論城市供水水質管理信息化

◎ 鄭州市自來水總公司 尹建四

【關鍵字】城市供水 水質管理 信息化

水是生命之源，提供充足、潔凈的飲用水不僅對公眾健康是必需的。城市供水是城市命脈，它為城市的生產、生活提供必需的條件，也是維持經濟高速發展、建立和諧社會必不可少的條件。我國水環境及城市飲用水源污染狀況日益加重，城市突發性水質污染事件的發生頻率日益增多。據住房和城鄉建設部城市供水水質監測中心的統計，從2002到2005年，全國36個重點城市（直轄市、省會城市、計劃單列市）的地表水原水樣品中，樣品合格率分別為33.87%、27.79%、29.69%和26.34%。總體上來看，樣品合格率呈現出下降趨勢。可見，飲用水水質不容樂觀，我國城市給水狀況不理想，缺乏保障，供水水質和水量的安全性及穩定性有待提高。在環境、水資源日益惡化的同時，人民群眾生活水平和安全健康意識的不斷提高，人們對也城市供水水質提出了更高的要求，人民對食用水的要求也從過去要求“有水食、有水用”階段發展到現在要求“用優質水、用放心水”階段，從飲用水水質標準的不斷提高可以直接反應出來。我國從2005年6月1日起實施的《城市供水水質標準)))(CJ/T 206-2005)與《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-85)相比，對供水水質保障的系統性做出了明確規定，水質評價點一改原國標的“水廠出廠水”為“龍頭水。而自2007年7月1日起實施的《生活飲用水衛生標準》(GB 5749一一2006)中，將原標準的35項增至106項，并對原標準35項指標中的8項進行了修訂。這就要求嚴格控制從原水到制水廠經管網到用戶水龍頭的各個環節，以保障用戶的自來水水質，對城市供水水質工作的管理提出了更高要求。加強城市供水水質安全性管理和技術研究，構建城市供水水源、水質處理和管網運行的多級安全保障體系就顯得十分重要。

對于傳統的供水水質管理工作而言，供水水質信息化是一個全新的概念，是一個新鮮事物。從利用計算機替代人工對水質化驗數據進行錄入統計到對水質數據的在線自動采集，以及對水質數據進行深層挖掘、分析、建模、預測，應該說都是一種進步。然而，從供水水質信息化的角度來思考，就遠不止這些，我們能夠去憧憬城市供水水質管理的科學化、規范化與水質工作的現代化和高效率，去追求、利用、發揮和挖掘水質數據的價值。但是如何理解城市供水水質信息化的真正內涵，如何實現供水水質信息化，如何使水質數據有序、可靠的數字化，如何利用、發揮好水質數據的作用以及如何挖掘水質數據的價值，在當今復雜的外部環境下，為提供“優質、優量”的城市飲用水水質做好保障，是我們當前需要研究和探討的主要問題。

對于城市供水水質管理信息化我們可以從以下幾個方面來認識：

1、城市水質管理信息化內涵

城市供水水質管理信息化是城市供水信息化、現代化戰略的重要組成部分，是城市供水水質管理發展的必然趨勢和高級階段，是信息知識時代水質管理工作的主要表現形式，是城市供水信息化建設的重要內容和組成部分，是水質管理工作的重點從以化驗、分析為中心向以信息管理為中心的延伸、擴展，也是工作方式的根本性轉變和提升，是水質管理科學化、規范化、流程化、精細化、電子化、網絡化、動態實施化和現代化的重要方式。

2、定義

供水水質管理的信息化實際上可以從兩個方面來看：一是現代管理和信息化思想在供水水質管理工作中相融合而形成的應用模式；二是實現這一用模式的具體實現技術或平臺。

就當前通常意義上的理解，現代城市供水水質化驗管理信息化建設是供水水質綜合管理的一種理念、方法、技術和整體解決方案。它是在一個系統平臺中管理和整合城市供水系統中的各種水質化驗數據、信息和對象。 表現形式是以水質檢測中心化驗室、水質在線監測儀表、各制（源）水廠化驗室為管理對象，在網絡通信技術、計算機信息技術、數據存儲分析技術的支撐下，借助分析檢測技術、儀器儀表技術和現代管理思想組成的一個開放的分布式城市供水水質管理系統（平臺），以采集、錄入、處理、分析、檢查、判定、預警、存儲、傳輸和共享管理對象產生的各種水質化驗數據為核心，同時實現對水質化驗相關業務流程、人員、材料設備、技術方法、資料檔案等資源的綜合管理，并與城市供水的其它信息管理系統和對象進行協同和數據交換。

