基于物聯網和云計算的“智慧供水”系統信息管理解決方案

郭立旺 刁選仁 欒 冰 / 青島市海潤自來水集團東部分公司

基于物聯網和云計算的“智慧供水”系統信息管理解決方案

郭立旺 刁選仁 欒 冰 / 青島市海潤自來水集團東部分公司

通過射頻識別技術、物聯網技術、云計算技術等新一代信息技術，可以將水廠工程基礎設施、供水管網基礎設施、供水社區基礎設施、地理基礎設施等供水相關的基礎設施連接起來，使其成為新一代的智慧化基礎設施，使供水各領域、各系統之間的內在關系更為明確，實現全面感知、泛在互聯、普適計算與融合應用。

智慧供水；信息管理

前言

目前現有城市供水系統還不夠智慧，領導難以及時準確全面的掌握供水設施狀況及能力，對于規劃建設及應急處理的決策產生影響，管網漏失嚴重產銷差居高不下，損失嚴重，爆管事件頻發，危害人民生命財產安全，事故發現遲滯，維修困難擴大損失，改擴建周期長，無法適應城市高速發展，業務拓展和流程變更影響服務效率和質量，多個系統各自為政，擴展升級困難，中長期需求預測和規劃困難，為此智慧供水系統建設急需進行。

一、智慧供水系統的定義

系統采用面向服務的體系架構（SOA），以服務的模式(WebService)對供水管理中所涉及到的業務進行全面的信息化建設及現有系統的整合，避免數據孤島、信息孤島、系統孤島、服務孤島。

根據供水業務需求 ，結合青島水務實際情況 ，提出的一套解決實際問題 ，服務于生產、調度、應急指揮的綜合服務體系。

二、智慧供水體系架構

1.現有的基礎資源。

青島水務現行的口徑在40mm及以上水表采用智能水表，智能水表增強流量數據采集能力，不僅可以為水務行業帶來豐富的潛在數據資產，未來還有可能與物業管理、配送系統、網絡金融系統等平臺進一步融合；在線水質預警系統以及智能化二次供水泵房的建立，為構建智慧水務發揮不可估量的作用。

2.感知層設備 。

感知層設備的構成

（1）流量采集：HydrINS 電磁插入式流量計、小口徑電磁/超聲波水表

①流量和水壓同步測量。

②處理技術先進，即使在低流速的情況下也能達到高精確度，最低2cm/s的流速時精度為 1 mm/s 。

③自供電，解決現場拉電問題

④不停水連接安裝。IP68防水

⑤提供專業GPRS數據記錄儀，主記錄包含 48,720條讀數（根據要求可將內存擴展至 245,280 條讀數。）

（2）壓力采集

壓力管理：

壓力管理可以定義為“通過管理供水系統壓力,使壓力達到一個最適宜的服務水平。”即在確保充分、有效地滿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，減少不必要的壓力和過壓現象，所有這些可引起配水系統漏損和爆管的因素 。

壓力與漏損的關系

壓力控制四種模式

①固定的出口

給出固定的出口壓力

流量高峰時在關鍵點給出目標壓力

因此在其他時間產生額外的壓力

②根據時間進行控制

在指定時間減壓閥的出口壓力逐步變化

在指定時間去除多余的壓力。

簡單，成本低

③根據流量進行控制

減壓閥的出口壓力根據流量而變化，節水效果顯著。

目標是在關鍵點獲得平直壓力。

④閉環系統

從關鍵點到控制器的反饋環

確保閥門開度永遠滿足關鍵點壓力需求

3.漏損控制。

供水管網漏水是供水行業普遍存在的問題。管道漏損，既浪費寶貴的淡水資源，又給供水企業帶來巨大的經濟損失，有必要采取切實有效地措施加以控制。最行之有效的途徑，應是合理選擇科學、規范的管理和控制方法。

青島水務根據企業現狀，以實行DMA分區漏損控制為主，為了能夠實時監測區域的漏失情況，使用漏水噪聲記錄儀在一個計量區域進行布署，以實時記錄管網中可能漏失的情況，配合數據記錄儀和遠傳設備，可以對每天夜間的可能漏失的噪音進行記錄，并且實時傳輸回來。根據漏失的情況，進行判斷是否需要派出探漏隊伍進行檢漏，當漏失水平下降時，可以方便的移除噪聲記錄儀到其他漏失較高的區域進行布署，即主動測漏。

（1）噪聲記錄儀工作特點

?GPRS或3G模式

?自供電

?IP68防護等級

?探頭底部磁鐵，可吸附在金屬管道或閥門上，安裝非常簡易

?安裝完畢后，通過內部算法（噪聲水平和持續性等參數）判斷

（2）主動測漏的意義：

①快速找出重點或漏點區域，進行漏點精定位確認，以降低產銷差；

②可以在第一時間發現管道滲漏，及時預警，減少爆管幾率；

③可以在第一時間發現管道泄漏，減少漏水點泄漏時間，從而減少漏水量，達到節水降耗的目的；

④通過長期監測和統計漏水狀況，可以了解管網的整體健康狀況，為管網的壓力模型分步，管網平差計算，供水模型建立等管理維護、更新等工作提供詳實的科學依據。

建立區域泄漏噪聲監測預警系統是供水企業安全、優質、高效供水的必然選擇，“Permalog+”噪聲預警系統與GIS,GPS系統的一體化功能實時監測使管網漏損管理進入實時，遠程，在線管理時代。

三、數據通信方式和穩定性.

在我國供水行業中，GIS和SCADA軟件的應用都比較成熟，但在很多水司供水系統管理應用中，GIS和SCADA軟件基本都是作為單獨的軟件平臺參與供水管理，無法發揮兩者功能互補的優勢，為加強智慧水務數據通信的穩定性，青島水務智慧供水應結合GIS靜態數據和SCADA動態數據的管理平臺的功能互補建立供水管理軟件平臺。

四、結論

為理清地下管網分布、支持輔助管網科學規劃，管網科學管理、自動化管理及信息共享，有效配合城市的快速發展，管網高級分析、管網防災、減災能力的提高，對水廠及管網重點位置的壓力分布、流量狀況、水質情況，供水管理部門需要用遙測系統和動態仿真系統來實現和模擬，強化管網查漏工作，改善檢漏效果，實行管網分區查漏修漏方式，增強降漏實效等提供專業的信息資料。