城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)中智慧水務云平臺的應用研究

趙宇

深圳市深水龍華水務有限公司 廣東 深圳 518000

引言

“智慧水務”云平臺是在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等先進信息技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的一個新的水綜合管理生態(tài)系統(tǒng)，目前，我國正在加速推進智慧城市的建設，伴隨著網(wǎng)絡、信息技術(shù)的快速發(fā)展，“智慧水務”的出現(xiàn)給城市供水企業(yè)帶來了巨大的沖擊。文章對“云平臺”概念進行了闡述，探討了“云平臺”對“智慧水務”的重要意義，并對其在“智慧水務”中的具體應用進行了探討，并對其優(yōu)勢進行了剖析。

1 智慧水務云平臺的相關概述

1.1 智慧水務云平臺

智慧水務云平臺就是以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎，創(chuàng)建一個集水源調(diào)度，設備健康，水費征收為一體的集中化平臺，它將原本分散的信息整合到一起，讓人們可以更直觀的了解到供水信息，并使用基于云計算的SaaS管理模式來向城市供水，使供水企業(yè)的管理體系得以健全。

1.2 智慧水務的核心理念

智慧水務是水務行業(yè)的技術(shù)革命。將信息化技術(shù)應用于自來水公司，打破了傳統(tǒng)的管理模式，使整個管理體系更加科學、高效、智能化。“傳感”是智慧水務系統(tǒng)的重要組成部分，它是將各種傳感器連接到網(wǎng)絡上，并與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，從而構(gòu)成智慧水務系統(tǒng)。

傳感器能夠采集到海量的實時信息，利用網(wǎng)絡將其顯示出來，從而構(gòu)建出智慧供水系統(tǒng)的核心；所謂“智能化”，就是水廠采用先進的數(shù)據(jù)處理模式或軟件，通過計算機等儀器，對這些數(shù)據(jù)進行處理、篩選、分析，使之成為一種可供選擇的數(shù)據(jù)，從而提高水廠的經(jīng)營與決策水平[1]。“輔助”是指在水處理流程中，各個環(huán)節(jié)間相互協(xié)作的關系，它能將水處理流程有機地、理性地結(jié)合起來，從而大幅提升水處理流程、數(shù)據(jù)處理和管理決策的效能。

1.3 智慧水務國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國水利信息化的整體發(fā)展可分為3個層次，即自動化、數(shù)字化、智能化。目前，我國的水利信息化正在由“數(shù)字化”階段過渡到“智能化”階段[2]。

一是自動化階段：該階段目的是實現(xiàn)水業(yè)基本信息的自動收集，逐步實現(xiàn)對閥門、泵站和污水處理流程等的自動控制，提升水業(yè)中與水業(yè)有關的數(shù)據(jù)（水質(zhì)、水壓和流量）的自動監(jiān)控。

二是數(shù)字化階段：這一階段的重點是建立信息系統(tǒng)，運用無線傳感器網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和3G網(wǎng)絡來建立業(yè)務系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，對信息的存儲、查詢和跟蹤的效率進行了極大的提升，從而使行政辦公室和業(yè)務管理的初步信息化得以實現(xiàn)。在這個時期，中國的大部分水資源都處于這種狀態(tài)。

三是智能化階段：在這個階段，利用數(shù)字化新興技術(shù)，并與實際的業(yè)務需求相結(jié)合，對數(shù)據(jù)挖掘和處理展開深入的工作，緊跟市場，隨需應變，進行智慧建設，智慧運營，推動商業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

然而，受基礎設施、管理體制等因素的制約，目前國內(nèi)外已有的智慧水務標準體系大都是以具體的水業(yè)務應用為基礎，而真正形成一套完整的標準體系的還不多。目前，很多行業(yè)的各層次企業(yè)、各部門都在積極探討建立智慧水務標準的設想。由于給水產(chǎn)業(yè)的高收益、高安全性等特點，使得在給水產(chǎn)業(yè)中的智能應用已經(jīng)比較成熟。以水為動力，水從生產(chǎn)到運輸，再到銷售，都是一個完整的全鏈條信息系統(tǒng)。

近年來，隨著人工智能、計算機等技術(shù)的迅速發(fā)展，人們不斷地研究和開發(fā)出多種智能優(yōu)化調(diào)度算法，從而實現(xiàn)了水資源的一體化調(diào)度。水源控制是依靠給水系統(tǒng)來實現(xiàn)的，而且在某種程度上也得到了一定的發(fā)展。近年來，隨著高海拔遙感、水環(huán)境模擬等技術(shù)的不斷進步，水體顏色解譯與智能調(diào)度分析已初步實現(xiàn)了在線的應用。相對于給水工程的清晰邊界，對給水工程的智能運用卻存在著諸多限制。由于地下管線狀況不明確，給水、排水資料嚴重缺失，目前國內(nèi)各類應用仍處于數(shù)據(jù)展示、業(yè)務互動的階段。而要實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，智能分析，輔助決策，則需要在幾個大中型城市擁有較強實力的市政投資和水務企業(yè)的共同參與下進行。

