一、方案背景
城市化进程加快，地下管网系统作为城市基础设施的重要组成部分，其安全运行直接关系到城市功能的正常运转。目前我国城市地下管网存在建设年代久远、材质老化、超负荷运行等诸多问题，加之地下空间开发、地质变动等外部因素影响，管网事故频发。常见的管网问题包括燃气泄漏、供水管道破裂、污水外溢等，不仅造成资源浪费，还可能引发严重的安全事故。因此，建立完善的地下管网综合监测预警体系具有重要意义，通过实时监测管网运行状态，及时发现异常情况，实现事前预警和快速处置，最大限度地保障城市生命线的安全稳定运行。
二、系统组成
地下管网综合监测预警系统旨在通过先进的传感技术、物联网技术和数据分析技术，对城市地下管网（包括供水、排水、燃气、热力等管道）进行全方位的实时监测，及时发现潜在风险并发出预警，保障城市基础设施的安全运行。
█数据采集层：在各类地下管网的关键节点安装压力传感器、流量计、温度传感器、可燃气体检测仪等设备。这些设备需具备高精度、高稳定性特点，能够准确采集管网运行过程中的压力、流量、温度、气体浓度等关键参数。针对不同类型的管网，选择合适的传感器类型和安装方式。例如，在燃气管网中，重点安装可燃气体检测仪；在排水管网中，除了常规的流量和液位传感器外，还应增加水质监测传感器，以检测污水中的有害物质含量。
█数据传输层：利用有线通信（如光纤通信）和无线通信（如4G/5G、NB - IoT等）相结合的方式构建数据传输网络。对于距离监控中心较近且环境条件允许的区域，采用有线通信以保证数据传输的稳定性和可靠性；对于偏远地区或布线困难的区域，采用无线通信技术。
█数据处理与分析层：建立数据中心，配备高性能服务器和存储设备，用于接收、存储和处理来自数据采集层的海量数据；运用大数据分析技术，对采集到的数据进行清洗、整合和挖掘。通过建立数学模型，分析管网运行状态的变化趋势，识别异常情况。例如，利用时间序列分析方法，预测管网未来一段时间内的压力变化趋势；采用聚类分析方法，将具有相似特征的管网运行数据分组，以便发现潜在的故障模式。
█应用展示层：开发用户友好的可视化界面，包括电脑端和移动端应用。界面应清晰显示管网的布局图、各监测点的实时数据、历史数据曲线以及预警信息等内容。提供多种查询和统计功能，用户可以根据时间段、管网类型、监测指标等条件对数据进行筛选和分析，生成相应的报表和图表。
三、系统功能
█实时监测：系统能够24小时不间断地对地下管网的各项参数进行监测，监测频率可根据实际需求设置。例如，对于重要的供水主管网，可设置每分钟监测一次压力和流量数据；对于排水管网中的水质监测，可设置每小时监测一次污染物浓度；监测数据实时更新并显示在可视化界面上，用户可以随时查看管网的运行状态。当监测到的数据超出正常范围时，系统会立即发出警报，提醒相关人员注意。
█预警功能：根据预先设定的阈值和算法，系统能够自动判断管网是否存在安全隐患，并发出不同级别的预警。例如，当燃气管网中的可燃气体浓度达到一定值时，系统发出黄色预警；如果浓度继续上升并接近危险值，则发出红色预警。预警信息通过短信、邮件、APP推送等多种方式发送给相关人员，包括管网维护人员、应急管理部门等。同时，在可视化界面上突出显示预警点的位置和相关信息，便于快速定位和处理问题。
█故障诊断：当管网发生故障时，系统能够根据采集到的数据和预设的故障诊断模型，初步判断故障的类型、位置和原因。例如，通过对供水管网的压力和流量数据进行分析，可以判断是否发生了管道破裂或漏水现象；结合排水管网的液位和水质数据，可以判断是否存在堵塞或污染源排放等问题；为维修人员提供详细的故障信息和维修建议，提高故障处理的效率和准确性。
█数据分析：系统定期生成管网运行分析报告，包括管网的整体运行状况、存在的问题、发展趋势等内容。通过对历史数据的分析，发现管网运行规律和潜在风险，为管网的规划、建设和维护提供科学依据。
█决策支持：结合GIS（地理信息系统）技术，实现管网空间数据和属性数据的集成管理。用户可以在地图上直观地查看管网的分布情况、监测点位置以及相关的运行数据，便于进行管网的空间分析和优化布局决策。
四、系统价值
综上所述，地下管网综合监测预警系统的建设不仅是衡量城市基础设施现代化水平的重要标志，更是关乎城市运行安全、提升资源利用效率、实现可持续发展目标的关键举措。通过实时监测管网运行状态，该系统能够有效预防和及时应对各类突发事故，确保城市生命线的稳定运行；同时，基于大数据分析的智能调度功能可以显著优化水、电、气等资源的配置效率，减少不必要的浪费；完善的管网监测体系还能为城市规划决策提供科学依据，推动城市向着更加绿色、智能、可持续的方向发展。
