智慧水務平臺建設應用

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.040

摘? 要：對智慧水務平臺建設的現狀進行了研究，充分論證了智慧水務對供水系統的現存問題的改進方法，并詳細介紹了搭建智慧水務平臺所需的基礎建設內容。以具體事例闡述了自來水公司收據管理和水廠運營現狀，闡述了智慧水務平臺建設的必要性，報告了智慧水務平臺建設方案及建設內容，以及智慧水務平臺的建設為水務系統管理與基礎設施維護所帶來的革新之處。

關鍵詞：智慧水務;建設方案;建設內容

中圖分類號：P399;TV213.4? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）08-0142-05

Construction and Application of Smart Water Platform

QIAO Xin

（Shanxi Urban & Rural Planning and Design Institute，Taiyuan? 030001，China）

Abstract：This paper studies the current situation of the construction of smart water platform，fully demonstrates the improvement methods of smart water to the existing problems of water supply system，and introduces the infrastructure content required to build smart water platform in detail. It expounds the receipt management of water supply companies and the current situation of water plant operation with specific example，expounds the necessity of the construction of smart water platform，and reports the construction scheme and construction content of smart water platform，as well as the innovations brought by the construction of smart water platform for water system management and infrastructure maintenance.

Keywords：smart water;construction scheme;construction content

0? 引? 言

智慧水務（SWG）是基于信息和通信技術建立的管理平臺，容納所有的供水系統的基礎設施元素，并實現各元素間雙向通信，從而及時有效的解決日常水務系統的運營問題。智慧水務的發展為水務管理人員提供了新角色，也為未來供水系統的整體規劃提供了新的見解與思路。基于此標準，智慧水務提出了一種將物聯網技術與業務流程協調和決策支持系統相結合的智能供水系統管理模型^[1]。

目前智慧水務系統的三大發展方向體現在：

（1）開發用于控制、監測和故障診斷給水管網的決策支持系統。

（2）開發管理支持系統，以維護供水基礎設施的日常檢修。

（3）開發用于需求側管理的信息系統^[2]。

傳統的大型單一式供水系統有著管網水量損失和或水質污染嚴重、供水運輸成本高、日常運營管理效率低、缺乏替代水源等問題，限制著水務系統的運行效率，也使得管網安全事故頻發。智慧水務旨在提出一種全新的管理模式，全面克服上述問題。

此外，由于現行的供水管網大多缺乏對監控設備的標準化運行方案，用于水務系統控制的信息和通信技術系統目前面臨著操作性問題，從而影響著水務系統管理的各個階段，例如水的分配、系統識別和供水基礎設備維護。解決這些問題，需要建立統一的平臺架構，用于監測基礎設備的實時數據、控制水務運營部門，并允許特定的設備供應商在水務管理的過程中互相合作操控設備。

智慧水務系統的建立有助于更好地進行多水源調度，包括自然資源（如河流、湖泊、地下水等）和人工水源（如海水淡化、回用水等），統一管理各水廠配水方案，保障用戶基本用水需求，確保水量安全、水質安全。

管網漏損和水錘問題是城市供水管網的常見故障，嚴重影響配水效率和供水安全。通過分散式系統的集中管理與實時監控，改變水廠各自為營的現狀，更合理的劃分配水分區，使用替代水源，管網供水更靈活有效率。整合智慧水務技術可以讓水務管理人員深入了解、合理規劃供水系統中的基礎設施，并為智慧水務在未來智慧城市中的作用奠定基礎。

用于監測的傳感器系統越來越多地應用于制造業、環境部門、生命科學和電力系統等。它是不斷增長的物聯網趨勢的一部分，旨在連接我們生活的方方面面。而大量的監測設備的標準化運行，以及將原始數據有效快捷的鏈接到水務系統，正是智慧水務平臺搭建的基礎。

智慧水務平臺的有效運營離不開信息和通信技術（ICT），基于信息和通信技術建立的網絡平臺配置，可以從整體上監控用水量的實時數據，并創建收集到的數據的各種可視化圖表，幫助水務運營管理者進行數據實時分析輔助決策，從而有效的應急處理供水系統中基礎設施的水務問題，提高運營維護效率^[3]。

智慧水務系統的另一基礎是基于GIS系統對數據的實時監測與預測，不僅能夠很好的輔助水務系統的日常決策，還可以通過提高供水系統基礎設施能源效率，將智能電網管理作為智慧水務系統的一部分，達到水務系統的低能耗過程^[4]。

