智慧排水物聯網信息管理系統的探索

許鐵強+李佳楣+金少輝+金穎

紹興柯橋排水有限公司

【摘要】紹興柯橋排水有限公司隨著排水網絡不斷擴大，在信息化系統建設方面也取得了部分進展：已建 成泵站SCADA監控系統、視頻監控系統、大屏幕顯示系統、GIS地理信息系統、水質抽樣檢測系統、流量在線監測系統、物資倉儲系統、OA系統、檔案管理系統等。物聯網信息管理系統就是將上述各系統整合改造，實現紹興柯橋排水系統中污水泵站、排水管網、辦公管理、庫存管理、檔案管理等子系統的統一管理，對排水系統中的基礎數據進行統計分析，為企業提供輔助決策支持。

【關鍵詞】 信息化 排水系統 物聯網

1.引言

隨著城市化進程的不斷加快，排水系統在社會可持續發展中起著越來越重要的作用。污水處理是城市水環境改善非常重要的方面，越來越受到市民、地方政府乃至中央的關注和重視，成為環保產業鏈上不可或缺的重要環節。為實現排水系統與城市化水平同步發展，公司建立了一套完整的排水物聯網信息管理系統。

本系統建設的總體目標：將排水管網運行、生產管理應用的信息化系統，通過物聯網信息管理系統整合為一個綜合性應用的排水管網運行、生產維護、搶險搶修調度的排水管網運行指揮系統。通過權限設置、角色分配，排水設施運維人員、調度人員、生產管理人員通過一個門戶登錄可瀏覽相應各子系統應用功能，從而提升管網生產運行維護、輸配搶險調度管理水平，提高排水管理工作效率和調度能力，減輕維、搶、調工作人員壓力和負荷，確保排水管網安全、穩定、連續運行，更好的為客戶服務。排水生產調度系統是物聯網信息管理系統的一個主要組成部分。

2.排水生產調度系統

排水生產調度系統將系統實時監控、指揮調度、數據分析、決策支持有機地結合起來，在管理層和自動化控制層之間起到承上啟下的作用。排水生產調度系統通過實時數據庫與歷史數據庫實現數據共享、分析、交換，幫助調度管理人員快速、準確地掌握供水生產和管網輸配情況，通過統計分析，指導生產調度，及時準確生成統計分析報表，全面提升公司的生產管理效率，提高供水安全保障水平。

2.1調度系統的指令發布

中心調度系統設計需具備對泵站的現場設備進行遠程控制，同時，每次控制指令下發必須設置控制密碼進行控制操作。

2.2軟件容量

SCADA軟件要具備大于等于50000點的外部信息采集能力，歷史數據庫軟件必須具備至少15000點的信息存儲能力，所在的數據服務器硬盤必須能夠滿足保存3年以上歷史數據的存儲能力。

2.3中心調度SCADA系統硬件配置

2臺冗余的實時數據庫服務器

一臺通訊服務器

4臺操作員站

2.4調度系統的主要任務

生產調度中心是智慧排水的生產信息采集/預處理中心和調度命令發布的管理中心。生產調度系統負擔的主要任務是：泵站、管網的工藝運行參數、測流點、水質檢測點的參數，完成對運行數據的預處理和存儲、展示、報警，同時要把數據提供給優化控制調度系統，并將系統優化后產生的操作指令，通過數據通信傳輸到SCADA系統遠程站。

調度系統的基本情況如下：

1監視畫面的數據刷新間隔時間為2S～5S，并且畫面支持無極縮放

2調度系統架構采用C/S模式，保證數據的實時性與便捷性

3工藝畫面顯示實現無極縮放功能

4曲線繪制、顯示速度：條.20萬點/20S

5常規定制條件的年度統計應在5秒內得到統計結果

6調度系統實時數據庫系統支持UNIX平臺，保證系統的穩定性

7系統支持進程冗余，支持負載均衡

8支持API/Webservice/.ODBC/OPC等數據接口，以便與他系統做接口

調度中心SCADA系統實現主要功能包括（不限于）：

泵站遠程數據采集；

遠程參數設定（遙信、遙控、遙測、遙調）；

泵站遠程控制；

泵站工藝流程的動態顯示；

下達調度和操作命令；

報警顯示、管理以及事件的查詢、打印；

實時數據的采集、歸檔、管理以及趨勢顯示；

歷史數據的管理、存貯；

帶有相應的實時數據庫；

生產統計報表的生成和打印；

控制權限的確定；

通信監視及管理；

系統診斷、故障分析及處理；

3.排水物聯網信息管理系統平臺主要任務

信息系統集成平臺的內容包括兩大部分，一部分是提供集團信息系統集成平臺管理，一部分是提供相關信息系統的集成服務。

信息系統集成業務的項目范圍：要對生產調度系統、GIS系統、視頻系統、流量在線檢測系統、巡檢系統、臺賬系統、物資倉儲系統、檔案管理系統、OA辦公系統等實現數據集成，要在集成服務完成后進行竣工驗收。

3.1物聯網信息管理系統平臺硬件配置

1臺應用服務器

1臺WEB服務器

1臺歷史數據庫服務器

2臺操作員站

3.2技術架構

物聯網信息管理系統平臺是實現信息系統集成的中心平臺，涵蓋公司所有的業務系統。系統應采用標準的SOA技術架構，將不同來源、格式、特點性質的數據在邏輯上或物理上有機地集中，從而為企業提供全面的數據共享，提升數據交互的能力。

