二次供水智慧運維管理系統的建設及應用

梁戰昌

廣西農村投資集團水務有限公司 廣西 南寧 530000

隨著城市二次供水監測系統的建成和逐步完善，以管網地理信息系統工作指令、客戶服務熱線工作指令、水表服務系統工作指令和計算機化維修與管理系統工作指令為基礎，經分析后，對來自不同系統的資料與資訊進行發掘與利用，整合并完善所提供的信息流程，為二次供水的運營和管理提供智慧化服務。

1 二次供水智慧運維管理系統

1.1 操縱感測系統

在市政二次供水管網中，必須采集如管網水壓、水質等多種實時數據，利用信息傳感、定位、通訊等技術，實現對二次供水系統的高效處理。控制系統以實現對供水系統的實時監測為主要目的，采用高級控制方式，確保二次供水系統的流程合理性，能夠有效地優化控制程序，且有關的工藝并不會帶來明顯的能源消耗[1]。該智能供水控制系統能夠實現遠距離故障的分析、處理，并可以引導現場操作者進行故障處理，提高工作效率。另外，二次供水主要系統還需要對其進行合理的優化，以降低運行費用，減少材料費用支出。

1.2 共享系統

智慧城市的二次供水系統包含了大量的數據，并且分布很廣。數據信息是一種相互促進的關系，這對于企業、社會、經濟的發展都是非常有價值的。當數據的信息量非常分散時，普通人很難理解，要使人們對供水工業得到清楚的了解，并不斷地給予關注，那么，我們就得充分利用云計算、物聯網之類的技術，實現對多源復雜數據的存儲、計算與分析。

2 二次供水智慧運維管理系統的建設目標

這個平臺旨在把先進的管理理念、方法和手段與企業管理相結合，構建出物流和信息流的融合，對各種管理流程進行進一步的規范，從而達到精細化管理的目的，確保水供應安全，更好地實現節能增效，提高企業形象，提高職工自身素質，使公司的水供應更加有效率。

2.1 網絡運營過程精益管理模式的建立

圖1 系統結構

圖2 泵房監控管理平臺

2.2 為企業開展多種經營活動提供支持

為適應信息化的企業管理方式、明確企業智能與自動化的發展動向，平臺應該具有先進的性能；供水企業要充分利用其產業、規模等方面的優勢，對其進行合理、高效的整合與分配，以達到資源的共享，并以信息化的方式強化其業務協同；企業要利用信息技術，高效地管理好每一個部門，加強財務，人才，產業鏈等方面的合作，同時要構建完善的考核機制。

2.3 強化控制預防操作、質量和安全風險

確保泵站的實際安全性和可控；保證信息，網絡，數據庫，應用等的安全性和可控性。建立適當的資訊系統架構與技術標準，確保信息化建設符合總體規劃和技術標準；保證系統在將來的開發過程中能夠兼容其他軟件，并且能夠和第三方進行關鍵信息的交流。實現對供水系統、水質、水量、壓力等各環節的綜合監控和科學調度[2]。

3 二次供水智慧運維管理系統建設總體架構

3.1 方案設計理念

1）按照無人值班，少人值守的要求，以“安全可靠，技術先進，經濟實用”為基準，開展平臺的總體設計。2）在泵房設備和管理平臺之間的通信失效時，可提供一種重新傳輸的能力，以保證在網絡發生故障時，資料不會因網絡故障而遺失。3）在考慮到運維管理系統的安全性的前提下，本系統可以實現對監控對象的遠程實時采集與監控。使用下發控制功能后，必須簽署一項安全協定，分清責任。4）公司的快速發展要與該體系的構成和設備的選型相適應，并采用目前業界最先進的計算機技術。5）采用完全分散的開放系統，便于軟件擴展，硬件擴展。采用結構化的分析與設計方式，使得該系統具有較強的可擴展性。6）通過本系統的開發，實現對二次供水泵房的有效監測與管理，保證二次供水泵站的安全、穩定、可靠的運行。7）確定系統技術計劃的目標，在此基礎上，對各模塊之間進行信息交互的可行性分析。8）對平臺采集端子的可靠性進行詳細說明，計算機輔助設計的合理性，系統性能的優化，移動端的支持度等多個方面。

