基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳斌　黃凱寧　林金玉　徐嬌嬌

摘? 要：供水安全一直是民生關(guān)注的焦點(diǎn)，用水安全關(guān)系到廣大人民群眾的身體健康，因此，智慧水務(wù)是智慧城市建設(shè)中重要的一環(huán)。供水監(jiān)管系統(tǒng)引入物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)建立起人-機(jī)-大數(shù)據(jù)的供水安全保護(hù)屏障。系統(tǒng)由可視化監(jiān)管系統(tǒng)和便攜式巡檢APP組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)原水、工藝、設(shè)備、工單、人員、資料等全流程監(jiān)管，運(yùn)用“物聯(lián)網(wǎng)+移動(dòng)應(yīng)用”的巡檢方式，做到對(duì)供水企業(yè)人、物、制度等要素的規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高度保障、供水安全高度保障。

關(guān)鍵詞：供水安全；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；供水監(jiān)測(cè)；巡檢管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2023）19-0176-05

Design and Application of Water Supply Supervision System Based on Internet of Things

CHEN Bin， HUANG Kaining， LIN Jinyu， XU Jiaojiao

（School of Computer Science and Information Engineering， Bengbu University， Bengbu? 233030， China）

Abstract： The safety of water supply has always been the focus of people's livelihood， and water safety is related to the health of general public. Therefore， smart water is an important part of smart city construction. The water supply security system introduces the Internet of Things architecture to establish a water supply safety protection barrier for people-machine-big data. The system is composed of a visual supervision system and a portable inspection APP， which realizes the whole process supervision of raw water， process， equipment， work order， personnel， data， etc. The inspection method of “Internet of Things + mobile application” is used to achieve standardized management of human， material， system and other elements of water supply enterprises， and realize high guarantee of production and water supply safety.

Keywords： water supply security; Internet of Things technology; water supply monitoring; inspection management

0? 引? 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市居民對(duì)飲水質(zhì)量有了更高的要求[1]。對(duì)于供水企業(yè)而言，安全管理是否到位直接影響出廠水水質(zhì)的安全性[2，3]。供水生產(chǎn)環(huán)節(jié)的常規(guī)化巡檢是保障供水的重要手段，但傳統(tǒng)水務(wù)仍存在一系列問(wèn)題：管理模式老化，不能及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及變化；管理水平較低，運(yùn)行數(shù)據(jù)留存、查詢不便，對(duì)水質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)也不能及時(shí)掌控等[4]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)較弱，不利于系統(tǒng)管理人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。針對(duì)以上問(wèn)題，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一款供水監(jiān)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，對(duì)現(xiàn)有的水質(zhì)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集、處理、分析及可視化，并通過(guò)建模進(jìn)行水質(zhì)安全預(yù)測(cè)、人員管理、設(shè)備生命周期管理、工單管理、信息管理等。基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)是新型信息技術(shù)賦能下的水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也是支撐傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)突破短板、高質(zhì)量發(fā)展的必然路徑與核心要?jiǎng)?wù)。

1? 供水監(jiān)管系統(tǒng)背景及現(xiàn)狀

隨著居民對(duì)供水水質(zhì)需求的提升，以及自動(dòng)化技術(shù)和信息化管理的運(yùn)用，我國(guó)供水監(jiān)管系統(tǒng)大致經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：

第一階段：20世紀(jì)90年代初期，供水監(jiān)管主要依靠人工勞動(dòng)力為主。這一階段的監(jiān)管主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)信息的采集上，不同供水企業(yè)設(shè)計(jì)多種形式的報(bào)表，如水質(zhì)信息、設(shè)備信息等，信息的采集需要水廠人員手動(dòng)記錄。

第二階段：20世紀(jì)90年代末期，自動(dòng)化技術(shù)初步發(fā)展，供水監(jiān)管逐步實(shí)現(xiàn)閥門(mén)、泵站等設(shè)備的自動(dòng)控制。水質(zhì)、水壓、水量等涉水?dāng)?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)水平大大提高[5，6]，但是要實(shí)現(xiàn)供水全流程的自動(dòng)化依舊困難，仍需要大量人工勞動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)充。