3、目標

城市供水水質管理信息化的建設一般來講應制定一個具有戰略發展指導意義又適合自身實際情況目標，但時代的前進，信息技術的高速發展，其實現的目標也應該是與時俱進的。就目前城市供水水質管理的實際工作來講，應該力爭實現以下三個目標：

（1）數據信息化

城市供水中的水質化驗數據不同于其它數據信息，它是水質保證的關鍵，也不同于其它行業的化驗數據它具有及時性、連續性、反饋性和水質管理指導性。它的作用是提供準確可靠的監測數據和檢測結果，通過分析、預測從而對制供水全過程實施產前指導、產中控制、產后監督，并為城市供水的管理、科研、決策提供依據，在制供水流程中占有重要地位。這樣自然要對檢測數據的可信度提出要求，因為任何一個錯誤的檢測數據或結果都會帶來不可估量的損失。把制供水水質化驗數據、監測數據和水質相關數據等，都以一定的數據格式自動或人工錄入存儲到計算機系統中，以數字形式保存起來，可以隨時查詢，并可以通過網絡實現數字化信息的傳輸。數據信息化，涉及計算機、網絡、數據庫等硬件設施和軟件環境，設計一系列的標準、規范。應該說，數據信息化是水質信息化的基礎，是最基本的。

圖3 供水水質管理信息化構成圖

（2）流程信息化

把城市供水水質管理工作中已經規范的一些優化業務流程，以軟件程序的方式固化下來，使得流程所涉及崗位的工作更加規范高效，最大限度的減少人為工作的隨意性，變“想當然”為“走流程”，同時也保證了水質數據的正確性和可靠性。

（3）決策信息化

這是城市供水水質管理信息化建設的最高境界。對供水水質管理工作的科學正確決策，主要源于對水質信息的準確、及時把握。無可否認在一定情況下，數據和流程信息化目標的實現可以大大增強城市供水管理者的決策能力。但除此之外，在很多情況下，借助水質模型、數據倉庫和OLAP技術等對各種水質數據進行科學的加工處理，以形成對決策有重要參考價值的信息。如水質變化預測預警、管網水質模擬等，就是依靠對水質數據建立數學模型，在計算機中進行計算的結果，科學性大大提高、成效十分明顯，是傳統的人工數據處理方式所難以達到的。

4、建設內容

結合城市供水信息化建設，供水水質管理信息化通常應包括：信息技術策略、信息技術架構和信息技術管理三個層面的內容，如圖1所示。

在這個信息化內容框架中可以看信息技術管理和中部的信息技術架構兩個層面的內容是最多的，也是日常工作中量最大的，習慣上把這部分工作在進步劃分為信息基礎建設、應用系統建設、運行維護管理、標準化建設和組織建設等。

（1）基礎設施建設

就當前通常意義上來講，供水水質管理信息化建設基礎設施通常是指計算機、網絡和智能化設備等硬件設備及其相關支撐軟件。信息化基礎設施是進行信息化建設的物質基礎，是不缺少的。從某種角度來講，正是以計算機、網絡為核心的這些基礎設置，集中體現和支撐著當代信息技術的發展水平。

（2）應用系統建設

的內容。這是水質管理信息化建設的基礎。

中間一層稱為生產執行層（MES，manufacturing executives system）。這一層面的主要包括：水質管理業務流程執行，水質質量控制，水質數據實時監控，水質變化預報預警，水質報告報表生成，水質數據的統計分析等內容。本層具有承上啟下的作用，是水質管理信息化建設的關鍵環節。

最頂層叫做管理決策層。這個一層面以水質決策支持為核心，主要內容為：水質建模，水質評價，水質分析，水質數據倉庫，OLAP（聯機分析處理），水質工作管理（包括人員、設備儀表、計劃等）等。

針對不同的具體情況，具體建設的內容可能不同，但基本上都可以按上述三層結構進行梳理。建立這種層次概念，就能夠在建設實踐中較好的開展工作，就能夠較正確的處理供水水質信息化建設中所面臨的各種問題，分清問題的輕重緩急。

（3）運行維護管理

供水水質管理信息化應用系統是指在其基礎設施的基礎上所針對業務應用所運行軟硬件系統，是信息化建設的重要內容，在建設上大體可按三層部署，如圖2所示。

第一層，過程控制層（PSC，process contol system）。主要有供水管網、制水工藝點水質在線監測系統對水質數據的采集、管理，水質監測中心化驗室和各制（源）水廠化驗室的水質化驗室信息管理系統，以及制供水水質相關數據的地自動采集，都屬于這一層