3.2 系統組成

該系統主要由監控中心，網絡傳輸，泵房站系統，現場傳感器，監控錄像，門等幾個部分構成。傳感器實現了對進、出水壓力、流量、水位、泵的工作狀態、功率、余氯、濁度等參數的采集。監控中心主要對泵站內各設備進行起停、開關、傳感器數據采集和故障報警等遠程監控。網絡傳輸將現場傳感與控制器（PLC）連接到網關或工業控制計算機。傳輸網負責數據的傳輸和發布控制指令，并且可以通過有線和無線兩種方法來控制，或兩種方法組合控制。現場傳感器系統由工業 Internet網關與公用網中的數據收集層相連，完成對整個泵站系統的數據收集、信息匯總、控制命令輸出等功能。此外，還為第三方提供了一個標準的接口。數據處理層主要完成數據的清理、處理和存儲工作；監控錄像系統采用了局部存儲的方法，將局部的視頻信號保存到硬盤中。利用該系統中的視頻監測模塊，實現了對該系統的遠程監測。協助保安完成燈光和錄像的聯接，以及對進出泵房人員的管理；閘板可實現歷史數據的實時顯示。各個子系統之間的協作，才能確保智慧水運營與管理系統的整體安全性、可靠和有效的操作。

4 系統功能描述

在城市二次供水工程中，對城市二次供水系統進行了遠程監控與調度。隨著二次供水系統的建設和運營水平的不斷提升，用戶對系統的運營和管理服務的要求越來越高，目前的集中式監測平臺體系結構已經不能適應二次供水系統的建設需要。有必要建立更智能的管理平臺，也就是多功能一體化的二次水供應與維修管理平臺[3]。

4.1 設計思路

基于“集中監視，分散控制”的管理模式，建立一種先進、可靠、高效、安全、易擴充的中央監視系統，實現對水泵、變頻調速裝置的遠程數據采集與控制，對水泵故障及成因的實時評價，實現全天候實時監測，便于實時監測，及時檢查出故障問題，減少人工檢驗，提高生產效率，確保用戶設備正常運轉。

4.2 系統示意

物聯網系統中智能網關是一個非常重要的組成部分。智能網關的主要任務是采集現場的數據，現場自動調節，水槽自動控制與儲存，備用供水控制，終端管道爆破預報，安全聯鎖裝置，預警水質，工業加密系統。

根據2006～2016年的水質監測數據，通過計算所選評價因子的年均內梅羅綜合污染指數，并與相應的分級標準進行對比，對該水庫的水質質量狀況進行評價，結果見表3。

4.3 系統網絡

本系統支持多種網絡傳送，其中包含(但不局限于）ADSL一般撥號寬帶(private network transfer width）、專用網絡專線(presented networktransmission）、虛擬 VPN專線(virtual position video）、移動撥號 VPDN、4 G/5 G網絡等。

4.4 系統功能

4.4.1 數據采集與控制

數據采集與控制中的切換信號采用被動式接觸信號，模擬信號采用4～20毫安的模擬信號。

4.4.2 冗余控制

智能網關具有可編程邏輯控制功能。智聯網關偵測到PLC或逆變器出現異常，從而造成了對供水邏輯的控制不能正常進行，引發供水危機之后，智能網關會自動切換至安全冗余的供水邏輯，接手對異常 PLC或逆變器的水供應，并向平臺發出最高等級的警告。

4.4.3 安防聯動

當門正常打開時，啟動門鎖，狀態反饋訊號與開門訊號一致。平臺記錄開門情況[4]。若門沒有被正常開啟，如被強行開啟，而門鎖沒有開啟，該狀態信號與該門狀態信號不相符。當有人擅自闖入時，這個平臺會自動報警，并且會彈出一個視頻畫面。

4.4.4 錯峰調蓄自動控制

從水箱的水位資料及水箱進水的基礎管徑中，推算出水箱所需要的蓄水時間。最大負荷控制主要是在最大負荷出現前，對閥門進行自動開閉。這一切都是通過智聯網關在水泵房中實現的，實現了對現場的自動化管理。

