基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的“智慧供水”系統(tǒng)信息管理解決方案

郭立旺+刁選仁+欒冰

【摘 要】通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等新一代信息技術(shù)，可以將水廠工程基礎(chǔ)設(shè)施、供水管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、供水社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、地理基礎(chǔ)設(shè)施等供水相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施連接起來(lái)，使其成為新一代的智慧化基礎(chǔ)設(shè)施，使供水各領(lǐng)域、各系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系更為明確，實(shí)現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算與融合應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智慧供水；信息管理

前言

目前現(xiàn)有城市供水系統(tǒng)還不夠智慧，領(lǐng)導(dǎo)難以及時(shí)準(zhǔn)確全面的掌握供水設(shè)施狀況及能力，對(duì)于規(guī)劃建設(shè)及應(yīng)急處理的決策產(chǎn)生影響，管網(wǎng)漏失嚴(yán)重產(chǎn)銷(xiāo)差居高不下，損失嚴(yán)重，爆管事件頻發(fā)，危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全，事故發(fā)現(xiàn)遲滯，維修困難擴(kuò)大損失，改擴(kuò)建周期長(zhǎng)，無(wú)法適應(yīng)城市高速發(fā)展，業(yè)務(wù)拓展和流程變更影響服務(wù)效率和質(zhì)量，多個(gè)系統(tǒng)各自為政，擴(kuò)展升級(jí)困難，中長(zhǎng)期需求預(yù)測(cè)和規(guī)劃困難，為此智慧供水系統(tǒng)建設(shè)急需進(jìn)行。

一、智慧供水系統(tǒng)的定義

系統(tǒng)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA），以服務(wù)的模式（WebService）對(duì)供水管理中所涉及到的業(yè)務(wù)進(jìn)行全面的信息化建設(shè)及現(xiàn)有系統(tǒng)的整合，避免數(shù)據(jù)孤島、信息孤島、系統(tǒng)孤島、服務(wù)孤島。

根據(jù)供水業(yè)務(wù)需求 ，結(jié)合青島水務(wù)實(shí)際情況 ，提出的一套解決實(shí)際問(wèn)題 ，服務(wù)于生產(chǎn)、調(diào)度、應(yīng)急指揮的綜合服務(wù)體系。

二、智慧供水體系架構(gòu)

1.現(xiàn)有的基礎(chǔ)資源。

青島水務(wù)現(xiàn)行的口徑在40mm及以上水表采用智能水表，智能水表增強(qiáng)流量數(shù)據(jù)采集能力，不僅可以為水務(wù)行業(yè)帶來(lái)豐富的潛在數(shù)據(jù)資產(chǎn)，未來(lái)還有可能與物業(yè)管理、配送系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)金融系統(tǒng)等平臺(tái)進(jìn)一步融合；在線水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)以及智能化二次供水泵房的建立，為構(gòu)建智慧水務(wù)發(fā)揮不可估量的作用。

2.感知層設(shè)備 。

感知層設(shè)備的構(gòu)成

（1）流量采集：HydrINS 電磁插入式流量計(jì)、小口徑電磁/超聲波水表

①流量和水壓同步測(cè)量。

②處理技術(shù)先進(jìn)，即使在低流速的情況下也能達(dá)到高精確度，最低2cm/s的流速時(shí)精度為 1 mm/s 。

③自供電，解決現(xiàn)場(chǎng)拉電問(wèn)題

④不停水連接安裝。IP68防水

⑤提供專(zhuān)業(yè)GPRS數(shù)據(jù)記錄儀，主記錄包含 48，720條讀數(shù)（根據(jù)要求可將內(nèi)存擴(kuò)展至 245，280 條讀數(shù)。）

（2）壓力采集

壓力管理：

壓力管理可以定義為“通過(guò)管理供水系統(tǒng)壓力，使壓力達(dá)到一個(gè)最適宜的服務(wù)水平?！奔丛诖_保充分、有效地滿(mǎn)足合法使用和消耗的前提下，剔除或減少瞬間壓力變化及不適宜的壓力控制等級(jí)，減少不必要的壓力和過(guò)壓現(xiàn)象，所有這些可引起配水系統(tǒng)漏損和爆管的因素 。

壓力與漏損的關(guān)系

壓力控制四種模式

①固定的出口

給出固定的出口壓力

流量高峰時(shí)在關(guān)鍵點(diǎn)給出目標(biāo)壓力

因此在其他時(shí)間產(chǎn)生額外的壓力

②根據(jù)時(shí)間進(jìn)行控制

在指定時(shí)間減壓閥的出口壓力逐步變化

在指定時(shí)間去除多余的壓力。

簡(jiǎn)單，成本低

③根據(jù)流量進(jìn)行控制

減壓閥的出口壓力根據(jù)流量而變化，節(jié)水效果顯著。

目標(biāo)是在關(guān)鍵點(diǎn)獲得平直壓力。

④閉環(huán)系統(tǒng)

