揚州市給排水綜合監管平臺研究

唐中亞

（揚州市給排水管理處，江蘇揚州 225000）

0.引言

依據國家新型智慧城市理念基礎設施統建共用、大平臺融合通用、大數據開放利用和“互聯網+”創新應用的理念，為加快實現精細化的城市治理和精準化的公共服務，2017年10月，揚州市政府常務會審議通過了“云上揚州”建設規劃，發布《“云上揚州”建設行動計劃（2017年-2020年）》（以下簡稱《行動計劃》）。《行動計劃》對揚州市智慧水務發展目標進行了深化，明確規定于2018年啟動揚州市智慧水務建設，重點實現給排水安全監管，建立給排水設施全面評估體系，通過整合給排水行業管理部門、生產部門各個孤立分散的應用系統，打通給排水領域的業務流程，真正實現給排水領域的業務監管[1]。

揚州市給排水綜合安全監管信息系統項目，通過信息化手段，將互聯網的創新成果與給排水管理進行深度融合，借助物聯網、互聯網、大數據、云計算等技術工具采集、整合給排水監測數據對內實現條管數據交換共享，對外通過揚州市云計算中心實現與農業、水利、生態環境、自然資源等部門數據交換，支撐給排水各領域的綜合性、基礎性工作，實現給排水監管一體化的要求。

1.總體架構

系統建設的架構屬于多層架構，且采用了專業化的高內聚低耦合形式，然后按照一定的邏輯對子系統進行集合劃分，并確保層間關系必須要具備特定規則。在分層管理的基礎上，系統間關系可以得到有效限制，從而增強系統的松散性，便于最終的維護升級。

從總體業務架構具體構成要素上進行分析，主要包括云設施層、接入層、數據層、服務層、應用層及展現層6層構成，從總體上確保項目順利實現，并為后續的不斷擴展奠定堅實基礎。

云設施層：主要功能在于為系統運行提供包括節點主機以及云存儲等的硬件，還能夠實現硬件整合，進而形成完整化成配套軟件，更好地滿足云計算環境實際需求。

接入層：能夠確保物聯網傳感器科學適配，達到安全接入以及身份認證的目的，保證采集數據傳輸的安全可靠，還能夠就數據協議進行科學解析、轉換和提取，最終完成數據的順利傳輸。

數據層：能夠實現各類數據的合理組織存儲，做到資源按需分配，從而更好地進行指揮調度，并為各應用系統提供必要的數據資源支持，更好地滿足揚州市各行業監管部門以及運營單位等的數據需求。

服務層：能夠提供標準化以及規范化的數據接口，在數據發布以及數據共享等方面發揮作用，還可以提供數據交換以及數據分析等服務，更好地促進專項應用系統科學運行，完成數字城管集成工作。

應用層：在指揮調度平臺以及應用建設的支持下，有效構建統一化信息平臺，增強相互間的聯動性。

展現層：借助門戶系統，完成應用系統的單點登錄功能，還能夠進行消息集成以及統一權限等，有效統一用戶和組織機構，統一展示最終分析結果。

標準規范體系：遵守各項國家、行業和地方標準與規范要求，制定切實符合揚州市智能管網建設運行和管理的標準規范體系，主要包括空間數據標準規范、物聯網數據標準規范、數據共享標準規范等、接口調用標準規范、實時數據調用標準規范等。

運維服務體系：為達到運營維護工作有序、高質開展的效果，相關工作人員應該有效規范管理流程，整合管理內容，對管理制度進行完善，實現各項工作專業化管理。在運營管理制度建設方面，往往需要不斷完善系統應用制度、存儲備份制度以及故障管理制度等，促使其做到有章可循。

2.系統功能結構

2.1 設施信息管理子系統

設施信息管理子系統采用B/S架構，主要涉及的數據種類包括空間數據、索引數據等。數據統一存放在服務器端；用戶在客戶端對數據進行管理。

系統功能分為以下模塊，依次為視圖顯示、地圖定位、信息查詢、報表統計、出圖打印、輔助工具，見圖1。

2.2 管網規劃管理子系統

管網規劃管理子系統，實現對管網數據的一體化管理和應用；系統功能分為以下模塊，依次為規劃一覽、規劃模擬評估、工程管理、數據歸檔、信息查詢、數據統計，見圖2。

2.3 管網巡檢養護子系統

管網巡檢養護子系統，實現對管網數據的巡檢、養護、異常數據的處理，實現對管網的狀況的精準管理，系統功能分為以下模塊，依次為巡檢監控、巡檢管理、異常管理、統計分析、系統設置，見圖3。

