论城市供水水质管理信息化

◎ 郑州市自来水总公司 尹建四

【关键字】城市供水 水质管理 信息化

水是生命之源，提供充足、洁净的饮用水不仅对公众健康是必需的。城市供水是城市命脉，它为城市的生产、生活提供必需的条件，也是维持经济高速发展、建立和谐社会必不可少的条件。我国水环境及城市饮用水源污染状况日益加重，城市突发性水质污染事件的发生频率日益增多。据住房和城乡建设部城市供水水质监测中心的统计，从2002到2005年，全国36个重点城市（直辖市、省会城市、计划单列市）的地表水原水样品中，样品合格率分别为33.87%、27.79%、29.69%和26.34%。总体上来看，样品合格率呈现出下降趋势。可见，饮用水水质不容乐观，我国城市给水状况不理想，缺乏保障，供水水质和水量的安全性及稳定性有待提高。在环境、水资源日益恶化的同时，人民群众生活水平和安全健康意识的不断提高，人们对也城市供水水质提出了更高的要求，人民对食用水的要求也从过去要求“有水食、有水用”阶段发展到现在要求“用优质水、用放心水”阶段，从饮用水水质标准的不断提高可以直接反应出来。我国从2005年6月1日起实施的《城市供水水质标准)))(CJ/T 206-2005)与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-85)相比，对供水水质保障的系统性做出了明确规定，水质评价点一改原国标的“水厂出厂水”为“龙头水。而自2007年7月1日起实施的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749一一2006)中，将原标准的35项增至106项，并对原标准35项指标中的8项进行了修订。这就要求严格控制从原水到制水厂经管网到用户水龙头的各个环节，以保障用户的自来水水质，对城市供水水质工作的管理提出了更高要求。加强城市供水水质安全性管理和技术研究，构建城市供水水源、水质处理和管网运行的多级安全保障体系就显得十分重要。

对于传统的供水水质管理工作而言，供水水质信息化是一个全新的概念，是一个新鲜事物。从利用计算机替代人工对水质化验数据进行录入统计到对水质数据的在线自动采集，以及对水质数据进行深层挖掘、分析、建模、预测，应该说都是一种进步。然而，从供水水质信息化的角度来思考，就远不止这些，我们能够去憧憬城市供水水质管理的科学化、规范化与水质工作的现代化和高效率，去追求、利用、发挥和挖掘水质数据的价值。但是如何理解城市供水水质信息化的真正内涵，如何实现供水水质信息化，如何使水质数据有序、可靠的数字化，如何利用、发挥好水质数据的作用以及如何挖掘水质数据的价值，在当今复杂的外部环境下，为提供“优质、优量”的城市饮用水水质做好保障，是我们当前需要研究和探讨的主要问题。

对于城市供水水质管理信息化我们可以从以下几个方面来认识：

1、城市水质管理信息化内涵

城市供水水质管理信息化是城市供水信息化、现代化战略的重要组成部分，是城市供水水质管理发展的必然趋势和高级阶段，是信息知识时代水质管理工作的主要表现形式，是城市供水信息化建设的重要内容和组成部分，是水质管理工作的重点从以化验、分析为中心向以信息管理为中心的延伸、扩展，也是工作方式的根本性转变和提升，是水质管理科学化、规范化、流程化、精细化、电子化、网络化、动态实施化和现代化的重要方式。

2、定义

供水水质管理的信息化实际上可以从两个方面来看：一是现代管理和信息化思想在供水水质管理工作中相融合而形成的应用模式；二是实现这一用模式的具体实现技术或平台。

就当前通常意义上的理解，现代城市供水水质化验管理信息化建设是供水水质综合管理的一种理念、方法、技术和整体解决方案。它是在一个系统平台中管理和整合城市供水系统中的各种水质化验数据、信息和对象。 表现形式是以水质检测中心化验室、水质在线监测仪表、各制（源）水厂化验室为管理对象，在网络通信技术、计算机信息技术、数据存储分析技术的支撑下，借助分析检测技术、仪器仪表技术和现代管理思想组成的一个开放的分布式城市供水水质管理系统（平台），以采集、录入、处理、分析、检查、判定、预警、存储、传输和共享管理对象产生的各种水质化验数据为核心，同时实现对水质化验相关业务流程、人员、材料设备、技术方法、资料档案等资源的综合管理，并与城市供水的其它信息管理系统和对象进行协同和数据交换。