基于智慧水務系統的應用工具，需要很容易地被技術和管理人員使用，例如對管網中漏損點的監測、定位和識別，對泵、閥門等基礎設備的分析優化，對應急管網路線的選擇等。此外，水力模型在供水系統的管理中發揮著重要作用，不僅體現在初期供水管網的規劃設計中，也體現在管網運行中各管段的數據分析與日常維護中。模型的建立依靠大量的數據信息獲取與處理，從而建立相應的數據庫以得到合理的計算模型^[5]。

1? 智慧水務平臺概況

隨著國家對“智慧城市”建設的政策推動，城市水務工作面臨著巨大的發展機遇，同時也存在著巨大的挑戰。信息發展大數據化、移動化趨勢，自來水公司未來需要緊跟時代潮流，謀劃信息系統的移動端轉型，建立移動互聯網應用的統一平臺，逐步建立OA、管網巡線、抄表收費、內澇預警、客戶服務、三級巡檢、GIS、PMIS等移動互聯網應用平臺。

2? 自來水公司掌握數據管理現狀

2.1? 營收系統

收集當前自來水公司的供水區域覆蓋的城區及鄉鎮街道情況，供水用戶數量，是否已實現一戶一表供水，水表是否可基于無線傳感器網絡接入的水務管理系統。

當前水表系統的主要系統模塊一般包括：基礎檔案、抄表管理、收費管理、用戶變更、表務管理、抄收報表、綜合業務、短信管理、系統設置、權限管理、個人設置、業務流程。

由于傳統的人工抄表方式不便、費時、浪費資源。這種方法也無法有效管理可持續水資源，因此需要高效、準確和可靠的實時監測技術，使市政水務部門和消費者都能夠實時了解用水量。可由用戶監控的智能水表是必不可少的，是水務管理系統的關鍵組成部分。智能水表監測系統將使用戶注意他們的用水量甚至系統的幫助用戶減少用水量。同時，用戶會收到異常用水警報，以減少水損失。水表對于提高用水效率，特別是對于以建設由智能電網網絡支持的智能城市為目標的市政水務系統至關重要。

2.2? DMA分區

統籌了解DMA分區當前接入的水表數量。了解水表系統所包含的系統總覽、分區管理、管網流量計、管網系統管理、系統工具。

3? 智慧水務平臺建設的必要性

隨著城鎮水務行業快速發展，城市水務發展面臨巨大的壓力，其主要表現在：管網漏失率高、信息化管理水平不高、企業管理和業務運營效率低等問題。通過大數據挖掘為城市及水務行業管理者提供決策支撐，創新水務運營、管理、服務模式，完善智慧水務信息化系統、助推智慧城市健康有序發展。提升水務管理效率和服務水平。提升水務應急、聯動及反應能力。

4? 智慧水務平臺建設方案

依據“智慧水務”的核心理念，結合自來水公司的業務特點，以先進、靈活、可靠、低風險、滿足未來需求為原則，在原有信息化體系基礎上，實現對供水系統全面的監控預警，推進信息資源整合與業務協同，加強智能化技術的深度應用，形成由“智慧水務”數據共享平臺、應用支撐平臺、智能應用系統、監控預警體系、IT基礎支撐設施、實施保障體系組成的“智慧水務”總體框架，如圖1所示。其中監控預警體系是關鍵，數據共享平臺是核心，智能應用體系是主線，信息和業務標準化、組織與制度創新是保障。

5? 智慧水務平臺建設內容

結合自來水公司管理范圍，將定制四大業務板塊服務，生產運營、管網運維、營銷服務、協同辦公。面對不同的業務板塊定向匯總和整理對應業務數據。

5.1? 數據共享平臺建設

在預定的標準規范下，采用私有云計算與虛擬化技術，建立能夠虛擬分布、共享應用的數據共享平臺（數據中臺），實現數據的統一集中存儲，統一數據結構，規范所有子系統的調用規則與接口規范，提高數據交互速度及數據的匹配程度;實現數據統一處理，縮短數據篩選、數據挖掘等過程;為公司及其下屬各基層單位智能化應用提供全方位的數據資源和數據服務，支撐統計、分析、管理、決策等業務過程。

