用水信息化管理在節(jié)水型單位建設(shè)中的應(yīng)用

張維勇 吳耀民 顧玨蓉上海市水務(wù)局

用水信息化管理在節(jié)水型單位建設(shè)中的應(yīng)用

張維勇 吳耀民 顧玨蓉
上海市水務(wù)局

用水信息化管理是建設(shè)節(jié)水型單位的重要內(nèi)容，是深入推動節(jié)水型社會建設(shè)的基礎(chǔ)之一。結(jié)合上海市部分節(jié)水型單位進行用水信息化管理的有效實踐，主要闡述信息化管理為單位的用水、節(jié)水提供高效、標(biāo)準(zhǔn)、精細、動態(tài)及預(yù)警的應(yīng)用技術(shù)，可為開展節(jié)水型單位建設(shè)提供經(jīng)驗借鑒。

信息化；用水管理；節(jié)水管理

節(jié)水型社會建設(shè)中的一項重要載體就是建設(shè)節(jié)水型單位，不僅充分發(fā)揮公共機構(gòu)節(jié)水示范帶頭的作用，加快推進節(jié)水型單位的建設(shè)工作，還能通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析的方法建立用水信息化管理的創(chuàng)新管理模式，以幫助單位有效處理日益復(fù)雜的用水、節(jié)水運營管理。

1 用水信息化管理系統(tǒng)的主要功能

用水信息化管理是通過傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和移動系統(tǒng)與水務(wù)信息系統(tǒng)的結(jié)合，是實現(xiàn)用水總量控制與節(jié)水管理的重要手段，是全面落實最嚴格水資源的突破口。當(dāng)前最嚴格水資源管理的新形勢對用水信息化管理提出了更高的要求，傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)不適應(yīng)信息化社會的需求，必須使用水信息化管理由“靜態(tài)管理”向“動態(tài)管理”轉(zhuǎn)變，由“分散管理”向“整合管理”轉(zhuǎn)變。

為提高用水管理的水平，提升用水管理的質(zhì)量，上海市目前已有多家節(jié)水型單位采用了用水信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照“實效、預(yù)警、科學(xué)”的原則對單位內(nèi)部用水?dāng)?shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，完成對單位內(nèi)部用水的動態(tài)監(jiān)控。同時系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集終端來對圖像數(shù)據(jù)進行采集，獲取當(dāng)前的實時讀數(shù)圖像。后通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到云端；通過圖像識別技術(shù)將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字數(shù)據(jù)并進行存儲，進一步結(jié)合數(shù)據(jù)平臺進行節(jié)水分析，實現(xiàn)對單位內(nèi)部用水信息實現(xiàn)動態(tài)化的統(tǒng)一管理。

1.1 人性化的系統(tǒng)平臺服務(wù)

作為節(jié)水型單位重要的用水?dāng)?shù)據(jù)展示平臺，用水信息化管理系統(tǒng)的平臺采用的是B/S 結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)平臺的用戶界面是完全基于Windows操作系統(tǒng)常用的風(fēng)格和技術(shù)，極大地方便了單位管理人員對系統(tǒng)的使用和學(xué)習(xí)。圖1展示了用水信息化管理系統(tǒng)平臺的界面布局。

圖1 系統(tǒng)平臺

系統(tǒng)的窗口主要采用分層的導(dǎo)航窗口，該導(dǎo)航窗口可通過文件夾的形式組織畫面或功能。一般情況下，菜單作為系統(tǒng)公共的部分，只有獲得授權(quán)才可進行訪問，每個使用系統(tǒng)的單位的管理人員都具有一定的設(shè)定權(quán)限，允許下級管理人員只訪問部分的菜單，以實現(xiàn)用水信息的層級管理。系統(tǒng)的用戶界面提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的畫面和實用性的工具來展示實時用水?dāng)?shù)據(jù)，通過用戶界面的展示功能，單位可自主地對用水?dāng)?shù)據(jù)參數(shù)進行配置，提高了單位的自主性。

1.2 便捷高效的管理功能體驗

（1）直觀的首頁展示

系統(tǒng)首頁顯示有單位的地圖信息，以及單位內(nèi)部不同時間段的總用水量數(shù)據(jù)信息。單位在使用系統(tǒng)的第一時間，即可直觀地獲取到重要的數(shù)據(jù)信息——用水量數(shù)據(jù)信息，體現(xiàn)了系統(tǒng)首頁的直觀性。見圖1。