第三階段：20世紀(jì)初，軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)和工具大力發(fā)展，數(shù)據(jù)傳感器應(yīng)用于供水的全流程，以及各類(lèi)數(shù)據(jù)傳感器、采集器之間漸漸實(shí)現(xiàn)了通信連接，讓部分設(shè)備數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這一時(shí)期基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的初步處理，但數(shù)據(jù)仍以顯示為主，決策仍以人工為主，且日常的維護(hù)更新、工單管理等仍采用手工記錄。

第四階段：隨著水務(wù)企業(yè)對(duì)供水監(jiān)管信息化需求的提高，我國(guó)的供水監(jiān)管信息化工作開(kāi)始步入了自動(dòng)化、智能化階段[7，8]，供水企業(yè)開(kāi)始逐步嘗試運(yùn)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和現(xiàn)代移動(dòng)通信等來(lái)建設(shè)企業(yè)自身的供水監(jiān)管體系。建立取水、制水、供水等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)水源環(huán)境、生產(chǎn)狀態(tài)的24小時(shí)監(jiān)控，防止供水事故的發(fā)生，降低水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)，提高用水質(zhì)量，提升供水企業(yè)的管理水平。

相比其他行業(yè)而言，供水行業(yè)在我國(guó)是一個(gè)比較傳統(tǒng)的行業(yè)，現(xiàn)代科技的運(yùn)用尚未完全普及。仍存在不同機(jī)器設(shè)備與水質(zhì)數(shù)據(jù)之間的信息孤島問(wèn)題，水廠文字資料管理尚未實(shí)現(xiàn)信息化，人員管理以排班表和電話通知為主。這些問(wèn)題都不利于供水企業(yè)生產(chǎn)管理效率的提升。如果供水監(jiān)管系統(tǒng)能夠廣泛運(yùn)用新一代科學(xué)技術(shù)，有力地刺激物聯(lián)網(wǎng)、智能儀表等的發(fā)展，助推水務(wù)行業(yè)與新興產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將隨著智慧水務(wù)的建設(shè)迎來(lái)一輪新的發(fā)展機(jī)遇。

基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)將使用物聯(lián)網(wǎng)框架，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并運(yùn)用軟件工程開(kāi)發(fā)供水監(jiān)管系統(tǒng)的服務(wù)端和終端，實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)水務(wù)生產(chǎn)管理平臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行升級(jí)和改造，并且在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中立足于當(dāng)前水廠和企業(yè)共同面臨的新問(wèn)題、新需求，以實(shí)際用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向進(jìn)行創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)。基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)將全面解決信息孤島、數(shù)據(jù)同步等實(shí)際問(wèn)題。隨著基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)的全面推廣，為智慧水務(wù)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的力量。

2? 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目從蚌埠區(qū)域供水水質(zhì)及信息化綜合現(xiàn)狀著手，對(duì)區(qū)域供水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和統(tǒng)計(jì)，并對(duì)蚌埠區(qū)域的典型污染物和一般污染物進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研。利用數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)、數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)及其可視化技術(shù)、軟件工程等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單一參數(shù)、多維參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析。建立蚌埠區(qū)域供水分析指標(biāo)體系的構(gòu)建和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，并對(duì)異常情況進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)。針對(duì)現(xiàn)有的管理流程和巡檢模式的特性，分析日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和生產(chǎn)管理的需求，開(kāi)發(fā)了模塊化的物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)自下而上包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1.1? 感知模塊

在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型中，感知層位于底層，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系物理世界與虛擬世界的紐帶。主要功能是信息感知、采集與控制，包含室內(nèi)和室外的水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備、生產(chǎn)控制設(shè)備等傳感器、通信終端模塊。

2.1.2? 通信模塊

主要功能是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)和控制信息的雙向傳遞。水質(zhì)數(shù)據(jù)采用5分鐘周期采集，數(shù)據(jù)量小，因此系統(tǒng)用NB-IoT通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，以及數(shù)據(jù)的高效傳輸，終端數(shù)據(jù)采集后直接上傳到云端數(shù)據(jù)庫(kù)，以便存儲(chǔ)和下一步的數(shù)據(jù)分析。

