智能化技术在市政给排水工程中的应用研究

摘要：随着城市化进程加速，市政给排水工程面临资源短缺、管理低效等难题，智能化技术的应用成为破局关键。本文深入探讨智能化技术在市政给排水工程的智能供水、智能排水系统中的具体应用场景，包括智能水表计量、管网监测、污水处理智能化控制等。剖析其在技术、管理与制度、人才与资金层面遭遇的挑战，如设备兼容性差、数据安全风险、管理体制不健全等。针对上述问题，提出加强技术研发创新、完善管理与制度建设、强化人才培养和资金保障等应对策略，旨在为推动市政给排水工程智能化发展，提升城市水资源管理水平提供理论与实践参考。

关键词：智能化技术；市政给排水工程；应用场景；挑战；应对策略

引言

市政给排水工程作为城市基础设施的重要组成部分，承担着保障居民用水安全、维持城市水环境稳定的关键职责。近年来，随着城市化进程不断加快，城市人口数量持续增长，对给排水系统的供水能力、排水效率以及污水处理水平提出了更高要求。然而，当前市政给排水工程普遍存在设施老化、管理效率低下、水资源浪费严重等问题，传统的人工管理和监测模式已难以满足城市快速发展的需求。一、智能化技术在市政给排水工程中的应用场景

1.1 智能供水系统

在智能供水系统中，智能化技术的应用贯穿多个关键环节。智能水表作为前端计量设备，采用物联网技术实现远程数据传输与实时计量，通过内置传感器精确采集用水量数据，并借助无线网络将数据传输至供水管理平台。用户可通过手机 APP 实时查看用水情况，进行费用查询与缴纳；供水企业则能依据大数据分析用户用水规律，实现精准计量与阶梯水价管理，有效降低管网漏损率。供水管道监测与故障诊断是保障供水安全的重要环节。利用分布式光纤传感器、压力传感器等设备，构建覆盖整个供水网络的监测系统。这些传感器可实时监测管道压力、流量、温度等参数，一旦检测到异常波动，系统立即通过人工智能算法分析判断是否存在泄漏或爆管等故障，并快速定位故障点。在水厂智能化管理上，利用自动控制系统和人工智能算法对水处理工艺进行优化，利用在线水质监测仪器实时监测原水、半成品水、成品水浊度、pH值、余氯等指标，利用机器学习算法自动调控混凝剂、消毒剂的加药量，使出水水质始终满足要求。

1.2 智能排水系统

排水智能化是一种基于智能化技术的排水方法。排水管网监测及优化调度采用的智能排水方法是在排水管网的某些重要节点上设置液位传感器、流量传感器和水质监测器，来对排水管网的情况进行实时监测，然后借助地理信息系统（GIS）和数学计算模型模拟排水管网内的水流状态，并对管网水位变化趋势预测之后，在出现强暴雨的情况时，自动调控排水泵站中排水泵的运行参数，从而对排水管网的排水路径进行优化，防止城市内涝的发生。对污水处理厂中污水处理的智能化控制，增强了污水处理效率和处理质量。在污水处理厂中，将物联网技术加以应用，从而对污水处理装置实施远程控制，并对装置进行自动化控制。同时，在污水处理厂中，借助在线监测对污水处理设备实时监测污水的化学需氧量（COD）、氨氮等指标情况，将人工控制算法，依照预测数据调整污水处理工艺参数，如曝气时间、污泥回流比等。通过对污水处理中的大数据进行处理，预测故障以及污水处理结果，在处理前提前进行调节，从而达到污水达标排放的目的。

智能雨水收集利用管理最大限度地利用雨水资源。采用智能雨水收集系统，进行雨水自动收集、过滤、储存雨水；系统配备雨量传感器和水质传感器，控制收集设备雨水收集系统的自动启动与停止和运行状态。

二、智能化技术在市政给排水工程应用中面临的挑战

2.1 技术层面挑战

市政给排水工程智能化技术应用遇到一些技术瓶颈。各厂家的智能化设备、系统间通信接口、协议、格式、编程和显示方式有所不同，导致设备之间存在兼容性较差的问题，难以协同运行，难以实现互联互通。大量监测数据在传输和存储过程中将存在安全威胁，容易导致网络攻击和数据泄露，进而威胁给水安全和用户信息隐私；部分智能化技术的应用可靠性不高，稳定性差，如传感器使用过程中精度会下降，人工智能的算法不适应复杂运行工况，影响应用的可靠稳定。