從關(guān)鍵點(diǎn)到控制器的反饋環(huán)

確保閥門(mén)開(kāi)度永遠(yuǎn)滿(mǎn)足關(guān)鍵點(diǎn)壓力需求

3.漏損控制。

供水管網(wǎng)漏水是供水行業(yè)普遍存在的問(wèn)題。管道漏損，既浪費(fèi)寶貴的淡水資源，又給供水企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，有必要采取切實(shí)有效地措施加以控制。最行之有效的途徑，應(yīng)是合理選擇科學(xué)、規(guī)范的管理和控制方法。

青島水務(wù)根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀，以實(shí)行DMA分區(qū)漏損控制為主，為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域的漏失情況，使用漏水噪聲記錄儀在一個(gè)計(jì)量區(qū)域進(jìn)行布署，以實(shí)時(shí)記錄管網(wǎng)中可能漏失的情況，配合數(shù)據(jù)記錄儀和遠(yuǎn)傳設(shè)備，可以對(duì)每天夜間的可能漏失的噪音進(jìn)行記錄，并且實(shí)時(shí)傳輸回來(lái)。根據(jù)漏失的情況，進(jìn)行判斷是否需要派出探漏隊(duì)伍進(jìn)行檢漏，當(dāng)漏失水平下降時(shí)，可以方便的移除噪聲記錄儀到其他漏失較高的區(qū)域進(jìn)行布署，即主動(dòng)測(cè)漏。

（1）噪聲記錄儀工作特點(diǎn)

·GPRS或3G模式

·自供電

·IP68防護(hù)等級(jí)

·探頭底部磁鐵，可吸附在金屬管道或閥門(mén)上，安裝非常簡(jiǎn)易

·安裝完畢后，通過(guò)內(nèi)部算法（噪聲水平和持續(xù)性等參數(shù)）判斷

（2）主動(dòng)測(cè)漏的意義：

①快速找出重點(diǎn)或漏點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)行漏點(diǎn)精定位確認(rèn)，以降低產(chǎn)銷(xiāo)差；

②可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管道滲漏，及時(shí)預(yù)警，減少爆管幾率；

③可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管道泄漏，減少漏水點(diǎn)泄漏時(shí)間，從而減少漏水量，達(dá)到節(jié)水降耗的目的；

④通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)漏水狀況，可以了解管網(wǎng)的整體健康狀況，為管網(wǎng)的壓力模型分步，管網(wǎng)平差計(jì)算，供水模型建立等管理維護(hù)、更新等工作提供詳實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

建立區(qū)域泄漏噪聲監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是供水企業(yè)安全、優(yōu)質(zhì)、高效供水的必然選擇，“Permalog+”噪聲預(yù)警系統(tǒng)與GIS，GPS系統(tǒng)的一體化功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使管網(wǎng)漏損管理進(jìn)入實(shí)時(shí)，遠(yuǎn)程，在線管理時(shí)代。

三、數(shù)據(jù)通信方式和穩(wěn)定性

在我國(guó)供水行業(yè)中，GIS和SCADA軟件的應(yīng)用都比較成熟，但在很多水司供水系統(tǒng)管理應(yīng)用中，GIS和SCADA軟件基本都是作為單獨(dú)的軟件平臺(tái)參與供水管理，無(wú)法發(fā)揮兩者功能互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，為加強(qiáng)智慧水務(wù)數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性，青島水務(wù)智慧供水應(yīng)結(jié)合GIS靜態(tài)數(shù)據(jù)和SCADA動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的管理平臺(tái)的功能互補(bǔ)建立供水管理軟件平臺(tái)。

四、結(jié)論

為理清地下管網(wǎng)分布、支持輔助管網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃，管網(wǎng)科學(xué)管理、自動(dòng)化管理及信息共享，有效配合城市的快速發(fā)展，管網(wǎng)高級(jí)分析、管網(wǎng)防災(zāi)、減災(zāi)能力的提高，對(duì)水廠及管網(wǎng)重點(diǎn)位置的壓力分布、流量狀況、水質(zhì)情況，供水管理部門(mén)需要用遙測(cè)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)和模擬，強(qiáng)化管網(wǎng)查漏工作，改善檢漏效果，實(shí)行管網(wǎng)分區(qū)查漏修漏方式，增強(qiáng)降漏實(shí)效等提供專(zhuān)業(yè)的信息資料。endprint