2.1.3? 應(yīng)用層模塊

應(yīng)用層采用三層分離式的架構(gòu)設(shè)計(jì)，自下而上包括數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、視圖層。這種架構(gòu)可以使系統(tǒng)內(nèi)部更加緊湊，外部層層通過(guò)接口進(jìn)行交互，使得整體關(guān)聯(lián)性很高，每一層中功能相互獨(dú)立，使得每個(gè)部分在使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)接口相撞情況，但在每一層大的架構(gòu)下，這些功能又是一個(gè)整體，層與層之間也是相互獨(dú)立，只有需要訪問(wèn)時(shí)才通過(guò)接口進(jìn)行交互，整個(gè)系統(tǒng)就形成了內(nèi)部高聚合外部低耦合，有效提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性，降低系統(tǒng)的維護(hù)成本。

1）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，包括文檔數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也包括錄入數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。

2）業(yè)務(wù)邏輯層。大致包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)、基本配置、人員管理，業(yè)務(wù)接口、巡檢模塊、統(tǒng)計(jì)分析與輔助決策業(yè)務(wù)處理邏輯。利用經(jīng)過(guò)分析處理的水質(zhì)感知數(shù)據(jù)，為用戶提供不同類(lèi)型的特定服務(wù)，利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、中間件等實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的語(yǔ)義理解、推理、決策。同時(shí)服務(wù)器端與巡檢APP的信息交互實(shí)現(xiàn)巡檢管理的全面落實(shí)。用戶只需要通過(guò)瀏覽器（視圖層）向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，由服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，將結(jié)果傳回客戶端。

3）視圖層。用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的客戶端，也就是訪問(wèn)系統(tǒng)，包括服務(wù)器端、巡檢APP。

2.2? 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)采用C/S結(jié)構(gòu)的不足，本系統(tǒng)服務(wù)器端設(shè)計(jì)B/S架構(gòu)[9]。前端采用JavaScript單線程語(yǔ)言，Vue框架配合Element UI組件進(jìn)行架構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)，Vue-router實(shí)現(xiàn)單頁(yè)路由，使頁(yè)面非常整潔；后端采用Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，Spring boot框架，Redis數(shù)據(jù)緩存。Redis具有高效的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用其作為緩存技術(shù)方案，可解決數(shù)據(jù)庫(kù)壓力造成的延遲現(xiàn)象，又能提高讀寫(xiě)效率，進(jìn)而提升系統(tǒng)的訪問(wèn)速度。數(shù)據(jù)庫(kù)采用PostgreSQL，它是一種先進(jìn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有更高的普適性，針對(duì)大數(shù)據(jù)優(yōu)化，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠[10]。巡檢APP模塊的設(shè)計(jì)語(yǔ)言和服務(wù)器端基本一致，前端應(yīng)用框架采用UNI-APP，該框架具有跨平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)一次編譯多端運(yùn)行，開(kāi)發(fā)高效，成本更低[11]。巡檢模塊與服務(wù)器端共享同一數(shù)據(jù)庫(kù)，也具備對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作權(quán)限。

3? 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

3.1? 水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊

對(duì)原水、供水生產(chǎn)環(huán)節(jié)、出水水質(zhì)等監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示，水質(zhì)必測(cè)指標(biāo)一般可分為四類(lèi)：感官性狀、一般化學(xué)指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo)和細(xì)菌學(xué)指標(biāo)，主要包括對(duì)pH值、高錳酸鉀、渾濁度等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，針對(duì)水務(wù)相關(guān)信息再進(jìn)行深度挖掘與統(tǒng)計(jì)分析。大數(shù)據(jù)的運(yùn)用和可視化，有利于多維度展示供水水質(zhì)的狀態(tài)，利于管理者進(jìn)行決策。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)為管理人員提供應(yīng)急處理能力，從而建立起人—機(jī)—大數(shù)據(jù)的供水安全保護(hù)屏障。如圖2所示。