系統滿足以下要求：

①采用基于J2EE或.net組件化開發技術和標準的關系型數據庫技術功能實現，保證系統的可擴充性和跨平臺能力，為企業信息化的不斷深入提供技術支撐，為保護企業信息化的各期投入提供技術保障。

②采用SOA（面向服務架構）技術和理念，從業務流程的角度出發，解決企業的“信息孤島”，使企業的業務流程自動化，建立一種標準化、開放化、規范化、可移植性的企業IT架構。

③服務器操作系統：信息系統集成平臺軟件支持Linux或Windows 2000/2003/2008 Server，保證可在上述操作系統中隨意切換。

④客戶端的運行環境支持：Windows XP/2000/2003/2008等操作系統，IE8.0或以上版本的瀏覽器。

3.3信息系統集成

系統要以集成的運行環境和統一的界面展示方式，將GIS系統、視頻系統、流量監測系統、生產調度指揮系統、臺賬系統、物資倉儲系統、OA辦公系統等管理信息系統集成到一起，針對不同用戶的重要性級別，統一進行權限管理，完成各業務系統間的數據共享和數據交互，同時提供給高層領導一個輔助決策的信息綜合分析與展示的平臺。

3.3.1信息安全管理系統集成

①統一權限集成

設置紹興縣排水公司領導、業務部門領導、業務處室領導以及其它被授權人等不同專業的數據查詢權限、不同管理范圍的數據查詢權限，并能夠適應公司部門崗位的變換。

②系統目標

系統靈活便捷的權限控制機制，支持按角色、用戶組授權，支持審批權限代理，權限控制粒度可以細到每條記錄和每個數據項，用戶能夠自定義權限規則，規則支持復雜的表達式。

應該保證平臺有足夠的安全性，能提供系統操作日志，可以迅速、準確地進行在線情況分析，了解系統訪問和應用情況。

③權限管理要求

系統的權限管理獨立，不受任何其它系統的影響和控制。

④系統模塊功能

組織機構維護模塊：按管理制度和機構之間的關系建立，確保各級單位之間的關系準確。

人員信息維護模塊：人員信息包括直接使用本系統的操作人員和不使用本系統但又在本系統中需要涉及的人員。

角色及權限管理模塊：維護和建立系統的各種角色，根據實際管理權限和操作本系統的人員情況，對人員進行角色的劃分，如系統管理員、系統操作員、企業高管、部門主管、業務負責人等。不同角色的人員可使用的功能權限不同，根據工作的需要進行按角色分配功能權限。

系統基礎信息管理模塊：維護系統使用中的各種基礎信息，如數據字典，信息編碼、參數設置等。

3.3.2業務系統信息集成

物聯網管理信息系統集成平臺滿足公司決策層、員工的管理需求及外部客戶、合作伙伴對公司信息系統管理的需求。

物聯網管理信息系統集成平臺滿足用戶對未來信息化不斷變化的需求，用戶方能根據自己的需求，在平臺的標準下實現與各類信息系統的集成及個性開發。

3.3.3決策支持集成

①決策支持集成

物聯網信息管理系統通過建立排水決策支持門戶來集成和優化多個業務部門的協同，實現跨越多個部門的企業關鍵績效考核指標分析和關鍵事件管理。決策支持門戶使集成平臺能夠接受并處理來自多個系統的數據，從而連續不斷地預測重大事件和趨勢并作出相應的反應。

②報表分析與報表集成

決策支持將生產和經營過程中的關鍵環節的信息以實時或準實時的方式從各業務系統中提取出來，通過統計分析系統，將提取出的數據分析、匯聚、提煉為關鍵績效考核指標，幫助公司管理團隊掌握全局。

3應急預案和響應

通過一個設計圖形創作工具，連接不同類型的節點和行動建立標準作業程序，實現應急預案的管理。標準作業程序組件包括服務請求、事件、工作單、資產和人等對象，并可以預定義可重用的任務和政策。

3.3.4業務系統的集成

目前公司已建成的系統分別有生產調度系統、視頻系統、GIS系統和OA系統、檔案管理系統、流量在線監測系統、物資倉儲系統（待建）為了實現信息的整合，信息集成平臺集成過程中需要與各個業務系統進行連接，需要進行集成的業務系統如下：

①生產調度系統集成接口開發

②對于生產調度系統，需要為其它業務系統提供實時和歷史數據發布服務，服務接口格式為Web Service。

③視頻系統集成

④與視頻監控系統的集成采用海康威視提供的控件技術，將視頻信息通過控件接口直接接入到物聯網信息管理系統中。

⑤OA系統的集成

⑥集成平臺系統，可讀取現有OA系統的主要信息（如公告、郵件、流程等），并將公告、郵件、流程等內容在主頁面中的副窗體中進行顯示（窗口可縮放），同時對未讀公告、未讀郵件以及各種流程狀態的數量進行統計顯示。

⑦地理信息系統集成

信息系統集成平臺可通過接口接入相同坐標系的其它地理信息圖層數據源。

其他系統接口、現有的流量檢測系統、檔案管理系統均有SQL server數據庫，可以直接進行數據庫通訊，建立數據通訊。

4.結語

物聯網系統建設完成后，應用中心在數據庫及數據倉庫的基礎上運用及開發一體化應用平臺軟件作為數據應用層的核心技術和應用平臺，主要完成物聯網系統具體的各種應用功能。物聯網信息管理平臺軟件將實現排水系統數以萬計乃至十萬計的信息分析、處理和應用。市政物聯網項目是一個擴展性很強的建設項目，隨著應用的不斷深入，將會不斷地進行深度推廣。應用平臺軟件具有非常強的可擴展性，而且便于系統擴展后的維護。