孫雅麗

（廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 510635）

《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》及《粵港澳大灣區(qū)水安全保障規(guī)劃》提出，到2022 年，珠三角九市初步建成與社會主義現(xiàn)代化進(jìn)程相適應(yīng)的水利現(xiàn)代化體系，水安全保障能力達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，率先打造成為全國“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”示范區(qū)；到2035 年，水安全保障能力和智慧化水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，繼續(xù)推進(jìn)資源整合共享，加快推進(jìn)重點(diǎn)工程，積極推進(jìn)“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變。信息技術(shù)在水務(wù)工程中的應(yīng)用大大提高了管理水平，特別是智慧水務(wù)在珠江三角洲水資源配置工程中的應(yīng)用，使建設(shè)各方的管理水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先。目前，歐洲、北美洲、亞洲等國的智慧水務(wù)發(fā)展水平略高，其智慧水務(wù)經(jīng)過長期探索從經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ桨l(fā)展到智能自控模式[1]。如丹麥和荷蘭，其水務(wù)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)不是尋找現(xiàn)成智慧系統(tǒng)模塊化或軟件平臺，而是注重自身數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用，包括對硬件條件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化布局、采用科技手段解決實(shí)際運(yùn)營難題、開展數(shù)據(jù)應(yīng)用分析研究等，經(jīng)歷了從生產(chǎn)到研究，再從研究到應(yīng)用的過程。因此，本文通過對國內(nèi)外智慧水務(wù)應(yīng)用的研究，重點(diǎn)闡述粵港澳大灣區(qū)大型供水工程建設(shè)中對智慧水務(wù)的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

珠江三角洲水資源配置工程輸水線路總長113.1 km，計(jì)劃總投資約354 億元，是國務(wù)院部署的172 項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，是粵港澳大灣區(qū)首個超大型水利工程，也是迄今為止廣東省投資最大、輸水線路最長、受水區(qū)域最廣的水資源調(diào)配工程。為實(shí)現(xiàn)“少征地、少拆遷、少擾民”的目標(biāo)，打造新時代生態(tài)智慧水利工程，該工程采用深埋盾構(gòu)的方式在縱深40～60 m 的地下建造。同時為優(yōu)化配置珠三角地區(qū)東、西部水資源，從西部的西江水系引水至東部，輸水線路貫穿了珠三角核心城市群，主要供水目標(biāo)是廣州市南沙區(qū)、深圳市和東莞市的缺水地區(qū)。實(shí)施該工程可有效解決城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的缺水矛盾，提高供水安全性和應(yīng)急備用保障能力，對維護(hù)上述地區(qū)供水安全和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

2 智慧水務(wù)理念

智慧水務(wù)是以解決城市水務(wù)發(fā)展需求為導(dǎo)向，利用現(xiàn)代傳感、物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，構(gòu)建城市水務(wù)綜合數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)水務(wù)信息充分共享，提高城市水務(wù)管理決策水平；并通過開展頂層設(shè)計(jì)、優(yōu)化水務(wù)建設(shè)目標(biāo)、系統(tǒng)規(guī)劃水務(wù)建設(shè)布局，提升水務(wù)建設(shè)和運(yùn)營效益[2]。智慧水務(wù)是在工程數(shù)字化建設(shè)和智能化應(yīng)用后的新型管理模式和組織形態(tài)，是先進(jìn)信息、工業(yè)及管理技術(shù)的深度融合，能促進(jìn)工程建設(shè)管理單位內(nèi)部轉(zhuǎn)型升級，完成與“互聯(lián)網(wǎng)+”社會生產(chǎn)力的和諧對接。智慧水務(wù)建設(shè)具有以下特點(diǎn)：①打造“新時代生態(tài)智慧水利工程”目標(biāo)，從智慧設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營、管理出發(fā)，建設(shè)貫穿工程全周期的水利信息化智慧管理系統(tǒng)；②通過“BIM+GIS”支撐平臺對工程設(shè)施、設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境信息進(jìn)行全面、可視化展現(xiàn)；③建設(shè)水量調(diào)度管理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果為工程供水調(diào)度提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐；④實(shí)現(xiàn)數(shù)字工程輔助建設(shè)單位開展日常運(yùn)營、故障分析和維護(hù)，減少人工巡檢，加強(qiáng)自動化運(yùn)維，提升效率[3]。

