智慧水务工程中管网施工的数字化监测技术应用研究

引言

智慧水务工程管网施工数字化监测技术应用水务系统是城市重要设施，负责送水、供水和排水。现在智慧城市发展快，智慧水务工程用数字和智能技术，让水务管理更准、更高效。地下管网是智慧水务的“血管”，施工质量好坏，直接影响水务系统能不能可靠运行。以前查管网施工，主要靠人巡检，加一点机器测，这样数据慢、覆盖小、难提前预警，满足不了智慧水务的管控需求。数字监测技术结合物联网、大数据、BIM 等技术，能实时收集施工数据，让人看到施工情况，还能智能分析。

1 现状与需求

1.1 传统监测的问题

传统监测主要靠人在现场测，加少量机器。人工记数据易出错，数据不准、不全；测的次数少，难实时发现问题；覆盖范围小，地下隐蔽工程难监测；人工处理数据慢，难快速出报告和预警，不适应智慧水务的精细管控。

1.2 数字监测的需求

智慧水务对数字监测有明确需求。控质量要实时测管网坡度、高程、接口密封；防安全要测基坑变形、土体沉降、水位变化；提效率要靠数字监测看施工，优化流程；管数据要建数据库，记录监测数据，为后续运维用。

2 智慧水务工程管网施工的数字化监测关键技术应用

2.1 物联网感知技术：实时数据采集的核心载体

物联网感知技术靠装各种传感器，实时收集管网施工的多项数据。铺管网时，装倾角、位移传感器，测管道坡度和位置偏差；装压力传感器，查管道接口漏不漏。挖基坑时，装沉降、倾角传感器，看基坑支护变不变形；装土压力传感器，测周围土体压力变化。地下水位高的地方，装水位传感器，实时看水位变化。传感器用无线方式把数据传到监测平台，让施工数据能连续采、实时传，给后面分析和预警提供基础数据。

2.2 BIM 与 GIS 融合技术：空间信息可视化管理

BIM 和 GIS 融合，能建管网施工的空间信息可视化平台。BIM 建管网的3D 精细模型，把设计参数、材料信息、施工进度都放进模型。GIS 提供地理参考，整合施工区的地形、周边建筑、地下管线等信息。两者结合后，能把传感器采的实时数据和3D 模型对应，直观看到管道位置偏差、基坑变形等情况。还能用模型模拟，预测施工风险，帮着优化施工方案。

2.3 大数据分析技术：智能决策与风险预警

大数据分析技术能深入分析监测数据，评估施工状态、预警风险。先建监测数据和施工质量、安全风险的关联模型，分析实时采集的管道参数、基坑变形数据，判断施工合不合格，找安全隐患。再用机器学习算法训练历史数据，建风险预警模型。数据超安全值时，自动报警，给管理人员发信息，指导现场处理问题。

2.4 实时传输与可视化平台技术：监测信息高效交互

实时传输和可视化平台能让监测信息高效传递、共享。用 5G、LoRa 等无线技术，把监测数据快速、稳定传到平台。可视化平台把分析结果用图表、曲线、3D 动画展示，管理人员用电脑、手机能随时看施工监测情况，掌握进度和安全。平台还能查数据、做报表、对比历史数据，帮着回溯施工过程，给质量评估和验收提供依据。

3 智慧水务工程管网施工数字化监测技术应

3.1 完善数字化监测体系：全流程协同管控

要建覆盖管网施工全程的数字化监测体系，实现各环节一起管。施工前，结合智慧水务整体规划和管网设计方案，定详细的监测方案，明确监测指标、传感器装在哪、多久采一次数据。施工中，加强监测数据和施工进度、质量管控的联系，让监测数据实时指导施工。施工后，把监测数据连到管网运维系统，给后期维护、检修提供数据。同时，让各参与方多共享信息，建施工、监理、建设单位一起用的监测信息平台，实现数据实时传递和共同决策，提高监测效果。

3.2 加强技术融合创新：提升监测智能化水平

要推动数字化监测技术深度结合和创新使用，提高监测的智能化程度。加强物联网感知技术和人工智能技术的结合，研发能自己感知、自己分析的智能传感器，提高数据采集的准确性和智能化。深化BIM 和GIS 融合技术的使用，结合数字孪生技术建管网施工的数字模型，实现施工过程的虚拟模拟和实时对应，提高施工管控精度。探索大数据分析和边缘计算技术的结合，在监测终端先处理部分数据，减少数据传输压力，加快预警速度。

3.3 提升人员专业素养：强化技术应用能力

要加强相关人员的专业能力培养，提高他们用技术的水平。开展针对性培训，内容包括传感器装调和调试、监测平台操作、数据分析解读等，提升施工和监测人员的技术能力。请行业专家指导，分享技术应用经验和案例，拓宽人员视野。建考核机制，把技术应用能力纳入绩效考核，鼓励人员主动学习提升。同时，引进懂物联网、大数据、BIM 的复合型人才，提供智力支持。

3.4 健全保障机制：确保技术稳定应用

要建完善的保障机制，让数字化监测技术稳定运行。定技术应用的标准规范，明确数据采集、传输、分析的要求和流程，实现监测标准化管理。加强设备质量管控，选性能稳定、适应施工环境的传感器和传输设备，定期校准维护，保证设备正常用。建数据安全机制，加密监测数据，规范访问权限，防止数据泄露和篡改。完善应急预案，针对系统故障、数据异常等情况，定处置措施，保证监测不中断。对于数据安全，除了加密和权限管理，还可定期开展数据安全检查，模拟数据泄露、篡改场景，测试应急响应能力，及时修补安全漏洞。在应急预案方面，明确不同突发情况的响应流程，比如系统故障时，先启动备用监测设备，再安排技术人员排查故障，同时将临时监测数据手动记录存档，确保数据不丢失。另外，可建立保障机制评估制度，每季度检查标准规范执行情况、设备完好率、数据安全性等，根据评估结果调整优化机制，比如发现某类传感器故障率高，就及时更换更适配的设备型号，让保障机制始终贴合实际应用需求，进一步确保数字化监测技术稳定发挥作用。

数字化监测技术是智慧水务工程管网施工质量与安全管控的重要手段，其应用实现了管网施工监测从传统人工模式向智能化、精细化模式的转变。 网感知 GI 大数据分析等关键技术的应用，能够实时掌握管网施工状态，及时 时性。未来，随着智慧水务技术的不断发展，需进一步推动数字化监 体系与保障机制，提升人员专业素养，让数字化监测技术在管网施工 为智慧水务工 质量建设与水务系统的安全稳定运行提供坚实保障。

参考文献

[1] 张明, 李伟. 自动化与信息化技术在水务工程中的融合应用及发展趋势[J]. 给水排水, 2022, 58(12): 1-6.

[2] 刘涛, 王丽. 水务信息化系统建设中的关键技术及应用研究[J]. 水利信息化, 2021, 3(4): 30-34.

[3] 王刚, 陈强. 基于大数据的水务信息化管理创新与实践[J]. 中国水利, 2022, (10): 50-52.