1.4 智慧水務云平臺技術(shù)的重要性

面向水務行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的發(fā)展趨勢，我們擬搭建一個面向海量數(shù)據(jù)采集、聚合、分析與服務的開放平臺，為水務行業(yè)提供服務，提升其服務水平，構(gòu)筑其生態(tài)體系。它的實質(zhì)是要建立一個準確、實時、高效的數(shù)據(jù)采集和連接系統(tǒng)，構(gòu)建出一個能夠存儲、集成、訪問、分析和管理的行業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展環(huán)境，實現(xiàn)行業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗和知識的建模、標準化、軟件化和復用，持續(xù)優(yōu)化研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、運營管理等資源的配置效率，最終構(gòu)建出一個資源富集、多方參與、合作共贏的水務產(chǎn)業(yè)協(xié)同進化新生態(tài)。

以新一代的數(shù)字化技術(shù)為支撐，融合水務集團多年來在行業(yè)中所積累的經(jīng)驗與技術(shù)，運用智能化經(jīng)營管理的思想，構(gòu)建了水務企業(yè)“智慧經(jīng)營”平臺，并在地方水務企業(yè)中構(gòu)建了“數(shù)字化”應用與規(guī)范化經(jīng)營系統(tǒng)，進一步提高了企業(yè)的經(jīng)營與管理水平[3]。在此基礎上，建立“全面感知，設備互聯(lián)，數(shù)字集成，智能預測”的智慧云平臺運行系統(tǒng)。

2 傳統(tǒng)水務管理平臺存在的問題

2.1 數(shù)據(jù)信息共享機制不完善

因為地理環(huán)境、水文氣象等方面的原因，導致了其服務對象的差異，這些地理信息及水文監(jiān)測部門并沒有建立一個統(tǒng)一的數(shù)字化信息共享平臺，而這也導致這些部門得到的數(shù)字信息無法共享，也無法幫助水務工作提供解決問題的舉措。

2.2 智能化技術(shù)普及不高

目前，我國城市供水信息化水平不高，但防汛信息化水平相對較高。為保障城市供水安全，各供水系統(tǒng)的信息化發(fā)展方面存在顯著差異。有一部分水利設施因為使用時間長已經(jīng)陳舊，出現(xiàn)瑕疵，而且由于人工智能發(fā)展未能很好普及，也無法適應智能水務平臺的發(fā)展。

3 智慧水務云平臺的創(chuàng)建

3.1 大數(shù)據(jù)決策平臺創(chuàng)建

充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)設備在水務系統(tǒng)中的作用，結(jié)合水務地理信息和費用支付服務平臺，獲取水務系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)。利用現(xiàn)代的數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建水務大數(shù)據(jù)管理平臺，將水務系統(tǒng)中的運行數(shù)據(jù)進行充分的挖掘，并以此數(shù)據(jù)為基礎生成具有現(xiàn)實意義的報告。利用這些水情資料，對水情資料進行存取與分析，實現(xiàn)了水情預報。而且為了避免居民出現(xiàn)更多的經(jīng)濟損失，水務管理平臺可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理，明確供水系統(tǒng)問題多發(fā)區(qū)，并依據(jù)此數(shù)據(jù)建立一套完備的應急預案，降低風險的發(fā)生。

3.2 水務云管理平臺建設

利用云計算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建出一個實現(xiàn)供水用戶綜合管理，水表數(shù)據(jù)遠程監(jiān)管為一體的水務終端管理平臺，而且為保證平臺安全，還將智能消防栓也錄入其中，保證平臺更加安全。同時，為了保證數(shù)字化智能終端之間的互聯(lián)互通，各種物聯(lián)網(wǎng)設備都要求有一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這個平臺是一個智能水務綜合管理平臺，他可以通過手機網(wǎng)絡與各種監(jiān)控設備相連接，從而實現(xiàn)對于各類水務信息的實時監(jiān)控，保證及時發(fā)現(xiàn)水務問題，保障居民生命財產(chǎn)安全。研究監(jiān)測的結(jié)果表明，系統(tǒng)可實現(xiàn)對流域水資源的最優(yōu)分配。而通過設立各類監(jiān)測站，能夠構(gòu)建出一個水綜合管理平臺，并將收集到的數(shù)據(jù)信息傳送給城市水務調(diào)度中心，幫助提升整個城市水務的管理能力。

