大數據平臺輔助城市供水調度智慧化管理

韓小樂

（慶陽市供排水公司，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

在城市建設的過程中，應用計算機信息技術來解決實際問題集中體現在建設智慧城市當中。當前，大數據信息平臺無疑是計算機技術應用的大背景、大前提。當前計算機信息技術水平日新月異，在智慧城市的建設與發展過程中展現出了尤為突出的特點和優勢。以慶陽市供排水公司為例，這是一家承擔慶陽市城區供水、排水任務的公益性事業單位。由于當地水源地勢較低，慶陽市源水提取情況復雜，需要多級提升泵站協調運行（如圖1 所示）。才能保障城市居民的自來水供應。隨著供水覆蓋面積逐年擴大，人口日益增多，供水要求不斷地提升，傳統的依靠電話上傳下達和簡單的自控平臺的方式已經不適應時代的發展和城市供水智慧化的需求，這就需要結合城市與供水的實際情況對其進行全面的升級優化。因此，自來水調度智慧化大數據平臺應運而生。

圖1 慶陽市自來水工藝流程

2016 年初，公司全面上線了智慧水務大數據管理平臺，以實現水務管理的自動化，智能化。并且對各生產車間、前池的液位、輸送的流量、管網漏損等多個環節進行了實時監控，同步傳輸至大數據平臺，并綜合分析，形成可視化報表，建立起全方位的自動控制管理系統。

1 智慧水務調度自動化系統

智慧水務調度自動化系統建設目標分為四個模塊，分別為服務器物理設備及中央調度控制大廳建設、智能水位流量畫面實時監控、城區管網DMA 分區和SCADA 管網漏損預警的自動控制管理系統。

1.1 服務器及PLC 自動化控制器遠端傳輸部署

每個提升泵站以及水廠通過數據采集器、PLC 自動化控制模塊采集現場實時數據，并使用光纖進行數據傳輸，將數據集中到光纖收發器，用光纖收發器將數據匯聚到交換機，通過光纖傳輸到服務器機房，再通過服務器部署到中央信息管理調度大廳，如圖2 所示。

圖2 PLC 模塊數據采集拓撲

1.2 中央調度控制大廳建設

通過遠端數據采集及部署，在中央控制大廳建設中控大屏及數據管理控制端，將收集到的數據進行集中的實時監控。其中包括各泵站前池液位、水廠產水量及清水池液位、實時流量等。通過自動化計算，配合PLC 自動化控制器，優化各泵站前池液位，自動調整水泵的功率及閥門開度。最大化地降低產水成本，以及人為因素造成的各種損失，降低能耗及產銷差。

1.3 生產數據傳輸

在綜合集成PLC 數據傳輸，DMA 分區，漏損管理等功能的基礎上，以供水管網信息為載體，實時、全面、清晰、直觀地展示制水、供水、用水等各環節相關信息，通過在線監測、信息化通信等手段，確保各項生產經營活動安全有序，最終實現計算機智能化指揮調度及大數據分析，給城市數字化提供有力依據。

1.3.1 生產數據

利用PLC 模塊化專線傳輸，采集水廠及泵站全生產工藝過程數據等，將管網全過程壓力監測數據、流量計監測數據、水質監測數據通過實時數據采集上傳至服務器，通過大數據系統進行數據匯集、加工、資源整合及數據共享服務。

1.3.2 視頻數據

通過各水廠及泵站遠端數據傳輸線路，建設水廠泵站實時視頻監控，統一管理，以流媒體引擎將數據接入生產調度系統，實現視頻監控與應用系統的聯動，完成可視化管理，提高調度效率，加強供水生產線的優化管理。

1.3.3 生產報表數據

生產報表主要實現對公司下設的自來水廠及泵站生產業務的管理以及對生產數據的統計分析。傳統的生產報表需要各自來水廠及泵站運行工作人員通過現場查抄上報，以書面紙質方式進行上傳匯報。這種方式存在難統計、誤差大、失誤率大、人為造成數據失效等問題。而應用PLC 模塊化可獲取最精確數據，無須專人進行查抄，通過開發數控程序獲取數據到服務器，以電子報表的方式呈現，自控截獲的數據，無論是水量，電量還是瞬時流量等都可達到最大化精準。方便大數據進行整合分析，降低產銷差。從而提高管理效率，提升管理水平。

