基于物聯網技術的二次供水智能管理平臺的設計與實現

【摘要】" " 本文中主要提出一種以物聯網技術為基礎，通過應用傳感器技術、MQTT協議以及GIS服務等技術為核心，并通過可視化泵房管理、網絡化告警管理以及智能化運維管理等方式，構建起能夠實現二次供水全過程智能管理的平臺，為提升我國二次供水管理水平作出積極的貢獻，希望為相關人員帶來一些參考。

【關鍵詞】" " 物聯網技術" " 二次供水" " 智能管理平臺

引言：

在日常生活中，二次供水主要是指有關供水單位將源自水廠、水井等區域的供水，通過展開儲藏、加壓以及針對性消毒處理后，依托供水管道面向用戶進行供水的方式。但由于我國城市化建設越發加快，導致高層建筑物持續增多。同時由于市政供水管網的供水壓力有限，因此普通供水往往只能供給六層以下的用戶使用，對于超出六層的高層建筑則需要展開二次供水設計。相較于供水管道直接供水而言，二次供水由于需要通過二次供水設施這一環節，如果這一環節出現施工不達到、管理不健全等問題，則很有可能導致安全事故的出現。

一、重點功能模塊

本次構建系統主要包含，以下幾個功能模塊，包括大屏、實時監控、運維管理、智能分析等（如圖1所示）。

1.1首頁

在用戶進入系統后則首先進入首頁，首頁當中將會出現下列信息。第一，系統內部的泵房總數量、出水總量、信息告警處理頻率[1]。第二，泵房水質數據，其中包括：“優秀、良好、及格、差”等有關水質統計數據。第三，泵房場景數據。其中包括學校內部泵房總數、小區內部泵房總數、寫字樓內部泵房總數、建筑工廠內部泵房總數等。第四，本地區月供水的排名情況，以及本地區供水數量排名情況[2]。第五，系統中數據的實時動態，例如，有關用戶登錄信息、修改數據信息、工單處理情況等。第六，首頁將基于GIS服務，展示泵房實際位置、基礎運行數據及相關地理信息信息，例如，當用戶當鼠標移動到某一個具體泵房位置時，界面中會顯示出該泵房的實時運行狀態、水質信息、綜合供水情況等；通過對圖層的放大，可以查看到泵房所在小區邊界、周邊管網信息、供水用戶數量等。

1.2大屏

通過應用圖片化的形式來進行泵房總數量、泵房月供水排名情況、迸發供水區域的統計、系統報警次數、工單、報警的處理效率、區域設備量所占比例、進、出水壓力等[3]。

1.3視頻監控

系統通過對接現場的視頻監控，與門禁及報警設施聯動，對非相關人員或是動物等進入泵房內部的報警，實現對現場的安全的管理；同時通過視頻監控還可對現場設施實現電子巡檢，從宏觀層面觀察設備運行情況、現場環境情況等。

1.4實時監控

實時監控當中將會對水質數據、設備數據、告警記錄、工單記錄等有關情況進行展示[4]。首先，水質數據當中包括水質的實時渾濁度、PH數值、溫度以及針對水質的優劣等級展開評估。其次，設備數據當中包含供水的總流量、瞬間流量、設備運行狀態、變頻器是否出現故障、變頻器應用頻率、電流等數據。再次，告警記錄當中包含有當前階段實際選擇泵房的告警級別情況、異常描述情況，相關責任人、聯系方式等。最后，工單記錄當中包含指定泵房的工單生成、處理、完成等情況。

1.5運行管理

這一環節當中包含設備配置、泵房展示、配置綁定等信息[5]。首先，設備配置當中具體針對泵房設備進行配置和管理，包括其設備類型、層高、最低進出水壓力、最高進出水壓力、揚程等。其次，泵房展示當中的內容包含針對泵房進行預覽，其中包括水質檢測情況、泵房的應用狀態等。通過這一環節可以針對泵房的所有狀態信息進行查看，包括進出水壓力、水質PH值、變頻器電流等。同時這一環節可以用于操作泵房基礎信息的增設和修改。最后，通過綁定配置的應用，可以實現將泵房與物聯網卡進行關聯，這樣的方式能夠使泵房數據依托無線網絡傳遞到云儲存平臺當中[6]。

1.6運維管理

運維管理工作中包含工單管理、工作單概覽以及設備的巡檢管理工作。首先，工單管理包含工單歷史、流程以及實踐經驗儲存庫。通過工單管理能夠在工程從生成直到完成的全過程中實現嚴格管理。工單歷史則能夠依托列表的形式，進一步展現各個工單、過程的實踐情況，同時責任人、開始時間、名稱、編碼等都可以作為檢索詞進行查詢，其也支持模糊查詢的應用。另外的經驗庫可以選擇一些具備有實踐意義的工單處理方式進行儲存，為后續的運維管理工作提供可靠的理論根據。其次，工作單預覽。通過工作單預覽功能能夠將工單數量、效率、待辦工單數量、工單類型、狀態、完成量、巡檢率、及時率等相關數據進行統計，并以圖片的形式進行展示。最后，巡檢管理包含遠程電子巡檢和現場巡檢計劃管理。可制定相應的周期性巡檢工單，即可通過數據實時采集與視頻監控技術的結合進行遠程巡檢，也可以安排人員定期到達泵房現場進行巡檢。