3.2? 基本配置模塊

基本配置模塊主要包含水廠、構(gòu)筑物、設(shè)備、設(shè)備巡檢內(nèi)容的配置。管理員具有對(duì)水廠、構(gòu)筑物、設(shè)備、設(shè)備巡檢內(nèi)容的增、刪、改、查功能權(quán)限。系統(tǒng)模塊化設(shè)置，主要設(shè)有四個(gè)級(jí)別：廠級(jí)—構(gòu)筑物—設(shè)備級(jí)—參數(shù)級(jí)，管理員需要對(duì)管理的水廠、構(gòu)筑物模塊、巡檢設(shè)備以及設(shè)備內(nèi)的巡檢內(nèi)容進(jìn)行配置。

3.3? 人員管理模塊

人員管理模塊分為用戶管理、角色管理。通過(guò)人員管理進(jìn)行用戶賬號(hào)的管理，包括用戶名、密碼、個(gè)人信息的描述等。角色管理實(shí)現(xiàn)對(duì)人員角色配置，主要包含廠長(zhǎng)、總經(jīng)理、電工、水工、鉗工、制水工等工種的班長(zhǎng)及其管理的工種巡檢員。由于水廠的生產(chǎn)管理過(guò)程涉及的責(zé)任重大，這里面的相關(guān)信息數(shù)據(jù)要做到保密，因而哪些用戶可以登錄系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，這涉及水廠數(shù)據(jù)的安全性。在用戶登錄問(wèn)題上，采取的解決方式是由超級(jí)管理員統(tǒng)一添加合法用戶。管理員會(huì)為每個(gè)用戶賦予一個(gè)賬號(hào)和密碼，用戶都是通過(guò)管理員給定的固定賬號(hào)和密碼登錄系統(tǒng)，同時(shí)不同用戶配置的權(quán)限及工作內(nèi)容也不盡相同，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活性。

3.4? 信息管理模塊

信息管理模塊是生產(chǎn)管理流程的核心，貫穿整套系統(tǒng)，該模塊涉及巡檢記錄、工單記錄、交接班記錄。巡檢記錄為巡檢人員提供編寫(xiě)的信息化記錄，可對(duì)比巡檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)和控制設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)；工單記錄主要涉及日常維修、設(shè)備異常、應(yīng)急管理等，為方便水廠人員使用，系統(tǒng)設(shè)置了可視化的配置流程；交接班記錄是對(duì)巡檢人工作交接班信息進(jìn)行保存。

信息管理模塊除了具有增、刪、改、查數(shù)據(jù)信息之外，還支持巡檢數(shù)據(jù)的保存和備份，提供歷史的軌跡回放、工作情況等的重現(xiàn)和可追溯，能夠隨時(shí)調(diào)閱歷史工作資料，進(jìn)行各項(xiàng)工作的過(guò)程重現(xiàn)、軌跡等分析統(tǒng)計(jì)工作等。支持構(gòu)筑物的水質(zhì)參數(shù)、巡檢數(shù)據(jù)自定義導(dǎo)出報(bào)表助力數(shù)據(jù)分析、巡檢復(fù)盤(pán)。

4? 巡檢APP功能設(shè)計(jì)

水廠智能巡檢APP設(shè)計(jì)目標(biāo)為有效解決當(dāng)前水廠巡檢設(shè)備的現(xiàn)狀，幫助工作人員減輕煩瑣的巡檢工作量，節(jié)省水廠傳統(tǒng)巡檢所需浪費(fèi)的人力物力，最大程度預(yù)防設(shè)備故障及時(shí)反饋設(shè)備信息，可以切實(shí)有效地提高水廠設(shè)備的工作效率，從而大大提高水廠的安全和業(yè)績(jī)保障。此系統(tǒng)分為五個(gè)功能模塊和三個(gè)信息模塊。功能模塊有日常巡檢、基本情況、設(shè)備狀態(tài)、工單管理和巡檢記錄；信息模塊有交接班、消息管理和個(gè)人信息管理。圖3為巡檢APP主界面。

