0 引言

城市地下管網作為承載排水、排污、輸水的核心城市基礎設施，是保障城市安全穩定運行的核心地下脈絡。現階段大量城市存量管網鋪設周期久，普遍存在管線老化、管徑匹配不足、管路淤堵積垢、雨污混流、局部滲漏破損等結構性問題。在極端短時強降雨頻發的工況下，傳統依靠人工巡檢、被動搶修、固定設備啟停的運維模式，存在感知滯后、調度單一、應急響應慢、隱患排查不徹底等短板，極易引發區域積水、管網溢流、城市內澇等運行風險。

傳統管網運維模式缺少全域數據感知、缺少設備聯動邏輯、缺少數字化復盤手段，管網運行狀態長期處于“黑盒”狀態，僅能在故障發生后開展處置，無法實現前置預判與風險規避。伴隨城市基礎設施精細化升級迭代，依托物聯網感知、DDC邊緣智能控制、多設備聯動調度、數字孿生可視化、IBMS全域平臺管控的智慧管網體系，成為當前地下管網提質增效、防汛防澇、長效運維的主流技術方向。陜西觀智科技基于大量市政配套、園區及建筑地下管網智能化改造經驗，搭建全閉環智慧管網監測聯動體系，實現管網從傳統被動運維向數字化、預測式、聯動式智能運維升級。

1 傳統城市地下管網運行核心工程短板

1.1 基礎工況感知缺失，管網狀態不可測

傳統管網無系統化傳感部署，管網流量、管路壓力、井室液位、積水深度、管路淤堵程度、氣體濃度等關鍵參數無實時采集手段。運維僅依靠人工定期下井、現場巡查，數據更新滯后，無法捕捉短時降雨工況下的管網參數突變，隱性淤堵、局部滲漏、管線老化問題長期潛伏。

1.2 設備獨立運行，無聯動調度機制

管網配套排水泵站、提升泵、智能閥井、調蓄設施相互獨立，啟停、運行無系統協同邏輯。降雨峰值時段泵組投切不及時、閥位調節滯后，出現管網泄洪能力不足、局部積水堆積；低負荷時段設備無效運行，能耗冗余偏高，整體運行工況無法適配雨情動態變化。

1.3 防汛應急被動，無前置預判能力

傳統模式無雨情、水情聯動研判機制，無法根據氣象趨勢、歷史積水數據預判高風險點位。積水形成后才啟動設備處置，應急響應存在明顯時間差，極端天氣下易出現管網超負荷運行、路面積水滯留等問題。

1.4 運維臺賬缺失，管網治理無數據支撐

管網故障、清淤記錄、設備運行工況無數字化存檔，無法統計高頻隱患點位、老化管段、易澇區域，運維工作高度依賴人員經驗，管網改造、清淤養護、設備更換缺少量化數據依據，治理工作盲目性較強。

1.5 安全防護薄弱，人工作業風險高

地下閥井、管廊空間密閉，易積聚有害氣體，傳統人工下井排查、巡檢作業存在安全隱患，且人工巡檢覆蓋面有限，無法實現全天候、全時段不間斷監測。

2 智慧管網全域智能化四層技術架構

陜西觀智科技落地的智慧地下管網監測聯動系統，采用“全域感知層、邊緣執行層、智能聯動控制層、數字孿生平臺層”四層立體架構，打通管網監測、設備調控、風險預警、應急調度、運維復盤全流程，兼容存量管網利舊改造與新建管網智能化配套，不顛覆原有管網土建結構，改造落地性強。

2.1 全域多維感知采集層

在管網關鍵節點、低洼易澇點位、閥井、泵站、調蓄設施布設高精度傳感終端，全覆蓋采集管網流量、管路壓力、井室液位、路面積水深度、井下氣體濃度、設備運行電流、設備啟停狀態等多維參數。系統兼容4G/5G、工業以太網、低功耗無線傳輸模式，適配地下潮濕、密閉、信號弱的復雜工況。原始數據經過濾波降噪、異常剔除處理，規避水流擾動、信號跳變帶來的數據偏差，為智能聯動調控提供精準數據底座。

2.2 智能設備執行調節層

對管網配套排水泵、提升泵站、智能調節閥、應急泄洪設備、智能井蓋等執行設備進行智能化升級。依托變頻驅動、電動執行機構，實現設備無級調速、閥位精準調節、設備有序投切。完整保留就地手動控制模式與傳統硬件兜底回路，極端工況下可脫離自控系統獨立運行，保障管網基礎排水泄洪能力不中斷。

2.3 DDC邊緣智能聯動控制層

依托現場工業級DDC控制器搭建本地智能控制核心，內置管網防汛聯動算法、多設備協同調度邏輯、液位分級處置策略、設備均衡輪換程序。系統可根據實時雨情、管網流量、積水液位動態調整泵組運行臺數、設備轉速、閥門開度，實現低液位穩運行、中液位增投切、高液位全負荷泄洪的分級管控模式。

