智慧运维视角下城市供热管网故障排查与运维管理

摘要：城市供热管网是北方城市民生保障的核心基础设施，管网长期运行易出现管道泄漏、设备老化、水力失衡等故障，传统人工运维模式效率低下、故障滞后处置问题突出，难以适配现代化城市发展需求。为优化供热管网运维体系，本文从智慧运维视角出发，分析现阶段城市供热管网常见故障类型与运维痛点，结合物联网、大数据、数字孪生等新兴技术，提出针对性的智能化故障排查方案，同时搭建一体化智慧运维管理体系，并给出对应的优化实施策略。研究旨在提升供热管网故障排查精准度与运维管理效率，降低管网运行能耗与故障发生率，为城市供热行业数字化、智能化转型提供参考。

关键词

智慧运维；城市供热管网；故障排查；运维管理；数字化技术

一、引言

城镇化进程持续推进，城市供热管网覆盖范围不断扩大，管网结构日趋复杂，老旧管线占比逐年提升，供热系统运维压力持续增长。冬季供热阶段，管网故障不仅会影响居民采暖体验，还易引发安全事故、造成能源浪费。传统运维依赖人工巡检、事后抢修，存在排查范围有限、故障响应缓慢、资源调配不合理等弊端。伴随智慧市政理念普及，智慧运维技术逐步融入供热领域，依托数字化手段革新运维模式，成为破解行业发展难题的关键。基于此，本文探究智慧运维模式下供热管网故障排查方法与运维管理路径，助力供热行业高质量发展。

二、城市供热管网常见故障及传统运维弊端

2.1 常见管网故障类型

结合城市供热管网运行实际工况，现阶段管网故障主要分为四大类。其一为管道泄漏故障，受管道腐蚀、施工破损、热胀冷缩等因素影响，是发生率最高的故障类型；其二为水力失衡故障，阀门调节不当、管网布局不合理易引发局部供热不均、水循环受阻等问题；其三为设备运行故障，换热站、水泵、温控阀门等配套设备老化，导致供热参数异常；其四为保温层破损故障，会增加热能损耗，提升供热运营成本，间接诱发各类次生故障。

2.2 故障产生核心诱因

供热管网故障的产生是多重因素共同作用的结果。从硬件层面来看，部分城市老旧管网服役年限超15年，管材性能衰退，抵御外界环境干扰能力大幅下降，长期深埋地下易受土壤酸碱腐蚀、地质沉降影响。从运维层面分析，运维人员作业方式固化，缺乏常态化状态监测手段，预防性维护落实不到位。从环境层面来讲，极端低温、强降雨等恶劣天气，会加剧管道内外温差，加速管材老化，提升故障爆发概率。

2.3 传统运维模式主要弊端

传统供热管网运维模式已无法适配大规模管网管理需求。一方面故障排查模式被动，以事后抢修为主，人工巡检仅能排查地表可见故障，地下隐蔽故障难以快速定位，排查耗时久、误差率较高。另一方面运维管理碎片化，巡检、故障处置、设备养护等工作相互独立，数据无法共享，难以统筹管控全网运行状态。同时人工运维成本偏高，需要投入大量人力开展巡检与维修作业，且人员专业能力参差不齐，整体运维质量难以标准化管控。

三、智慧运维视角下管网故障排查技术方案

3.1 基于物联网的实时状态监测排查

物联网技术是智慧故障排查的基础支撑，可实现供热管网全节点全天候动态监测。运维单位可在管网主干线路、分支节点、换热站等关键位置布设温度、压力、流量、振动传感器，同步搭配智能数据采集终端，实时采集管网运行核心参数，并将数据同步上传至云端管控平台。平台可设定参数预警阈值，当监测数据超出正常区间时，系统自动触发声光预警，精准锁定异常区域。该技术可有效弥补人工巡检盲区，重点针对地下隐蔽泄漏、微小参数异常等隐性故障进行前置排查，从源头减少突发性故障，同时缩短故障排查周期，提升排查工作的智能化水平。