在地圖上，單位可通過顯示動態(tài)化的用水流向網(wǎng)絡(luò)圖，對當(dāng)前各用水點的用水進行動態(tài)化的監(jiān)控，實時觀察用水流動情況，對單位內(nèi)部目前存在用水的點位一目了然，只要某個用水點位存在用水異常問題，如在凌晨不該用水的情況下用水，就能立即發(fā)現(xiàn)，及時對該點用水異常問題做出反應(yīng)。同時，單位可根據(jù)地圖上各個點位的展示，及時獲取當(dāng)前監(jiān)測點位的日用水量的變化情況，直觀地了解各個點位數(shù)據(jù)的變化趨勢，有助于相關(guān)管理人員做出科學(xué)的決策。

圖2 系統(tǒng)首頁

（2）在線的視頻監(jiān)控

系統(tǒng)可通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對用水點位的現(xiàn)場信息進行在線遠程管理，實現(xiàn)實時的遠程監(jiān)控。遠程監(jiān)控包含三塊功能：①對各用水點進行視頻查看；②對現(xiàn)場照片進行手動抓拍；③對現(xiàn)場照片進行定時抓拍。單位在選擇一個用水點位之后，可在線通過彈出的窗口對定時抓拍的照片進行選擇性的查看，同時也可對當(dāng)前的實時視頻進行選擇性查看。

（3）實時的數(shù)據(jù)查詢

實時數(shù)據(jù)查詢功能是通過各用水點位前端的數(shù)據(jù)采集器設(shè)備對數(shù)據(jù)進行傳輸并保存在云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，然后通過提取實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)的圖形組件將被采集到的實時用水?dāng)?shù)據(jù)進行顯示，在顯示的同時可以進行計算和相關(guān)處理。單位可通過實施的數(shù)據(jù)查詢功能，對各個用水點位以及所需查詢的內(nèi)容進行篩選，同時可根據(jù)實際情況，靈活性地選擇任意的時間段進行數(shù)據(jù)查詢。見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)查詢

（4）精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集

用水信息化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方案是具有精準(zhǔn)性的綜合數(shù)據(jù)采集方案，數(shù)據(jù)采集器的底層設(shè)備通過攝像直讀的方式進行圖像數(shù)據(jù)的實時傳輸，并將圖像數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)化識別。同時系統(tǒng)能對用水?dāng)?shù)據(jù)進行穩(wěn)定地上傳，并將各個點位的用水?dāng)?shù)據(jù)進行實時采集，再通過網(wǎng)絡(luò)遠傳技術(shù)，傳輸至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心并存儲到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)中心通過主動性的篩，可選出系統(tǒng)中無效的數(shù)據(jù)，極大的增加了用水?dāng)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。同時，單位還可通過查詢當(dāng)前的實時圖像數(shù)據(jù)以及識別的數(shù)值來核對用水?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進一步提高了數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性。見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)采集

（5）多維的數(shù)據(jù)分析

多維的數(shù)據(jù)分析功能的基本能力包括兩個方面：①可在對象模型中建立組織結(jié)構(gòu)；②可在對象模型中建立設(shè)備模型。

數(shù)據(jù)分析功能就是通過系統(tǒng)的這兩大基本能力，科學(xué)地對關(guān)鍵區(qū)域或設(shè)備進行用水統(tǒng)計以及分析，為單位提供多維度的用水分析模型來適應(yīng)各種實際情況。

（6）及時的系統(tǒng)報警

系統(tǒng)報警實現(xiàn)了單位內(nèi)部的用水預(yù)警管理功能，該功能通過五種報警類型來實現(xiàn)，即通訊報警、超量報警、計劃用水報警、漏水報警以及異常用水報警。系統(tǒng)報警管理的建立是以主要點位對象或設(shè)備為中心，通過對用水?dāng)?shù)據(jù)進行監(jiān)控、分析、報告，主動地為單位監(jiān)控用水情況，保證了用水設(shè)備數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，見圖5。