3 智慧水務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 工程建設(shè)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要用于工程前期報(bào)批管理，包括工程進(jìn)度計(jì)劃、總體投資控制、合同費(fèi)用支付、質(zhì)量控制、安全控制、工程溝通、資料審批等。項(xiàng)目端系統(tǒng)將建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位集成到統(tǒng)一平臺，作為實(shí)際日常業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、集成化管理[4]。主要包括五個模塊：①前期管理?？刹樵冺?xiàng)目前期各項(xiàng)審批材料進(jìn)度，查詢各工作環(huán)節(jié)狀態(tài)，及時掌握當(dāng)前標(biāo)段開展情況。通過獲取工程數(shù)據(jù)對項(xiàng)目前期進(jìn)展進(jìn)行整體把握。②設(shè)計(jì)管理。涵蓋工程各階段的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)變更管理，可控制進(jìn)度、分配與下達(dá)任務(wù)、跟蹤計(jì)劃等。③招投標(biāo)信息管理。記錄項(xiàng)目招投標(biāo)業(yè)務(wù)的跟蹤管理情況，查找招標(biāo)相關(guān)資料。④合同費(fèi)用管理。提供項(xiàng)目中所有合同事項(xiàng)，如合同的基礎(chǔ)信息、計(jì)量計(jì)價(jià)、變更、進(jìn)度、結(jié)算、終止、履行統(tǒng)計(jì)查詢等。⑤質(zhì)量管理。是工程主體對參建單位在建設(shè)過程中涉及重要質(zhì)量項(xiàng)的控制與管理，是以質(zhì)量驗(yàn)收與評價(jià)為主線，按質(zhì)量計(jì)劃對質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行處理的過程。

3.2 “BIM+GIS”支撐平臺

珠三角水資源配置工程覆蓋范圍大、地域分布廣、管理層級多、內(nèi)容復(fù)雜，其運(yùn)行包括輸水管線、泵站、水庫、調(diào)度管理等，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。因此，搭建“BIM+GIS”平臺是工程規(guī)范化、協(xié)同化管理的需要，可消除信息孤島，滿足不同層級參建方的信息需求和功能需求，保障工程管理的高效有序。利用“GIS+BIM”技術(shù)，搭建“地形地質(zhì)+建筑物”的工程整體數(shù)字化模型，構(gòu)建三維可視化管理平臺，實(shí)時展示施工進(jìn)展、盾構(gòu)機(jī)的位置和狀態(tài)等，便于工程管理人員從宏觀到微觀把控施工進(jìn)程和運(yùn)行狀態(tài)，追蹤質(zhì)量和安全隱患，以便做出科學(xué)決策。供水工程大都具有地域廣、人員流動性強(qiáng)、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)信息采集方式難以保障信息的真實(shí)性、完整性、時效性和可追溯性。通過信息系統(tǒng)建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時采集、直觀查詢、快速發(fā)布和高度共享，能便捷掌握工程動態(tài)，處理業(yè)務(wù)，提高管理效率和精細(xì)化管理水平。

平臺搭建需注意：①實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備和轉(zhuǎn)換包含兩個層面，一是GIS 數(shù)據(jù)需支持從GIS 數(shù)據(jù)服務(wù)器下載，同時也包含對影像、地形數(shù)據(jù)的處理；二是BIM 數(shù)據(jù)其轉(zhuǎn)換需支持目前流行的主流BIM 平臺。②平臺服務(wù)在考慮BIM 數(shù)據(jù)的同時要兼顧GIS、文檔、協(xié)同、數(shù)據(jù)分析等部分。為了數(shù)據(jù)安全及未來需要，要滿足高可用的云架構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。BIM 數(shù)據(jù)管理平臺不僅是BIM 和GIS數(shù)據(jù)的管理，更應(yīng)是行業(yè)數(shù)據(jù)的服務(wù)平臺和大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，因?yàn)槠脚_在數(shù)據(jù)收集時已對BIM 模型數(shù)據(jù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化組織（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.3 安全預(yù)警管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、移動互聯(lián)、“BIM+GIS”等智慧工地技術(shù)，具有安全預(yù)警管理、感知信息接入、安全地圖、安全事故管理、安全隱患排查、風(fēng)險(xiǎn)管理、應(yīng)急救援等主要功能，可提高工作的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化水平。一方面，工程安全生產(chǎn)始終處于受控狀態(tài)并持續(xù)改良，從根本上降低了安全事故發(fā)生率；另一方面，水質(zhì)自動檢測系統(tǒng)保障了供水安全和供水質(zhì)量。