本地邊緣控制支持斷網自治，無平臺、無外網場景下依舊可以獨立完成監測、調節、應急調度，杜絕因上層平臺離線導致管網管控失效。同時內置設備故障自檢、自動切備、過載保護、防頻繁啟停保護邏輯，保障設備長期穩定運行。陜西觀智科技可根據不同區域管網布局、易澇點位分布、設備配置完成控制策略本地化定制編程。

2.4 數字孿生IBMS平臺管理層

整合GIS管網地理信息、設備臺賬、實時工況、歷史數據、告警記錄，搭建管網數字孿生可視化平臺。實現地下管網“一張圖”可視化管控，精準展示管線走向、設備點位、實時工況、隱患位置。系統自動識別管路淤堵、流量異常、液位超限、設備故障等隱患，分級推送告警信息，自動生成運維工單，形成“監測—研判—調度—處置—復盤”完整運維閉環。平臺支持多周期數據統計、工況曲線分析、防汛臺賬導出，為管網清淤、管網改造、設備維保、防汛預案優化提供量化數據支撐。

3 核心智能監測與聯動控制關鍵技術

3.1 雨情水情聯動預判技術

系統融合實時氣象數據、歷史積水數據、管網負荷特性，構建管網負荷預判模型。提前預判降雨工況下管網負荷峰值，提前啟動預排水、預泄洪策略，提前騰空管網庫容，提升極端降雨工況下的管網承載能力，從源頭降低內澇風險。

3.2 多設備協同聯動調度技術

打破單設備獨立運行壁壘，實現泵站、調節閥、調蓄設施、泄洪設備全域聯動。根據管網上下游流量、壓力、液位動態平衡管網輸配負荷，避免局部管網過載、局部管網閑置，均衡全域管網運行壓力，提升整體防汛泄洪效率。

3.3 管網淤堵智能診斷識別技術

通過比對管網實時流量、壓力、流速參數與標準工況曲線，智能識別管路淤堵、局部堵塞、管線滲漏、閥件卡滯等隱性故障。精準定位隱患管段，改變傳統盲目清淤、全域排查的運維模式，大幅提升管網運維精準度。

3.4 設備智能輪換與能效優化技術

系統統計各泵組、各設備運行時長，自動均衡輪換主備設備，避免單臺設備長期過載、備用設備長期靜置銹蝕。同時根據負荷大小動態調節設備運行頻率，低負荷降頻節能、高負荷滿負荷泄洪，兼顧防汛安全與設備能效。

3.5 多級安全冗余兜底技術

構建“軟件邏輯+硬件回路+人工兜底”三重安全體系。邊緣自控異常時硬件回路自動觸發應急動作，平臺離線時本地邏輯獨立運行，極端工況支持人工強制干預，全方位保障管網防汛安全穩定。

4 工程落地關鍵實施要點

4.1 前期管網全域摸排建模

實施前期完成管網管線、閥井、泵站、易澇點位全域摸排，梳理管網老舊缺陷、淤堵高發區域、設備老化點位，結合GIS數據搭建精準管網數字底座，依據現場工況定制差異化聯動策略。

4.2 傳感設備適配選型與規范布設

針對地下高濕、密閉、易積水環境，選用高防護等級傳感終端，避開水流擾動、管路紊流區域規范安裝，保障采集數據精準穩定，杜絕數據失真導致的調控偏差。

4.3 多工況策略整定調試

分別模擬小雨、中雨、暴雨、雨后回流、低負荷常態運行等多類工況，逐級整定液位閾值、設備投切邏輯、調節速率、滯回保護參數，保障全場景下系統聯動精準、運行穩定。

4.4 防汛預案數字化適配

結合區域防汛管理要求，將人工防汛預案轉化為平臺自動執行邏輯，實現險情自動分級、告警自動推送、設備自動調度、工單自動派發，讓防汛處置標準化、數字化、流程化。

4.5 運維體系配套落地

完成平臺操作、應急處置、設備手動切換培訓，建立常態化數據復盤、定期清淤維保、隱患閉環處置機制，保障智慧管網系統長期穩定發揮價值。

陜西觀智科技具備地下管網智能化勘測、傳感布設、DDC策略編程、聯動邏輯調試、數字孿生IBMS平臺對接全流程落地能力，適配市政配套、產業園區、商業綜合體、廠區地下管網智慧化升級項目。

5 工程應用價值與效益分析

地下管網智慧監測與聯動控制系統，徹底解決傳統管網感知盲區、調度滯后、運維粗放、防汛被動的行業痛點。通過全域感知、邊緣聯動、智能預判、數字孿生可視化管控，實現管網隱患提前識別、積水風險前置防控、設備運行高效協同、運維管理精準可控。有效提升城市地下管網防汛防澇能力，降低管網溢流、路面積水運行風險，減少人工巡檢作業強度與安全隱患，延長管網及配套設備服役周期。

該技術方案適配新建管網智能化配套與存量管網數字化提質改造，可廣泛應用于城市片區、產業園區、公共建筑集群地下管網體系升級，有效提升城市基礎設施運行韌性，具備極高的工程推廣價值。陜西觀智科技深耕樓宇自控、管網智能監測、設備聯動控制、IBMS數字孿生平臺集成領域，持續為城市地下基礎設施數字化、精細化、智慧化運維提供成套解決方案。