4.4.5 末端管網爆管預測

用小區漏損監測方法可以對小區漏損進行定量分析，但是目前還不能準確識別出低泄露量不大的新增泄露點。

4.4.6 環境異常聯動

環境監控包含但不限于溫度，濕度，煙檢測器，火檢測器，水檢測器等等。在復雜多變的工作環境下，智聯網關實現了對傳感信息的實時處理，并將其應用到實際生產中。比如，若水泵房內的溫、濕度超出一定范圍，智聯就會根據邏輯匹配，將水泵房內的風機、除濕器、乃至空氣調節等信息，反饋給水泵房主控室。比如，水泵房內的水管突然爆裂，或者水箱出現大面積的溢出，都會引起水災報警信號的異常。智聯門根據邏輯指令，切斷裝置的供電，啟動污水泵的排泄，并將異常情況匯報給平臺。

5 智慧運維管理系統在二次供水運維管理中的應用對策

5.1 子站運行監控

子站是指泵站的自控系統，其主要功能是以監測中心為主。可以從監測中心將水壓、水量、水質、用電量等數據上傳到數據庫中，對市政二次供水系統進行24小時集中監測，保證數據可以對可能的誤差進行提前分析和預測。同時，通過無線、光纖等技術，將二次供水系統在各地區的實時運行狀況和相關數據，及時上傳到監控中心，作為永久數據儲存，構成二次供水大數據庫。本項目將為城市規劃、科技研發等提供有力的數據支持，有利于積極推進智慧城市建設。

5.2 巡檢維護監控

為了確保供水安全、穩定，監控中心必須組建一支具有很強專業性的檢查和維修隊伍，來對子站進行檢查，以便能夠及時地將各類供水隱患排除掉。在運行過程中，加強監控中心的科學化管理，運用先進技術和方法，降低監督成本，在運行期間，要發揮 GPS跟蹤的優勢，制定計劃和指令。另外，還需要由專業化的市政二次水企業來實現對城市高層建筑及二次供水系統的社會管理，并將其劃分為不同的地域、不同的路段，每一支隊伍都有各自的職責范圍。每一位領導都要對本地區的區域網格進行檢查，在檢出故障問題后，立即與監控中心合作處理。

5.3 搶修救險指揮

在二次供水智慧運維管理系統的日常運作過程中，可針對各類突發事件的突發程度、重大程度，制定適當的緊急處置計劃，然后做一些緊急情況的排練，實現警告，預防的目標，這樣才能保證二次供水的安全、穩定。比如，在夏天的雨季和冬天的寒潮期，要跟氣象部門保持密切的合作關系，建立起一個聯絡機制，在最短的時間內，記錄該城市的降雨量和溫度變化情況，應加強監督責任，做好防寒減災工作，各部要圍繞一個統一的領導中心，提高管理警惕性，24小時為人民服務。根據工作的分工，網絡監控，技術預防等手段，保證供水的安全性和穩定性，并首先派出維修人員對其進行維修，以保證城市二次供水系統的穩定性。

5.4 公眾服務平臺

二次供水智慧運維管理系統的服務方法要有針對性，由原來的單一服務方法，向以網站、微博和微信為代表的多種服務方法進行轉變，以達到24小時服務的目的。在此基礎上，通過對二次供水智慧運維管理系統的維護，對停水時間、水質等信息進行分析。客戶服務部接到通知后，根據修理項目的需要，時刻監督工程進度，督促相關部門及時完成檢修工作，并在檢修完成后進行回訪，以做下一步的驗收。

5.5 建立水質檢測體系

二次供水運行與管理系統的設計，采用不同的水泵、水管等方式，實現二次供水管理的目的。在我國城鎮二次供水工程建設中，對二次供水工程建設最主要的優化措施就是建立一套水質檢測系統。水環境質量監控體系的建設，要堅持專業性、可行性和有效性的原則。在人力資源管理方面，對水務局、物業公司、業主等部門進行全面系統的管理，從而提高審計質量。另外，建立一套科學的技術體系，就是要合理地運用智能傳感設備、水處理系統等手段，并對現實中出現的水環境問題進行全面的評價與分析。

6 結語

綜上，利用智能運維管理平臺，我們能夠采集并分析二次供水泵房的有關資料，從而達到對二次供水泵房進行全方位的監控，并建立起一份運行管理文件，從而讓二次供水管理得到科學的規劃，減少管理費用，提升供水公司的應急能力，提升供水公司的服務品質。