4.1? 巡檢功能模塊

巡檢人員通過(guò)賬號(hào)登錄，對(duì)管理員下發(fā)的巡檢任務(wù)執(zhí)行巡檢工作，代替了紙質(zhì)化的巡檢方式，操作更加便捷，在巡檢過(guò)程中，攜帶手持終端，通過(guò)NFC標(biāo)簽識(shí)別對(duì)應(yīng)的構(gòu)筑物及設(shè)備，錄入設(shè)備情況，包含對(duì)該生產(chǎn)環(huán)境的各項(xiàng)指指標(biāo)是否異常的記錄（如圖4所示），同時(shí)利用GPS和GPRS實(shí)現(xiàn)巡檢軌跡的回溯，也是對(duì)巡檢員工作的監(jiān)督。

4.2? 工單管理模塊

工單管理模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工單的發(fā)起和查詢，如圖5所示。如果巡檢人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)隱患，可以利用手持終端拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片實(shí)時(shí)上傳到供水監(jiān)管系統(tǒng)中，系統(tǒng)提示管理人員進(jìn)行處理，能夠結(jié)合地圖圖文并茂地展現(xiàn)隱患現(xiàn)場(chǎng)，有助于掌握隱患分布情況，調(diào)整區(qū)域巡查力度，實(shí)時(shí)明確工作重點(diǎn)，并可以設(shè)置隱患高發(fā)區(qū)進(jìn)行單獨(dú)管理，以防再次發(fā)生隱患。

4.3? 信息模塊

信息模塊由公告和消息提醒組成。管理員通過(guò)服務(wù)端發(fā)起公告，公告內(nèi)容會(huì)在巡檢端主頁(yè)顯示，實(shí)現(xiàn)緊急情況的及時(shí)下達(dá)；消息提醒是工單的提示，使維修人員及時(shí)了解維修任務(wù)，減少不必要的損失。

4.4? 數(shù)據(jù)資料模塊

數(shù)據(jù)資料是對(duì)設(shè)備信息手冊(cè)、維修手冊(cè)、風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)、技能培訓(xùn)手冊(cè)等的歸檔，包括對(duì)變頻設(shè)備的使用、常見(jiàn)故障處理、濾池管理、電氣常識(shí)、水量計(jì)量、水質(zhì)檢測(cè)，為工作人員在工作過(guò)程中提供更加便捷的查詢資料的途徑，有利于工作者更科學(xué)的決策，應(yīng)對(duì)異常狀況。

4.5? 交班、接班模塊

交接、接班模塊是對(duì)巡檢人員工作交接的記錄，可使工作透明化。對(duì)巡檢人員進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，記錄所有巡檢人員的工作情況、出勤情況和工作狀態(tài)，包括工作計(jì)劃完成情況。接班人員到達(dá)接班地點(diǎn)后進(jìn)行接班，服務(wù)器記錄交接班人員的操作信息。

5? 基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用

不同水廠根據(jù)其不同供水量的要求，設(shè)置的工藝環(huán)節(jié)、工藝設(shè)備、工藝參數(shù)和監(jiān)管體制也不盡相同，例如：一個(gè)水泵設(shè)備如出現(xiàn)異常情況，先要分析產(chǎn)生異常的原因是機(jī)械故障還是供電故障，因此需要電氣工程師、機(jī)械工程師、運(yùn)行班組人員同時(shí)到場(chǎng)解決問(wèn)題，耗費(fèi)大量人力物力。基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)，集日常巡檢、工單管理、信息模塊、數(shù)據(jù)資料模塊和交接班模塊等于一體，可有效解決巡檢工作量大、巡檢工作繁雜的問(wèn)題，節(jié)省人力物力，最大程度監(jiān)控和預(yù)防設(shè)備故障，并及時(shí)反饋工藝、設(shè)備運(yùn)行信息，切實(shí)有效地提高水廠工作效率，從而大大提高水廠的安全和運(yùn)營(yíng)保障。綜上，系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)。