1.7告警管理

告警管理功能中包括告警總覽、今日告警以及歷史告警。

首先，告警總覽功能依托報警中心展開，將一級、二級故障以及水質預警當做內環，并將元素超標、設備停運、水壓問題、污染問題等當做外環，充分構建起一個告警信息篩選信息圓環。只要鼠標相應點中環中的任意一個位置，則可以針對有關告警信息展開篩選。最終完成篩選環節的告警信息，將會以列表的形式呈現出來，并在此同時展示各個泵房報警總數量。其次，今日告警當中會顯示出一級、二級預警數量、待處理異常、設備異常頻率、已處理異常數量、告警信息列表。這一過程中技術人員可以通過告警狀態、泵房名稱等當做檢索條件展開篩選和檢查。最后，歷史告警。其將會以列表形式作為核心，進行有關告警詳細信息的展示工作，在這一過程中技術人員可以根據告警狀態、告警發生日期以及有關泵房名稱作為檢索條件展開查詢工作，與此同時也可以通過導出告警數據，進一步展開二次處理。這其中每一條告警信息都會與對應泵房關聯，依托泵房點位信息，則可以在GIS地圖當中明確某一泵房的負責人、位置等。并應用轉工單功能，則可以將有關告警信息相應地進行工單轉換，并傳遞給有關運維人員，通知相關運維人員對工單問題進行處理。同時通過點擊“忽略”按鈕，則可以對有關告警信息做出標識。

1.8智能分析

通過智能分析功能的應用，可以針對水質、設備記錄當中存在的有關歷史數據展開查詢，并切實針對其中的水質、設備情況展開分析。并相應的以壓力報表、流量報表等作為核心，以此來生成最終的日、月、年等有關報表。與此同時這一類報表開放了下載功能，可以通過Excel的形式對其進行保存。

1.9系統管理

系統管理功能主要針對角色、組織架構、用戶、營業單位等展開管理實現權限隔離，通過這樣的方式方便后續在各類區域、層次當中完成管理工作，以此來保障數據、系統的安全性。

二、系統總體架構

本次研究中的系統在應用方面可以劃分為客戶端、云端以及泵房等三個維度。依托技術實現層次又可以劃分為，展現層、服務層、存儲層、傳輸層以及感知層等五個層面。（如圖2所示）

1.在泵房內部除了安裝有二次供水必備的加壓泵、水箱等有關設施之外，同時還在有關位置進行流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、水質傳感器、攝像頭、通信網關等有關設備的安裝。額外安裝設備具有以下個性化功能：

流量傳感器則用來針對進、出水的水量進行檢測。

壓力傳感器的作用是為了針對進、出水水壓展開綜合檢測。

溫度傳感器則用來控制水的溫度。

水質傳感器則針對水質中的渾濁度、PH數值等展開檢測。

攝像頭的安裝則用來針對泵房的內部情況進行記錄。

通信網關則可以依托無線網絡來將系統當中采集的所有數據上傳到云平臺當中。

2.云端，就是利用應用程序和服務器的虛擬化技術，實現二次供水智能化管理的軟件平臺，其能夠針對有關數據展開處理，并儲存到有關數據庫當中。針對一些具備較高實時性要求的數據而言，其可以依托Redis數據展開綜合處理。而對于實時性要求相對較低的數據則可以依托MySQL數據庫展開處理，與此同時通過使用IIS軟件部署WEB服務，以此來支撐客戶端訪問。

3.客戶端層面，系統支持多終端操作（PC、手機、平板），用戶只需要通過網絡即可連接平臺進行二次供水泵房管理與維護，外業人員也可通過手機或平板對二次供水泵房情況進行全面掌握，滿足實時性操作需求。

三、應用技術

1.傳感器技術。根據我國國家相關標準可知，傳感器的意義為：能夠做出測量以及感受行為，同時能夠根據相關規律將信息轉化為輸出型信號的設備。傳感器是當今世界范圍內用以信息獲取工作的主流手段，同時其與計算機技術、通信技術等共同成為信息技術三大核心。本次系統當中實際應用到的傳感器是智能傳感器，其可以將有關物理信號進行轉化，形成一定數值的電流信號，以此來滿足PLC的讀取、識別需求。主要應用到的傳感器類型包含流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、水質傳感器等。

2. PLC技術。PLC控制系統是立足于傳統順序控制器的基礎上，通過融合計算機、通信定向滾技術，進一步形成的新式工業控制設施。其應用目的是為了代替傳統的繼電器工作，聽過執行計時、技術等控制功能，構建起實時性遠程控制系統，具備有極強的可靠性可適應性。

三、結束語

二次供水是終端用戶與管網之間的緊密橋梁，因此通過結合物聯網技術，進一步展開二次供水管理平臺設計，并以可視化視頻監控、網絡化告警管理、智能化運維管理等功能為核心，為二次供水工作的展開提供積極幫助的同時也為大眾的日常生產生活作出積極的貢獻。

參" 考" 文" 獻

[1] 陳鋼， 李德英. 基于物聯網技術的智能實驗室建設與管理[J]. 信息記錄材料， 2019， 020（003）：56-57.

[2] 張征峰， 鄭梁， 崔佳冬. 基于物聯網的電氣火災監控系統設計與實現[J]. 智能物聯技術， 2019， 051（003）：P.49-54.

[3] 王靜， 董蘇， 王先傳，等. 基于物聯網技術的電力標準化作業管理平臺的設計與應用[J]. 阜陽師范學院學報：自然科學版， 2019， 36（1）：5.

[4] 尉建松， 王鐵松. 紹興二次供水綜合管理系統的建設與應用[J]. 給水排水， 2019， 55（06）：131-135.

[5] 郭磊， 馬俊瑞， 劉旭. 基于物聯網的城市管理統一業務受理平臺設計與應用[J]. 北京測繪， 2020， 34（5）：5.

[6] 陳釗淇， 陳錦煌， 李嘉琪，等. 基于物聯網技術的計算機實驗系統設計與實現[J]. 價值工程， 2019， 38（4）：3.