3.3 水務繳費平臺建設

要建立一個以改善用戶服務為目的的水費支付管理平臺。在滿足供水公司正常供水轉(zhuǎn)寫、付款、招標等服務條件下，向用戶開通網(wǎng)上支付服務，并可選擇微信支付、支付寶支付、銀行支付等支付方式。其中，對水費進行統(tǒng)一管理是一個非常重要的環(huán)節(jié)。它能夠建立用戶的管理賬號，讓用戶實現(xiàn)對水務費用的繳納，并對繳納的費用形成一個賬務報表，對水費賬單等業(yè)務進行管理，對水費業(yè)務的數(shù)據(jù)信息進行多個維度的管理，并對這些數(shù)據(jù)展開統(tǒng)計和分析。

3.4 水務地理信息管理平臺創(chuàng)建

基于給水管網(wǎng)位置信息，可以建立一個供給水管網(wǎng)位置信息管理平臺，管理城市給水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測管網(wǎng)問題的發(fā)生，保證管網(wǎng)及時得到維修。通過對管網(wǎng)位置檢測，可以繪制管網(wǎng)電子地圖，實現(xiàn)對于水資源的調(diào)度，運用現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)對管網(wǎng)的檢測與數(shù)據(jù)的錄入，方便實現(xiàn)對供水設備的檢測及管道的數(shù)據(jù)查詢，及時查證供水系統(tǒng)的運行情況。通過對給水管網(wǎng)運行狀況的分析，得出了相應的結(jié)果，并通過圖表等方式向管理人員提供了相應的數(shù)據(jù)。同時，該系統(tǒng)還能為給水管線的緊急檢修提供精確的定位信息，為給水管線的檢修提供科學依據(jù)。

4 智慧水務云平臺建設效果分析

4.1 加強建設智慧性城市

在城市建設中，水務是一項非常重要的基礎設施。充分利用等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)對于供水系統(tǒng)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集，將供水數(shù)據(jù)采集完成后構(gòu)建水務管理平臺[4]。將供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中，對其進行處理和分析，并將其應用到供水系統(tǒng)中，從而能夠有效地監(jiān)控水源、水廠、供水等多個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的全生命周期管理。利用智能化的管理手段，為用戶提供個性化的、人性化的供水服務，構(gòu)建出一套科學的用水及水管理新系統(tǒng)。將供水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)平臺中，通過對數(shù)據(jù)的處理與分析，把這些數(shù)據(jù)運用到水務系統(tǒng)中，實現(xiàn)對各類水源地及水資源運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。達到對于水務系統(tǒng)整個運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，而且通過現(xiàn)代信息技術(shù)，可以實現(xiàn)對于用戶需求的個性化定制，實現(xiàn)供水系統(tǒng)的人性化服務，建立一套完備的供水服務新系統(tǒng)。

4.2 有助于節(jié)約水資源

城市供給水系統(tǒng)龐大而復雜，可能會出現(xiàn)各種問題而無法及時發(fā)現(xiàn)。在城市供水系統(tǒng)的運行過程中，如果出現(xiàn)管道破裂問題，可能會導致水資源的嚴重浪費，而通過數(shù)字化技術(shù)與地理信息技術(shù)的有機融合，可以及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)破裂問題，及時安排人員及時進行管網(wǎng)維修，將水資源的浪費降到最低，保證供水公司的基本收益。

5 智慧水務云平臺應用發(fā)展分析

創(chuàng)建一體化的智慧水務云平臺，實現(xiàn)對城市給水管理全流程的實時監(jiān)控，并為給水務系統(tǒng)等提供各類運行數(shù)據(jù)。智慧水務云平臺的建設，實現(xiàn)水務系統(tǒng)與信息化技術(shù)的深度融合，推動經(jīng)濟社會各個方面的信息化進程。我們要把信息共享和互聯(lián)互通作為切入點，促進物聯(lián)網(wǎng)相關產(chǎn)品的研究和應用，促進國家電子信息系統(tǒng)的建設，提升政府服務能力。在城市建設過程中，必須對水資源進行有效利用。智慧水務將最大程度推動供水公司服務能力的提升，提高他們的運行和工作效率，保證居民能夠及時獲取供水信息，推動社會健康發(fā)展。

6 結(jié)束語

構(gòu)建智慧水務云平臺，可以為水資源管理帶來方便，推動信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的深度融合，而物聯(lián)網(wǎng)終端監(jiān)控設備的使用，則可以為城市供水系統(tǒng)的科學管理提供保障，為智慧城市的建設打下堅實的基礎。借助智慧水務云平臺，能夠深度挖掘水、電、氣等數(shù)據(jù)，為城市供水的決策提供數(shù)據(jù)支持，防止發(fā)生嚴重的水源泄露事件，提升供水的效率和質(zhì)量。實現(xiàn)水文監(jiān)測、氣象和國土資源等信息的共享，為防洪減災和降低洪澇災害損失提供了科學依據(jù)。