2.2 管理与制度层面挑战

目前，市政给排水工程建设缺乏智能化管理制度，管理部门间责任不清，多头管、难协调，使智能化项目缺乏顶层设计，制订统一的标准和规范；市政给排水工程智能化有关法律法规、政策和技术标准等不健全，有关智能技术的应用对数据安全、隐私保护、设备质量和监督等方面没有做出明确的规定、无章可循；市政给排水工程智能化技术应用缺乏有效的政策鼓励，对企业以及社会资本参与的热情不高，智能技术应用受到制约。

2.3 人才与资金层面挑战

一方面缺乏专业的技术人才阻碍了智能化技术的应用。市政给排水工程智能化建设的实施需要给排水专业知识以及智能化技术知识两方面兼备的人才，目前高校在专业知识课程设置方面与建设要求之间脱节，专业知识人才的培养不能适应行业需求。行业目前从业人员技术能力、创新能力不足，对新技术缺乏学习、应用能力。在资金方面，智能化设备、智能化系统的购买、安装调试及后期运营维护支出较大，政府的财政资金较为紧缺，社会资本的投资渠道不畅，工程智能化建设的资金缺口大，致使工程推进缓慢。

三、应对智能化技术在市政给排水工程应用挑战的策略

3.1 加强技术研发与创新

要解决技术上的问题，就需要加大智能化技术的研发投入，企业、高校、科研机构要进行产学研的联合攻关，研发拥有自主知识产权的智能化设备和系统，制定统一的标准及通信协议，提升设备兼容性和互操作性，不断提高人工智能算法及模型，提高其在复杂工况适应性和稳定性，推动智能化技术在市政给排水工程中的成熟应用。在实际推进过程中，可建立产学研创新联盟，聚焦市政给排水工程智能化的关键技术难题，如高精度传感器研发、复杂管网模拟算法优化等。例如，针对供水管网漏损检测难题，企业与高校合作开发基于声呐定位与机器学习的智能检测设备，能精准识别微小漏点。政府应设立专项技术研发基金，对突破核心技术的团队给予奖励，鼓励企业积极参与技术创新，加速科技成果转化，形成具有竞争力的智能化技术产业生态。

3.2 完善管理与制度建设

完善的管理体制与机制是促进智能化技术应用的重要条件。明确管理职能部门职责，加强部门间协同工作机制，做好对市政给排水工程智能化建设的统一协调管理。出台统一的智能化建设的标准、规范，做好对项目的统一质量的把控和兼容性要求。及时完善各类法律法规和规范及政策体系的完善，加强数据安全、隐私保护、设备质量等工作的监管。可借鉴智慧城市建设经验，建立市政给排水智能化建设联席会议制度，由住建、水利、大数据等多部门联合办公，统筹规划项目建设。深圳市在推进排水系统智能化改造时，通过制定《市政排水智能监测设备技术规范》，统一全市设备接口标准，实现数据共享。加快制定《市政给排水数据安全管理条例》，明确数据采集、存储、使用等环节的安全责任，为智能化建设营造规范有序的制度环境。

3.3 强化人才培养与资金保障

加强人才培养是适应行业发展要求的有效手段，高校应该完善相关专业课程设置，增设智能化相关课程，加强实践教学课程环节，培养满足行业发展要求的复合型人才。企业要强化与高校的联系，开设实习实训基地，为学生提供实践渠道。加强对从业人员培训力度，定期组织技术交流和技术学习，提高从业人员的技术水平和创新能力。从资金入手，政府加大财政投入力度，设立专项资金作为支持市政给排水工程智能化建设的费用。拓宽融资渠道，允许社会资本以PPP模式等形式投入，作为政府基建项目的一部分，使其参与项目投资、运营，达到资金投入多样化，为该工程智能化的改造提供资金保障。在人才培养方面，可推动高校与行业龙头企业共建智能化给排水工程特色专业，引入企业导师参与课程设计与实践教学。同济大学与某水务集团合作，开设智能管网运维实训课程，学生通过实操掌握智能监测系统的使用与维护。在资金保障上，政府可设立PPP项目引导基金，对社会资本参与的优质智能化项目给予补贴。如杭州市某污水处理智能化升级项目，通过PPP模式吸引企业投资，政府以运营补贴形式分担风险，实现项目顺利落地。

结语

自动化技术应用在市政给水排水建设中有着巨大的发展潜力和空间，能够有效提高市政给水排水工程建设管理水平、确保安全供水、实现水资源的优化利用。虽然当前还存在着技术、管理、人员、资金保障等诸多问题，但在加大技术研发与自主创新、强化给水排水工程建设管理工作与制度建设、加大人才培养及资金保障等措施的影响下，将会逐步克服与解决。

参考文献

[1]李明山，张帆.智能化技术在市政给排水工程中的应用研究[J].新城建科技，2025，34（03）：34-36.

[2]马宇辉，姜伟娟.智能化技术在建筑给排水工程中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2024，（09）：156-158.