1.4 城區管網DMA 分區的重要性

城市供水管網是城市賴以生存和發展的物質基礎，是城市的“生命線”，而自來水的有效輸送已成為城市保持生命活力的重要前提條件之一。城市供水管網的運行可靠與否，同市民的生活、工作、工業生產等各個方面密切相關，因此管網漏損成為供水安全線的首要任務。

1.4.1 漏損控制率及達到國家標準要求

國家要求在2020 年漏損率不超過12%，而達到這一要求，最優解決方案就是建設DMA 分區及管網漏損分析系統。DMA 采用多級獨立分區計量監控能夠及時發現管網漏失、不規范用水等行為，在控制漏損上更有效率。搭配更精細的物聯網水表，增加抄表準確率，可獲得最真實的用戶水量依據，為智慧水務建設奠定基礎。海威茨DMA 分區計量管理系統是智慧水務管控模式，可以保障設備的穩定運行，數據的真實有效，實現水務管理的智慧增效。

1.4.2 GIS 系統的建立

GIS 系統是科學規劃DMA 分區的重要依據，通過GIS 系統對城區管線進行普查及數據整合，同時標注管網材質、計量表位置、閥門位置等。

利用物探系統得出的結果，生成詳細精確的管網數據，在此基礎上建立城區管網數據結構，依據此結構規劃出管網拓撲關系。再依據地形數據、管網數據和GIS 數據庫，對DMA 分區進行科學化區分。由此可以根據爆管情況進行主動干預，更高效地處理各種突發事件。

1.4.3 SCADA 管網漏損預警及精準定位

在建設好DMA 分區計量管理系統后，對城市現有管網布局進行物探，在合理分區規劃后，通過SCADA 計量系統控制水量，并且進行分級管理。通過信息化手段，配備遠程水量計量和管網壓力監測設備，實現分區分級精確計量，檢漏定位50m 范圍之內。實現了漏損處的精準定位。

1.4.4 調度系統與DMA 和SCADA 的配合運行

調度工作人員通過漏損預警系統，第一時間發現漏損情況，通過信息化手段，分析區域管網可能的漏水量和漏水點范圍，如果數據大幅波動，可通過查看相應分區計量表、定位更精細漏損范圍查找原因，第一時間將分析出的數據傳遞給巡檢員。最大限度地減少盲目檢測、被動檢測。實現最快速搶修，精準檢漏、主動檢漏、從而達到有效降低管網漏損的目的。

1.5 數據整合及大數據分析中心

在統一構架下構建大數據分析中心，并實現數據資源共享。大數據中心以信息化系統建設的基礎進行數據設計。供水基礎空間數據與業務數據，基于內網的數據更新機制和各水廠的自有數據庫，將水廠生產控制系統的實時數據采集到大數據中心，對接管網及DMA 分區設施定位數據、實現數據篩選、數據提取、數據處理、數據集成、數據表達、數據發現、數據訪問、數據交換、數據更新等服務。最優化地實現數字化管理。

1.6 實現智慧化調度

在智能水位流量畫面實時監控、生產數據實時傳輸、管網DMA 分區和SCADA 管網漏損預警等自動控制管理系統的輔助基礎上，調度工作人員可實現用更精確，更自動化的調度方式，極大地降低了因人為因素造成的調度不準確、不及時的損失。更能提高管理效率、提升管理水平。

2 結語

生產調度系統從數據角度建立起“原水—制水—供水—配水—用水”的廠、站、網一體化數據監測體系，通過計算機技術對供水動態數據進行實時分析、診斷預警，對異常事件進行及時報警，輔助調度管理人員全面了解供水運行情況，提高應急處置能力，保障供水安全與穩定。基于管網智能感知設備，動態掌握供水管網各級分區內流量、壓力，水質數據，有效降低漏損，提升水資源利用率，提高企業運營效益。基于大數據技術，消除各個業務系統之間的數據孤島和業務壁壘，實現數據共享，業務協同，提高工作效率，提升精細化管理水平。應用智慧水務大數據平臺是確保供水安全、高效、經濟運行的重要生產和管理手段，讓管理更輕松、決策更智慧。