质传感器SCJ-M400，该设备可同时监测8项常规水质参数，测量精度高，稳定性强，可与监测平台无缝对接。

水位监测设备：在排水管网的雨水井、污水井、河道和泵站等位置安装雷达水位计或压力式水位计。雷达水位计采用非接触式测量，不受水质、漂浮物等影响，测量范围广，精度高（±3mm）；压力式水位计适用于深水区域监测。水位监测设备可实时监测水位变化，为城市排水调度和内涝预警提供数据支持。

泄漏检测设备：在供水管网中采用分布式光纤泄漏检测系统或智能检漏仪进行泄漏检测。分布式光纤泄漏检测系统利用光纤传感技术，可实现长距离、高精度的泄漏监测，定位精度可达1-2米；智能检漏仪通过检测管道周围的声音、振动等信号，快速定位泄漏点，适用于中小管径管道的泄漏检测。

数据采集与传输设备：为每个监测点配备数据采集终端（RTU），负责收集各类监测设备的数据，进行数据预处理、存储和加密。RTU支持多种通信协议，如Modbus、TCP/IP、MQTT等，可通过4G/5G、光纤、NB-IoT等通信网络将数据传输至监测中心。同时，配备太阳能供电系统和备用电池，确保在无市电或通信中断的情况下，设备仍能正常运行。

五、场景应用

日常运行监测与管理：通过硬件感知体系实时采集管网的压力、流量、水质、水位等数据，上传至管网管理信息平台。管理人员可通过平台实时查看管网运行状态，生成各类统计报表和分析图表，掌握管网运行规律，及时发现和处理异常情况，如压力波动、流量异常、水质超标等，实现管网的日常精细化管理。

供水漏损控制：利用压力传感器和流量监测设备，结合大数据分析技术，对供水管网进行分区计量和漏损分析。通过对比各区域的供水流量和用水流量，快速定位漏损区域，再利用泄漏检测设备准确找到泄漏点，及时进行修复，降低供水漏损率，节约水资源。

城市内涝预警与应对：在排水管网关键节点和易涝区域安装水位监测设备和流量监测设备，实时监测水位和流量变化。当监测数据超过预警阈值时，系统自动发出内涝预警信息，通过短信、APP推送等方式通知相关部门和人员。同时，根据内涝情况，自动生成排水调度方案，启动泵站等排水设施，及时排除积水，保障城市居民生命财产安全。

水质安全保障：通过水质监测设备实时监测水源地、水厂出水口和管网末梢的水质情况，一旦发现水质异常，如余氯含量过低、浊度超标、有害污染物浓度升高等，系统立即报警，并追溯污染源，采取相应的处理措施，确保城市供水水质安全。对于污水管网，监测污水排放口的水质指标，防止超标污水排入自然水体，保护生态环境。

管网维护与改造决策支持：基于长期积累的管网运行数据，利用大数据分析和预测模型，对管网设施的老化程度、剩余使用寿命进行评估，预测管网故障发生的可能性和时间。为管网的维护和改造提供科学依据，制定合理的维护计划和改造方案，提高管网设施的可靠性和使用寿命，降低运维成本。

应急事件处理：当发生管网爆裂、污水泄漏等突发应急事件时，监测系统实时采集现场数据，快速定位事件发生位置，并将信息及时传输至应急指挥中心。指挥中心根据事件情况，启动应急预案，调配抢修人员和物资，进行应急处理，最大限度减少事件对城市运行和居民生活的影响。