智能化技术在市政给排水工程中的应用研究

引言

随着城市化进程的加速推进，市政给排水工程作为城市基础设施的关键组成部分，承担着保障城市供水安全、排水畅通及污水处理的重要使命。然而，传统的给排水管理模式因效率低、响应慢、资源浪费严重等弊端，已难以满足城市发展需求。与此同时，物联网、大数据、人工智能等智能化技术的快速发展，为市政给排水工程的变革提供了新契机。

一、智能化技术在市政给排水工程中的应用现状

1.1 应用领域与场景

水务智能技术在供水系统中应用最成熟，在水源地、输水管、用户设施点都部署了物联网传感器，而在排水系统中，通过应用智能化技术解决了城市内涝以及管线维护两个问题。智能井盖包括智能井盖、倾角传感器以及液位计，当井盖发生破损、被盗移或者管底水位较高时，智能井盖可以自动向管理平台发出报警。在污水处理中，应用智能技术进行精细化的控制。在污水处理厂，实时控制系统可以监控曝气系统、沉淀系统、消毒系统，利用人工神经网络对曝气风机运转速度进行优化，曝气效率可以提升 12% 。在脱水环节，通过智能压滤，利用压力传感器和重量传感器来实现污泥脱水控制，脱水后的污泥可以由含水率 80% 降至 60% 。

1.2 应用成效与价值

提高工程运行水平体现在市政给排水工程运用智能化技术，使得企业运行管理能力得到显著增强。智能化水质监测系统涵盖城市供水安全的全环节，智能监测系统使得某沿海城市在供水系统发生3 起海水倒灌污染事件时能够及时处理，保障了当地100 多万民众的饮水安全。市政排水系统运行智能化提高了城市防灾的能力，保障城市生命线的稳定运行。智能技术的运用节约了大量资源，在效益方面也取得了十分显著的效果。

二、智能化技术在市政给排水工程应用中存在的问题

2.1 技术层面问题

兼容性差。智能化存在兼容性差等问题，由于设备传感器、控制器是不同的厂商实现的，使用通信协议不互通，相互之间不能完成数据交流。存在数据安全隐患。市政给排水信息系统中存在不少敏感数据，主要是水质、居民用户用水状况等。目前存在的问题主要是有些系统不加密、访问权限设置混乱。自主控制能力偏弱。大部分智能化系统只能进行数据收集与简单的逻辑控制，不能根据目前工况需要及时进行自动决策，在管网爆管的故障处置问题中，如关多少阀才能保持管网的正常供水量，智能化系统不能根据瞬时流量、瞬时压力确定出当前最佳方案，只能由管理人员根据管网压损以及预计需要恢复的供水流量估算相应方案。缺乏相关智能化标准。无论是设备采购还是系统架构以及数据接口，每个城市都不同，专业标准无法统一，客观上对项目建设质量有很大影响。六是运维成本高，难以推广。智能化设备相比于传统设备成本较高，从采购到后期安装、调试都比较困难。

2.3 人才层面问题

智能化类人才缺乏，市政给排水智能化是一个综合性专业，融合了物联网、大数据、自动控制等方面的相关知识，而人才目前都以单专业为主。专业教学理念落后，校内人才培养模式滞后。市政给排水专业教学目前主要还是以单一的传统工程类技能为主，在给排水专业方面的智能化类教学只占 20% 左右。缺乏智能化相关实践教学的培养，学生缺乏智能设备操作、系统编程等关键性训练技能。校企合作与参与不足，行业新技术和新设备没有及时进入到校内人才培养的平台，导致学生毕业后不能马上适应企业工作。

三、智能化技术在市政给排水工程应用的优化策略

3.1 技术创新与升级

引导产业制定统一的通信规约、数据接口，包括通用的 OPCAUA、MQTT 等，形成设备接入标准，各厂商之间的智能设备统一数据接口协议标准，支持设备间互操作，倡导厂商开发开放系统，可扩展模块的组态。完善多级数据防护机制。数据采集级应用国密算法对数据进行加密保护；数据传输级实施 VPN 安全技术保障数据传输安全；数据应用级实施数据访问权限管理策略。拓展人工智能应用。基于深度学习算法设计建立管网漏损预判模型，实现对漏损点的精准性定位分析。强化学习算法优化制定污水处理工艺参数控制方案，提升污水处理效率水平。如，基于阿里云ET 城市大脑在杭州水务项目的应用，经 AI 算法调控后使得污水处理能耗减少 18‰ 。强化边缘计算技术的应用实施，实现基于边缘计算的数据处理与判断。

3.2 完善管理与运维体系

建立智能化建设运维规范，依托协会，组织科研院所、企业来构建智能化建设、施工、验收、运维全流程的智能化建设标准规范体系。规范智能化装备的性能标准、智能化系统功能标准和验收检测方法。引入第三方评估机构对智能化产品和系统实施质量评估，引导行业标准化发展。建设智能化运维管理系统。智能化运维管理系统包含智能设备监测、设备故障诊断、工单处理等功能，利用大数据智能分析，做出设备健康管理状态预测。利用AR 技术支撑远程技术支持的故障维修，为人工运维减少成本。

3.3 加强人才培养与引进

完善大学生培养计划，加强给排水专业物联网技术、数据挖掘、智能控制系统等相关方面的专业课程建设，在课程体系中增设相关专业课程，加大实践教学比重，提高实践教学的时间，至少设置到总课时的 40% ，重视专业理论知识和实践能力相融合的人才的培养。与企业进行校企联合培养，强化实习基地建设以及产学研科研项目的建设力度，向学生传授与实践经验相结合的知识技能。比如哈尔滨工业大学在北控水务（黑龙江）有限公司开设智慧水务订单班，该班的毕业生全部被顺利录用，就业率 100% 。企业制定人才规划。强化企业人才资金投入，制定企业智能化领域高尖端人才的招聘和引进计划，形成企业内部培训机制和人才培养体系，经常性的组织企业人员进行技术培训和行业学习交流。

结语

智能化技术的应用为市政给排水工程带来革命性变革，显著提升了工程运行效率与服务质量。但在技术融合、标准建设、人才储备等方面仍面临诸多挑战。通过推动技术创新、完善管理体系、加强人才培养，能够有效破解发展瓶颈，实现市政给排水工程的智能化升级。未来，随着 5G、区块链等新技术的深入应用，智能化技术将在水资源管理、城市防汛等领域发挥更大价值，助力智慧城市建设与可持续发展。

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.

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[3]张雨童.建筑智能化技术在建筑给排水工程中的应用初探[J].中国住宅设施,2024,(04):34-36.