2.4 供水業務應用子系統

供水業務應用子系統實現對供水水廠、泵站、水質等信息進行在線監控，對供水數據進行在線分析，對可能存在的水資源漏損實現在線監控管理，提高對水資源的合理利用，保障全市用水安全。系統功能分為以下模塊，依次為實時在線運行監控、水質在線監測、供水管網數據分析、漏損監控管理，見圖4。

2.5 排水業務應用子系統

供水業務應用子系統實現對排水的是實時監控，對污水廠、污水排水管網、調蓄池、井蓋等實時監控，保證污水排放達標，系統功能分為以下模塊，依次為排水實時監控與預警、污水管理、水質在線監測、排水管網數據分析、調蓄池監控調度、井蓋監控預警，見圖5。

2.6 系統配置子系統

系統配置子系統主要實現對系統數據進行配置，系統功能分為以下模塊，依次為系統配置、應急資源，見圖6。

2.7 監管中心綜合展示平臺

監管中心綜合展示平臺主要實現綜合監管和應急指揮，系統功能分為以下模塊，依次為應急指揮、實時監控、視頻監控、資源庫，見圖7。

3.關鍵技術

3.1 SOA

SOA屬于組件模型，被認為是面向服務架構。在該架構的作用下，應用程序多種功能單元能夠被有效聯系起來。在接口定義方面，往往會采用中立方式，能夠獨立發揮作用，更好地為硬件平臺以及操作系統等服務，增強系統服務的交互性與統一性。

Web Service屬于SOA實現手段之一，在數據處理中發揮著積極作用。Web Service使應用功能通過標準化接口（WSDL）提供，使用標準化語言（XML）進行描述，并可基于標準化傳輸方式（HTTP和JMS）、采用標準化協議（SOAP）進行調用，并使用XML SCHEMA方式開展數據描述工作，在一定程度上提升工作效率。

3.2 決策支持技術

揚州市給排水安全綜合監管平臺的最終目標，將服務于管理單位建設決策支持。本項目涉及數據既包括關系型數據和非結構化數據，具有數據量大、查詢分析復雜等特點。決策支持技術把數據倉庫、數據挖掘、模型庫、數據庫、知識庫結合起來，以有效地進行數據處理，對水務數據和各種業務數據建立模型進行統計分析，提高決策的科學性。

3.3 信息安全技術

本項目的輔助決策信息涉及敏感信息，從宏觀管線、水廠、污水廠、泵站等位置信息，到總體管線布局，有必要采用信息安全技術進行處理，以防信息泄露。

3.4 插件和元數據驅動技術

插件式的開發打破了傳統系統集成商定制化開發的模式，解決了傳統開發模式下系統開發總是滯后于業務需求且需求更改時需重寫大量新源代碼造成的時間和成本浪費。

元數據中包含了空間數據的分類、圖層、顏色、線型、代碼等。空間數據的種類、顏色、代碼、行業規則等，系統管理使用的用戶等級、操作界面、數據訪問權限、應用功能參數、結構參數、運行參數等各種配置信息，通過元數據的配置實現了地理數據的圖形表達和系統的運行方式表達。

3.5 Socket

Socket是一個抽象層，在程序發送數據以及接收數據的過程中，能夠對其實施打開以及讀寫等操作。借助套接字允許程序，實現I/O在網絡中的有效插入，然后確保其與其他程序的通信順暢。對網絡套接字來說，主要是IP地址以及端口兩者的組合。

4.項目應用

應用于揚州市給排水管理處的給排水綜合安全監管信息系統，自交付投入使用后，為給排水管線的管理提供了工具，使有關的工程設計、施工有據可依，提高了工作效率，不僅節約了資金，還能有效降低因施工帶來的各類事故風險，具有十分重要的意義。給排水綜合安全監管信息系統綜合了GIS和專業模型的優勢，利用GIS提供數據管理和空間分析能力，利用給排水系統模型提供專業計算和分析功能，為給排水系統運營控制提供科學了參考意見。該平臺集成了在線監測數據，并進行動態分析和模擬，為給排水系統的規劃管理、運行養護提供了動態可靠的專業分析平臺。