系統運行維護管理是保證信息系統為業務工作提供連續、穩定、可靠、安全支撐服務的技術與管理體系的總稱。主要內容包括：故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和評估考核管理等五部分。系統投入運行后要有效運行，達到預期的效果，需要有持續有力的系統運行維護保障體系，應將系統運行維護管理從戰略的高度給予重視，不僅關注信息系統的建設，更應關注運行維護面管理體系的建設。

（4）標準化建設

信息化標準建設的主要內容主要包括標準化策略、標準體系、標準化組織與管理和標準化管理平臺建設四個層面的內容。它是供水水質管理信息化建設的基礎之一，是實現信息系統集成、數據交換、數據共享和消除“信息孤島”的重要保證。

（5）組織建設

信息化組織建設包括機構建設、隊伍建設、制度建設三大部分內容，它是供水水質信息管理化建設的重要組成部分。做好組織建設工作，使順利推進城市供水水質管理信息化建設的組織保證。

5、組成和對象

城市供水水質管理信息化不單純的是指某個應用系統的建設的結果，而是一項系統工程，一個體系，如圖3所示。它是通過計算機網絡和通信網絡，將城市供水水質管理中的水質檢測中心化驗室、各制（源）水廠化驗室、水質在線監測儀器儀表等水質管理對象相組合，并由其產生的原水水質數據、水廠生產工藝水質數據、管網輸配水質數據為核心，對水質信息數據和業務進行全方位管理的一個系統平臺。

從圖3可以看到，供水水質管理的對象是信息化建設的主要部分，是信息技術的應用實施主體，有多個部分組成。結合供水水質管理信息化建設的對象和組成結構，可以從以下三方面來理解：

（1）從系統主體方面

1）水質監測中心化驗室，負責城市供水水質管理，原水、出廠水水質監測，管網水質監測和承擔國家城市供水水質監測網下達的行政監督、監測等各項任務及外委水樣化驗；

2）各制（原）水廠化驗室，負責本廠原水、制水工藝點和出廠水的水質化驗分析、監測、水質控制和管理工作；

3）水質在線監測儀器儀表，包括原水、制水工藝點、出廠水、管網（含二次供水）等幾部分的水質在線自動監測儀表，能實現水質的遠程實時連續自動監測，以達到及時掌握水質狀況、預警預報水質變化的目的。

（2）從數據方面

1）原水水質數據，包括原水在線監測儀表數據和原水廠水質化驗室人工檢測數據；

2）制水廠生產工藝點和出廠水水質數據，包括制水廠各在線監測儀表數據、制水廠水質化驗室人工化驗檢測數據和水質監測中心的出廠水檢測數據；

3）管網輸配水質數據，包括管網在線監測儀表數據和水質監測中心人工檢測數據。

（3）從系統的角度

1）供水水質信息綜合平臺，是對城市供水中水質數據信息的集成應用，它通過計算機、網絡、數據采集技術及應用水質分析、建模、評價技術和數據倉庫，OLAP技術，對中心水質化驗室數據、各制（原）水廠水質化驗室數據、自控在線監測數據等水質信息數據進行全方位管理的一個開放的分布式體系，是連接各水質工作相關部門的一個共享性、開放性的應用系統平臺；

2）供水水質在線自動監測系統，是對制（原）水水質和出廠水、管網水質動態管理的重要手段，它以在線水質分析儀器為核心，運用現在計算機應用技術、通信網絡技術、傳感器技術、自動測量控制技術以及相關的專用分析軟件等所組成的一個綜合性的系統體系，能連續、及時、高效的在線監測水質變化，提升對水質監控和管理水平；

3）供水水質化驗室信息管理系統（LIMS），是計算機技術、管理科學與分析技術結合的產物，是應用于檢測、分析實驗室各類信息管理的網絡化系統，是對實驗室的高校和科學運作以及數據信息的保存、交流和加工提供的平臺，是對實驗室工作各個環節進行定量化管理的應用系統；

4）供水水質建模，在水質監測數據的基礎上，建立數學模型，利用計算機模擬和預測水質參數和某種污染物質在管網中隨時間、空間的分布，或者某種水質參數產生變化的機理。

采用信息技術促進城市供水的水質和水質管理的水平，盡可能采用實時采集和信息處理，增強決策和處理突發事件的有效性，將成為城市供水水質管理的必由之路。供水水質信息化是提高供水水質，提高工作效率之根本。只有采用現代計算機及信息技術，才能把城市供水的水質和水質管理提高到一個新的層次。建立高效的城市供水水質數據采集、檢測、監測、管理的網絡和系統平臺，達到及時掌握水質狀況、信息，快速有效的處理、分析數據，提高水質預警、預報的速度，對水質變化作出快速反應和處理速度，將成為城市供水水質管理的必然發展和趨勢，也是現代城市供水管理自動化、信息化建設的重要環節和任務。