3.2 依托大数据算法的故障精准诊断

依托大数据分析算法，可实现故障分类、溯源与预判，升级传统被动排查模式。平台整合历史故障数据、实时运行数据、环境气象数据、设备养护数据，搭建专属供热管网故障数据库。通过卷积神经网络、SAA-SVM等智能算法对数据库内数据进行深度挖掘，剖析不同故障对应的参数特征，构建故障诊断模型。当管网出现异常数据时，模型可快速判别故障类型，精准分析故障成因，并匹配最优处置方案。除此之外，模型可结合季节变化、设备服役时长，预测高风险故障点位，帮助运维人员开展预防性排查，降低故障发生频次。

3.3 结合数字孪生的可视化故障定位

数字孪生技术能够搭建虚实一体化的三维可视化管网模型，赋能故障精细化定位。工作人员整合GIS地理信息、管网施工图纸、设备参数信息，复刻与实体管网1:1对应的数字孪生模型，直观展示管道走向、埋深、设备分布等基础信息。结合物联网实时监测数据，实现实体管网与数字模型实时同步联动，故障预警触发后，模型可直接标注故障精准坐标、影响范围以及关联设备。相较于传统逐段排查方式，数字孪生可视化模式能够规避地下管网排查盲区，大幅缩短故障定位与抢修时间，尤其适用于老旧城区复杂管网的故障排查工作。

四、智慧运维视角下管网运维管理优化策略

4.1 搭建一体化智慧运维管理平台

整合监测、诊断、调度、养护、抢修等多项功能，搭建一体化智慧运维管理平台，打破传统运维数据孤岛。平台划分数据监测、故障预警、工单调度、设备台账、能耗分析五大功能模块，统筹管控全网供热设备与管线。管理人员可依托平台实时查看管网运行全貌，接收故障预警信息，一键派发维修工单；运维人员通过移动端接收任务，同步上传抢修进度与作业数据。同时平台自动更新设备养护记录、故障处置记录，形成完整运维数据闭环，实现故障排查、日常巡检、设备养护、应急抢修全流程数字化管控，提升整体管理协同效率。

4.2 完善分级预防性运维管理机制

摒弃传统事后抢修模式，结合智慧监测数据，建立三级分级预防性运维机制。一级运维为常态化实时监测，依托传感器全天候采集数据，完成基础异常预警；二级运维为周期性智能巡检，结合平台故障风险预测结果，安排人员针对性排查高风险管线与设备，每周完成全域重点区域巡检；三级运维为计划性养护，根据设备服役年限、运行损耗数据，制定差异化养护与更换计划，定期完成老旧管道除锈、保温层修复、设备调试等作业。三级机制相辅相成，实现从被动抢修向主动预防转型，有效降低管网故障发生率。

4.3 强化运维团队数字化能力建设

智慧运维体系落地离不开专业化复合型运维团队，供热企业需针对性强化人员能力建设。一方面优化人员招聘体系，吸纳掌握物联网、大数据、数字孪生技术的复合型人才，充实智慧运维核心团队。另一方面面向在岗老员工开展常态化专项培训，围绕智慧平台操作、智能设备检修、故障模型分析等内容开展课程教学，提升员工数字化作业能力。同时建立配套绩效考核制度，将平台巡检完成度、故障处置效率、预防性养护成效纳入考核指标，调动员工工作积极性，打造适配智慧供热模式的高素质运维队伍。

五、结论

在智慧城市建设大背景下，推进城市供热管网智慧运维转型，是解决传统运维短板、保障供热系统稳定运行、节约能源资源的重要途径。本文剖析供热管网四类常见故障及传统运维模式的弊端，提出物联网监测、大数据诊断、数字孪生定位三类智能化故障排查技术，同时从平台搭建、机制完善、团队建设三个维度，制定全方位运维管理优化策略。依托数字化技术，能够有效提升故障排查精准度与效率，实现运维工作前置化、管理模式一体化。未来行业可深化多技术融合应用，优化故障预测模型，进一步完善智慧运维体系，助力城市供热事业长效稳定发展。

参考文献

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