5.2? 數據接入平臺與整合

通過Datahub（數據接入管理平臺），整合物聯網數據、管網壓力監測系統數據和第三方表務數據等，包含水源、水廠、大表、二供設施等等。

5.3? 綜合管理信息門戶系統建設

實現現有系統和數據最大限度地集成和融合、信息的共享和交互，為管理決策提供支撐。通過對各類信息的主題整合、挖掘分析，以管理駕駛艙、應急中心、報表中心等各種形式動態展現企業生產、營銷、客服、維修等相關信息，根據不同單位、部門和人員的需要，提供信息主動及時的推送服務，實現公司內部、下屬單位之間、公司與外部相關單位之間的信息共享與業務協同。搭建自來水公司綜合管理信息門戶的基本框架，根據數據接入情況，實現多個系統單點登錄到統一用戶平臺，開發公司門戶。

5.4? 基于GIS的供水管網運維管理

本系統注重如何從技術層面實現管網空間數據、各類地圖應用等的空間信息資源的共享，為各類應用注入GIS元素，讓“管網GIS”產生眾多的“客戶群”，從而促進、規范管網的更新工作。通過構建數據中臺，實現管網空間數據的管理，為應用系統提供管網空間數據的支撐。同時也可以滿足供水系統相關的水源、客戶等其他空間數據的采集與管理。

5.5? 應用平臺支撐建設

為智能應用體系提供統一的數據調用、分析、計算、展現和消息傳遞等服務支撐，提高開發與應用效率，降低應用系統開發與維護成本，為智慧水務平臺打穿數據孤島，實現流程再造。

6? 實例應用

6.1? 統一管理門戶

實現多個系統單點登錄到統一用戶平臺，大幅簡化用戶登錄過程，解決客戶登錄多個系統時需要記住多個ID和密碼的問題，減少因忘記密碼而影響到正常管理工作的時間，以及減少IT維護管理人員重置密碼的工作量，從而顯著提高了辦公效率。

6.2? 多數據分析

多維分析報表結合商業智能的核心技術——OLAP，進行多角度、靈活動態的分析。多維分析報表由“維”（影響因素）和“指標”（衡量因素）組成，能夠真正為用戶所理解、并真實的反映企業特性信息，多維分析報表示例如圖2所示。多維度數據分析是一種綜合應用，是通過FineReport的決策報表、圖表、參數查詢、鉆取、聯動等多個功能來實現的。

6.3? 報表中心建立

能按照事先設定好的查詢條件、報表格式等展示報表，能提供柱形圖、折線圖、餅圖、面積圖、柱形+折線等多種形式的圖樣展示報表，支持表格、圖表、文字等不同形式的結合展示，報表格式字段支持自由配置，可導出成Excel、Word格式，即可用于日常查看，也可用于領導匯報，報表分析示例如圖3所示。報表分析有趨勢分析、對比分析、相關分析、回歸分析等。

6.4? 供水調度管理系統建設

調度管理系統建設用于支撐和服務城市供水調度管理業務。城市供水調度是指在取水、制水、輸配水過程中為實現供需平衡和保障供水安全，而進行的信息采集、實時監控、日常運行、應急處置等相關工作，應用示例衛星截圖如圖4所示。

7? 結? 論

智慧水務工程項目符合城市總體規劃的要求，在供水規劃指導下，對智慧水務建設進行統一規劃、統一搭建平臺開發和統一管理;充分利用“物聯網、云計算、大數據、移動應用”等新一代信息技術，與業務應用相結合，提高企業決策能力、管理能力，提升服務水平。并根據自來水公司實際需求情況進行確定，涉及各個城區和鄉鎮街道、水廠、配水管網建設，同時包括視頻監控與視頻會商等基礎設施及信息化管理系統的開發與部署。滿足自來水公司當前及今后供水管理信息化管理需求，提高了企業管理水平，增加了企業的營收效益，同時有效地降低了企業管理成本。

參考文獻：

[1] 田雨，蔣云鐘，楊明祥，等.智慧水務建設的基礎及發展戰略研究 [J].中國水利，2014（20）：14-17.

[2] 李燕華.“互聯網+智慧水務”技術在水務行業發展及應用探討 [J].文摘版：經濟管理，2015（6）：30.

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[5] MUDUMBE M J，ABU-MAHFOUZ A M. Smart water meter system for user-centric consumption measurement [C]//2015 IEEE 13th International Conference on Industrial Informatics（INDIN）.Cambridge：IEEE，2015：993-998.

作者簡介：喬鑫（1993—），女，漢族，山西太原人，助理工程師，碩士，研究方向：市政給水工程。

收稿日期：2021-03-15