圖5 報警消息

1）報警的類型

①通信報警

通訊報警是基于對底層設(shè)備的監(jiān)控，系統(tǒng)主動向底層設(shè)備發(fā)送通訊指令，當(dāng)?shù)讓釉O(shè)備沒有反饋時，系統(tǒng)將自動記錄并進行通訊報警。

②超量報警

單位可根據(jù)實際用水情況，設(shè)定每個用水點每天用水量的最大值，當(dāng)任一用水設(shè)備在某天的用水量高于當(dāng)天所設(shè)定用水量的最大值時，系統(tǒng)將自動記錄并進行超量報警。

③計劃用水報警

單位可根據(jù)實際用水情況，設(shè)定每個用水點每月的計劃用水量，當(dāng)任一用水設(shè)備當(dāng)月的用水量高于計劃用水量時，系統(tǒng)將自動記錄并進行計劃用水報警。

④漏水報警

當(dāng)任一用水設(shè)備的用水量高于當(dāng)天所設(shè)定用水量的最大值，并呈現(xiàn)連續(xù)遞增趨勢時，系統(tǒng)將自動記錄并進行漏水報警。

2）閾值設(shè)置

系統(tǒng)可根據(jù)每個監(jiān)測點位的信息進行相應(yīng)的設(shè)置，并可針對每個用水點位都有不同的閾值，設(shè)置是否對此監(jiān)測點進行閾值監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過設(shè)備的閾值，就會生成相應(yīng)類型的報警。見圖6。

圖6 閾值設(shè)置

3）推送設(shè)置

報警記錄在生成的同時會根據(jù)推送的設(shè)置，自動發(fā)送郵件到相關(guān)設(shè)置人員的郵箱，或者發(fā)送短信到設(shè)置人員的短信中。設(shè)置的人員可以選擇任意的點位進行報警信息的接收，同時包含有相應(yīng)的報警類型的信息接收選擇，如超量報警、漏水報警等。

（7）統(tǒng)一的報表管理

統(tǒng)一的報表管理功能可對各類水質(zhì)的歷史數(shù)據(jù)進行分析，該功能可根據(jù)實際需求，自主選擇輸出的時間段，且能夠自動進行同比和環(huán)比分析，生成趨勢曲線，最終形成報表。單位可在系統(tǒng)上輸出用水同比或用水環(huán)比的報表，并導(dǎo)出為EXCEL、PDF等進行打印，留作電子文檔或紙質(zhì)文件進行存檔。見圖7。

2 用水信息化管理系統(tǒng)的特性

與傳統(tǒng)的用水管理方式相比，用水信息化管理實現(xiàn)了信息化與用水管理相結(jié)合，具有以下10個方面的特性。

（1）實效性

有助于單位實時全面掌控監(jiān)測點的用水總量的變化與走勢，以及不同監(jiān)測點之間的關(guān)系及變化與走勢，能對數(shù)據(jù)庫快速進行訪問，且在并發(fā)操作下也能滿足實時的功能要求，有助于單位的相關(guān)負責(zé)人及時做出科學(xué)的分析與決策。

圖7 數(shù)據(jù)報表

（2）預(yù)警性

隨著監(jiān)測點用水?dāng)?shù)據(jù)的實時圖像獲取與識別，相應(yīng)監(jiān)控點用水閾值的管控，即可生成內(nèi)部漏損預(yù)警管控機制，使管理者能夠及時發(fā)現(xiàn)用水使用過程中出現(xiàn)的問題，對浪費水的現(xiàn)象予以及時制止，提高漏損響應(yīng)和漏損點定位的反應(yīng)速度，降低漏損維修成本。

（3）精細性

可為單位制定計劃用水提供準(zhǔn)確的數(shù)字化依據(jù)，并能提升水資源管理的信息化水平，提高用水效率。

（4）可維護性

能為單位提供數(shù)據(jù)庫維護工具，以便單位在線監(jiān)視和修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，及時對數(shù)據(jù)進行維護。

（5）整合性

可將單位各個用水點位分別整合到統(tǒng)一的用水部門，通過對該部門用水信息的管理，實現(xiàn)對該部門多個用水點位的統(tǒng)一管理。

（6）可恢復(fù)性

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容在計算機監(jiān)控系統(tǒng)的事故消失后，能自動恢復(fù)到事故前的狀態(tài)，保障了系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。

