城市供水信息系統開發與應用

徐廷云

(天津市濱海新區大港節約用水事務管理中心，天津 300270)

1 系統建設背景

以濱海新區大港為例，大港區域總面積1113.93km2，位于濱海新區南部，東臨渤海，西與靜海縣接壤，南與河北省黃驊市為鄰，北與津南、西青兩區交界，境內有行洪河道3條，即子牙新河、獨流減河、馬廠減河(上段)，一、二級河流11條。區內以平原為主，中部有大港水庫，陸地呈環狀分布在水庫四周。地勢平坦，高差不大，平均海拔為2m(大沽高程)。區域內有海河等一、二級河流11條。

隨著濱海新區被確定為中國北方經濟中心，大港區域被確定為化工中心，以及百萬噸乙烯、千萬噸石油等一批重大項目的實施，同時大港區域供水具有多部門獨立管轄、多水源、多水廠、多獨立管網、多樹狀管網的“五多”特點，保障供水的可靠性、安全性和經濟性已成為居民正常生活和企業正常運行的根本要求。

為保證城市供水工作的科學性，利用遙測、通信及計算機網絡、物聯網中間件、MIS平臺、GIS平臺、三維運行平臺、BI分析平臺、統計報表平臺等多種技術手段，實現供水信息的采集、傳輸、處理、存儲、管理、服務、應用和決策支持，支撐供水各項業務組織和應用，從而達到保障供水質量，提高供水管理工作可靠性的目的。

2 系統總體設計

“城市供水信息管理系統”是以提高供水管理能力、保障供水安全為出發點，通過互聯的網絡將各類傳感器設備連接起來，運用物聯網中間件技術對各類感知的信息數據按照業務需求和安全權限進行智能化的處理和分析，即把各類數據群按照資源目錄進行歸類、清洗、抽取，形成數據中心，進而建設基于數據中心的城市供水信息管理系統平臺［1］。

2.1 系統總體架構

基于SOA(面向對象的服務)思想提出城市供水信息管理系統平臺總體架構，見圖1。從下至上在統一的標準、規范、安全保障下，分為五層架構設計，即:信息采集與傳輸、數據中心、技術支撐平臺、通用工具集、業務應用系統平臺;各層都以服務的方式接入企業服務總線，實現靈活構建、可拆可合［2］。

2.2 系統功能介紹

2.2.1信息監控系統

以GIS為平臺，以簡潔鮮明的圖、文、聲、像等方式對城市供水企業的各供水關鍵點的各項指標數據(壓力、流量、pH值、濁度、余氯、水溫、機柜狀態)進行實時監測、數據分析和報警處理，當實時信息出現超警戒值或超設計值時，報警系統以紅燈閃爍和聲音等形式進行自動報警，提示工作人員采取應對措施。

圖1 系統總體架構圖

以MIS為平臺，以簡潔、明了的圖表方式，方便快捷地查詢各類實時的和歷史的壓力、流量、pH值、濁度、余氯、水溫、機柜狀態等數據信息，并可以根據各種情況進行動態分析，便于工作人員實時了解數據信息演進變化情況，見圖2。

2.2.2 綜合分析系統

運用物聯網中間件技術構建以支持多層次數據應用的云計算數據中心［3］，以BI分析為平臺，對水源、供水、用水的供水管理業務應用進行不同類型、不同維度的綜合分析和評價，為領導相關決策提供數據分析支持。

供水量分析:按照年、月、供水類型等不同維度對區域供水情況進行分析，對于分析結果以比例圖的方式展示出來，可以一目了然的看到當年每個供水水源、供水系統、供水企業的供水比例情況。

區域綜合分析:采用水源、供水、用水多維度結合的方式，對區域的整體供水情況進行分析。

水質分析:采用報表的方式，對水質數據進行分析，對于各供水企業的水質超標情況進行統計分析。

2.2.3 日常管理系統

以MIS為平臺，管理各類供水基礎信息、預案信息以及水質檢查文件信息，并將信息以圖、文等方式進行展示，為供水管理提供全面、詳細、準確的基礎信息。

2.3 系統特點

圖2 信息監控圖

(1)面向SOA的系統架構。SOA是基于開放的Internet標準和協議、支持對應用程序或應用程序組件進行描述、發布、發現和使用的一種應用架構。SOA支持將可重用的數據應用作為應用服務或功能進行單獨開發集成，并可以在需要時通過網絡訪問這些服務或功能。通過SOA，開發者可以對不同的服務或功能進行組合以完成一系列的業務邏輯與展現，最終可讓用戶像使用本地桌面業務組件一樣方便地調用服務或功能等各種資源。

(2)物聯網應用統一信息建模技術。在物聯網應用中，由于感知設備廠家的不同導致感知數據模型各異，所以統一數據模型和規范傳感服務至關重要。統一信息建模技術包括研究管理感知信息和感知設備信息的服務機制和研究支持條件過濾功能和數據單位轉換功能的傳感器告警機制，以解決信息建模不統一、應用服務不規范導致的信息孤立、復用度低等問題。

(3)集水網關鍵點監控、圖形定位和可視化于一體的信息服務。為支撐含水網監控、圖形定位和可視化在內的水網多樣性應用，需要對水網各類任務進行抽象分析和分解，形成“原子”級任務，并實現各類任務的協同工作。由于智能水網應用多種多樣，數據類型各異，業務架構也不盡相同，抽取各類業務的共性，并規劃各類任務部署是本項目的一個關鍵。

3 城市供水信息管理系統在區域供水管理的應用

城市供水信息管理系統的建設為大港區域供水管理提供了切實可行的依據，對徹底解決大港供水安全問題，推動大港區域經濟社會持續穩定的發展有較大的實用價值。

3.1 保障供水安全

系統已經成為區域城市安全供水保障體系的重要組成部分。系統從供水水源和水廠運行環節予以充分考慮，從水質、水壓合格和水量滿足需求及水源保證等幾個方面加強了供水安全保障需要。

3.2 提高供水管理水平

系統從提高城市供水管理水平，從使城市供水滿足經濟發展和人民生活水平提高的需要，保障城市居民每時每刻都能用上健康的生活飲用水。對于人民群眾的生活質量和促進城市經濟社會的全面發展具有重要作用。

3.3 改善供水服務

系統在提高水質、保證水量、水壓合格等安全供水的同時，著眼于提高服務意識，充分體現“以人為本”的服務理念，實現供水服務的人性化、智能化和現代化，提升整個供水行業的服務水平。

4 結語

利用互聯網技術、物聯網技術、云計算平臺，建設城市供水信息管理系統，采集供水關鍵點的流量、壓力、水質等數據，在互聯網上進行信息通訊，實施對水廠和供水管網的實時監測。通過對采集數據的監測、匯總和統計分析，直觀了解整個供水系統的運行狀態，及時發現供水故障，保障供水質量，提高供水效率，達到保障供水安全、提升供水管理水平、改善供水服務的目的。

［1］張基溫，王一平．信息系統開發案例(第1輯)［M］．北京:清華大學出版社，1999．

［2］牛力．政務信息資源“云服務”整合模式研究［J］．情報雜志，2012，32(1):160-163．

［3］莊嘉．美國云計算發展戰略［J］．全球科技經濟戰略，2012，27(5):26-32．