3.4 水量調(diào)度管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括水量調(diào)度日常業(yè)務(wù)處理、供水計(jì)劃編制、實(shí)時水量調(diào)度、應(yīng)急水量調(diào)度、水量統(tǒng)計(jì)和水費(fèi)計(jì)算、調(diào)度評價(jià)系統(tǒng)。其中，水量調(diào)度日常業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)是核心部分，該系統(tǒng)按照同類功能合并，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，易于工程管理人員操作。

3.5 合同費(fèi)用管理系統(tǒng)

其為項(xiàng)目建設(shè)單位項(xiàng)目投資管理的核心部分。重點(diǎn)包括設(shè)備物資采購合同、工程施工合同的執(zhí)行管理和監(jiān)控分析，實(shí)現(xiàn)合同的結(jié)算管理、執(zhí)行進(jìn)度跟蹤、合同交付質(zhì)量管理。要求可關(guān)聯(lián)項(xiàng)目進(jìn)度管理進(jìn)行進(jìn)度執(zhí)行聯(lián)查，關(guān)聯(lián)供應(yīng)商管理功能進(jìn)行供應(yīng)商合同履約質(zhì)量記錄與評估等。

3.6 工程數(shù)字檔案系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為完整檔案業(yè)務(wù)流程管理的信息化平臺，涵蓋檔案業(yè)務(wù)管理的“收集、管理、保存、利用”需求。其功能主要包括檔案的收集、保管、利用、統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)管理、輔助管理等。

3.7 輸水自動化監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)按“統(tǒng)一調(diào)度、無人值班、智能巡查、智慧供水”的原則設(shè)計(jì)，在工程管理中心設(shè)立調(diào)度中心，設(shè)置常規(guī)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作員工作站、通信工作站、常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備等，負(fù)責(zé)整個工程的供水調(diào)度。在三個泵站設(shè)置泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)監(jiān)控泵站內(nèi)的設(shè)備及其管轄的供水管線上的監(jiān)控對象，如盾構(gòu)井滲漏排水泵等。在泵站副廠房設(shè)立監(jiān)控調(diào)試室，放置站控層設(shè)備，設(shè)置操作員站、工程師工作站、1 000 M/100 M 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備，主要用于泵站投運(yùn)初期及檢修期的泵站監(jiān)控。正常運(yùn)行時泵站無人值班，主要運(yùn)維人員可在泵站信息中心進(jìn)行管理。

3.8 應(yīng)用系統(tǒng)集成

應(yīng)用系統(tǒng)集成是本系統(tǒng)集成的核心內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)的目的，應(yīng)用系統(tǒng)分布在運(yùn)營公司各管理部門，用戶包括公司員工、上級部門、相關(guān)單位、公眾，是一個龐大復(fù)雜的調(diào)水業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。工程展現(xiàn)應(yīng)用包括工程數(shù)字門戶和移動應(yīng)用門戶。工程應(yīng)用系統(tǒng)主要包括工程建設(shè)管理、安全預(yù)警管理、征地移民管理、水量調(diào)度管理、工程設(shè)施管理、工程安防與視頻監(jiān)控、工程運(yùn)行檢修培訓(xùn)系統(tǒng)、工程數(shù)字檔案、辦公自動化、水文監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、輸水自動化監(jiān)控等系統(tǒng)。

4 結(jié)語

水是支撐城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)性資源，智慧水務(wù)正成為城市水務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的顯著標(biāo)志。目前，粵港澳大灣區(qū)建設(shè)如火如荼，對水安全保障也提出了更高要求，智慧水務(wù)建設(shè)是推進(jìn)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑之一。對此，全國各流域管理局正積極開展先行先試任務(wù)，編制智慧水務(wù)專項(xiàng)規(guī)劃。在智慧水利工程思潮引領(lǐng)下，從思想上打破傳統(tǒng)水利“重建設(shè)、輕管理”的理念，逐步向“建管并重”的現(xiàn)代智慧水利方向發(fā)展。珠三角水資源配置工程是國家級“大動脈”工程，是世界上流量最大的長距離有壓管道調(diào)水工程，建成后將對粵港澳大灣區(qū)發(fā)展提供戰(zhàn)略支撐。智慧水務(wù)應(yīng)用于珠三角水資源配置工程，不僅能提高建管部門的供水效率，保證城市供水安全，還可為大灣區(qū)其他大型供水工程提供參考。