（7）并發(fā)性

系統(tǒng)能允許不同程序?qū)?shù)據(jù)庫內(nèi)的同一數(shù)據(jù)進行并發(fā)訪問，保證在并發(fā)方式下數(shù)據(jù)庫的完整性。

（8）一致性

單位的相關(guān)負責(zé)人對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行修改時，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會自動對所有的相關(guān)數(shù)據(jù)進行修改，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

（9）安全性

單位可對數(shù)據(jù)庫的修改設(shè)置操作權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全操作。

（10）開放性

系統(tǒng)支持ODBC、OLE-DB等通用型數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互通互連，并可進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。此外，系統(tǒng)還可根據(jù)單位的實際需求，利用數(shù)據(jù)庫的信息進行二次開發(fā)。

3 應(yīng)用效果

（1）案例一

上海某二級綜合醫(yī)院，于2017年被評為“節(jié)水型單位”。醫(yī)院在2016年建成用水信息化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝的數(shù)據(jù)采集終端通過3G/4G的網(wǎng)絡(luò)，實時向云平臺服務(wù)端上傳相關(guān)用水?dāng)?shù)據(jù)，并即時呈現(xiàn)在平臺顯示的終端上。工作人員可通過系統(tǒng)實時提取相關(guān)用水?dāng)?shù)據(jù)，了解現(xiàn)場表具的用水變化情況。同時，還可對內(nèi)部各個監(jiān)測點位用水情況的實時預(yù)警，實現(xiàn)對整個醫(yī)院用水的在線監(jiān)控。

系統(tǒng)建成不到6個月，就為醫(yī)院檢查出了內(nèi)部用水問題。如2017年4月，醫(yī)院太陽能爆管，導(dǎo)致水流不止，短短時間內(nèi)就浪費了100多t。用水信息化管理系統(tǒng)迅速檢測到該點用水異常后，自動向相關(guān)負責(zé)人員發(fā)送警報消息，挽回了醫(yī)院的損失。按照醫(yī)院過去的習(xí)慣，通常只有在進行抄表時才有可能發(fā)現(xiàn)漏水問題。一般醫(yī)院一個月抄表1次，如果沒有用水信息化管理系統(tǒng)的及時報警，醫(yī)院將有可能浪費3 000 t左右的水量。

圖8 上海市某醫(yī)院用水異常圖

（2）案例二

上海某精神衛(wèi)生中心于2016年10月完成了用水信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)。在系統(tǒng)建成8個月后的一個周末，由于該中心需給荷花池換氧，對該池進行了放水。事后因工作人員疏忽，忘記關(guān)水，導(dǎo)致荷花池水流不止，浪費了80多t，且無人發(fā)覺異常。用水信息化管理系統(tǒng)檢測到用水異常后，及時地向該中心的負責(zé)人發(fā)送警報消息，避免了該中心不必要的用水損失。該中心過去通常只有在進行抄表時才有可能發(fā)現(xiàn)漏水問題，一般該中心一個月抄表3次，如果沒有系統(tǒng)的及時提醒，該中心將有可能浪費800 t左右的水量。

圖9 上海某精神衛(wèi)生中心用水異常圖

4 結(jié)語

用水信息化能夠讓單位的用水管理更加精細化、 規(guī)范化、合理化，隨著用水信息化應(yīng)用的不斷推廣，將有助于單位提升用水管理的信息化程度和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，對節(jié)水型社會的建設(shè)具有深入持久的推動作用。今后應(yīng)加大節(jié)水型單位的用水信息化管理，這將有力地促進節(jié)水型單位的建設(shè)。

Information Management of Water Utilization Applied in Water Saving Type Units Construction

Zhang Weiyong, Wu Yaomin, Gu Yurong Shanghai Water Affairs Bureau

Information management of water utilization is important content of constructing water saving type units, which is basis to deepen water saving type society construction. Combined with effective practices of some Shanghai water saving type units carrying out information management of water utilization. The author introduces information can provide efficient, standard, accurate, dynamical and warning technical platform for water utilization and water saving management of units, which puts forward experiences reference to water saving type units construction.

Information, Water Utilization Management, Water Saving Management

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.08.004