5.1? 云物聯(lián)模塊保障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確可靠

水廠設(shè)備和工藝等數(shù)據(jù)信息對(duì)后面的工藝環(huán)節(jié)和整廠的全流程管理起到至關(guān)重要的作用，需要確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性，利用云物聯(lián)模塊搭建了智能終端和可視化應(yīng)用的橋梁，云物聯(lián)模塊由云服務(wù)器、移動(dòng)巡檢APP、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器組成，實(shí)現(xiàn)了終端監(jiān)測(cè)模塊數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、分析、顯示，通過(guò)應(yīng)用層可視化界面預(yù)警預(yù)報(bào)異常信息，不同角色人員可以看到與自己相關(guān)的業(yè)務(wù)信息。

5.2? 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化全流程巡檢體系

云物聯(lián)模塊和巡檢APP的開(kāi)發(fā)，可以根據(jù)不同角色和巡檢規(guī)劃設(shè)置巡檢路線和巡檢內(nèi)容，巡檢記錄可通過(guò)圖片和語(yǔ)言記錄，后期進(jìn)行識(shí)別后方便查詢和檢索，并提供了水廠構(gòu)筑物和設(shè)備的可視化巡檢記錄。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)有效彌補(bǔ)了人工巡檢方式的不足，采用的技術(shù)都是開(kāi)源性的，每個(gè)功能都具有可循環(huán)性，降低了軟件開(kāi)發(fā)的周期。

同時(shí)，在巡檢設(shè)備時(shí)如發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，還可直接跳轉(zhuǎn)生成工單，并對(duì)處理工單人員發(fā)出同步提醒。這些功能直接設(shè)置到手機(jī)端APP中，操作簡(jiǎn)便易懂。因此巡檢流程不僅實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)操作，也幫助水廠運(yùn)營(yíng)管理人員形成了規(guī)范性操作習(xí)慣。

5.3? 全面感知及時(shí)預(yù)警

基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)、日常巡檢全面感知整廠的工藝、設(shè)備、人員信息。巡檢人員通過(guò)二維碼、NFC標(biāo)簽打開(kāi)設(shè)備巡檢頁(yè)面，通過(guò)圖片、語(yǔ)言上傳記錄故障設(shè)備，自動(dòng)調(diào)用工單管理中新增的功能，定位到設(shè)備點(diǎn)及設(shè)備參數(shù)，為不同角色人員定點(diǎn)、突出排查提供了便利，減少了巡檢工作量；異常信息同步到云物聯(lián)服務(wù)器中，應(yīng)用層可視化界面同步預(yù)警異常。

6? 結(jié)? 論

基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)以供水生產(chǎn)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)監(jiān)控需求和現(xiàn)有信息化情況進(jìn)行了充分調(diào)研，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蚌埠區(qū)域供水環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為管理者提供參考指標(biāo)，為蚌埠區(qū)域供水安全和快速預(yù)警監(jiān)測(cè)提供有效的依據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)用Spring Boot、Redis技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水廠管理、構(gòu)筑物管理、數(shù)據(jù)配置、文件管理等六個(gè)功能。通過(guò)系統(tǒng)可以集中查看所有的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息，查看具體設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及維修信息，查看水廠的音頻、視頻資料信息，并可以方便地進(jìn)行查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)。為企業(yè)巡回檢查制度的落實(shí)及資源管理提供了技術(shù)上的保障及手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢作業(yè)人員的實(shí)時(shí)監(jiān)管，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)、盤(pán)點(diǎn)、檢查等多項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，助推各項(xiàng)制度的落實(shí)，助力管理責(zé)任的明確，從而降低設(shè)備故障率，提高供水可靠性，使得供水安全得到保障。

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作者簡(jiǎn)介：陳斌（2001—），男，漢族，安徽合肥人，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程與設(shè)計(jì)、軟件工程；通訊作者：黃凱寧（1982—），女，漢族，黑龍江鶴崗人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、物聯(lián)網(wǎng)工程；林金玉（2003—），

女，漢族，安徽安慶人，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程與設(shè)計(jì)、軟件工程；徐嬌嬌（2003—），女，漢族，安徽六安人，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程與設(shè)計(jì)、軟件工程。

收稿日期：2023-04-16

基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2020A0743）；2021安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目（2021jyxm0908）；2021年安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202111305066）