3、目标

城市供水水质管理信息化的建设一般来讲应制定一个具有战略发展指导意义又适合自身实际情况目标，但时代的前进，信息技术的高速发展，其实现的目标也应该是与时俱进的。就目前城市供水水质管理的实际工作来讲，应该力争实现以下三个目标：

（1）数据信息化

城市供水中的水质化验数据不同于其它数据信息，它是水质保证的关键，也不同于其它行业的化验数据它具有及时性、连续性、反馈性和水质管理指导性。它的作用是提供准确可靠的监测数据和检测结果，通过分析、预测从而对制供水全过程实施产前指导、产中控制、产后监督，并为城市供水的管理、科研、决策提供依据，在制供水流程中占有重要地位。这样自然要对检测数据的可信度提出要求，因为任何一个错误的检测数据或结果都会带来不可估量的损失。把制供水水质化验数据、监测数据和水质相关数据等，都以一定的数据格式自动或人工录入存储到计算机系统中，以数字形式保存起来，可以随时查询，并可以通过网络实现数字化信息的传输。数据信息化，涉及计算机、网络、数据库等硬件设施和软件环境，设计一系列的标准、规范。应该说，数据信息化是水质信息化的基础，是最基本的。

图3 供水水质管理信息化构成图

（2）流程信息化

把城市供水水质管理工作中已经规范的一些优化业务流程，以软件程序的方式固化下来，使得流程所涉及岗位的工作更加规范高效，最大限度的减少人为工作的随意性，变“想当然”为“走流程”，同时也保证了水质数据的正确性和可靠性。

（3）决策信息化

这是城市供水水质管理信息化建设的最高境界。对供水水质管理工作的科学正确决策，主要源于对水质信息的准确、及时把握。无可否认在一定情况下，数据和流程信息化目标的实现可以大大增强城市供水管理者的决策能力。但除此之外，在很多情况下，借助水质模型、数据仓库和OLAP技术等对各种水质数据进行科学的加工处理，以形成对决策有重要参考价值的信息。如水质变化预测预警、管网水质模拟等，就是依靠对水质数据建立数学模型，在计算机中进行计算的结果，科学性大大提高、成效十分明显，是传统的人工数据处理方式所难以达到的。

4、建设内容

结合城市供水信息化建设，供水水质管理信息化通常应包括：信息技术策略、信息技术架构和信息技术管理三个层面的内容，如图1所示。

在这个信息化内容框架中可以看信息技术管理和中部的信息技术架构两个层面的内容是最多的，也是日常工作中量最大的，习惯上把这部分工作在进步划分为信息基础建设、应用系统建设、运行维护管理、标准化建设和组织建设等。

（1）基础设施建设

就当前通常意义上来讲，供水水质管理信息化建设基础设施通常是指计算机、网络和智能化设备等硬件设备及其相关支撑软件。信息化基础设施是进行信息化建设的物质基础，是不缺少的。从某种角度来讲，正是以计算机、网络为核心的这些基础设置，集中体现和支撑着当代信息技术的发展水平。

（2）应用系统建设

的内容。这是水质管理信息化建设的基础。

中间一层称为生产执行层（MES，manufacturing executives system）。这一层面的主要包括：水质管理业务流程执行，水质质量控制，水质数据实时监控，水质变化预报预警，水质报告报表生成，水质数据的统计分析等内容。本层具有承上启下的作用，是水质管理信息化建设的关键环节。

最顶层叫做管理决策层。这个一层面以水质决策支持为核心，主要内容为：水质建模，水质评价，水质分析，水质数据仓库，OLAP（联机分析处理），水质工作管理（包括人员、设备仪表、计划等）等。

针对不同的具体情况，具体建设的内容可能不同，但基本上都可以按上述三层结构进行梳理。建立这种层次概念，就能够在建设实践中较好的开展工作，就能够较正确的处理供水水质信息化建设中所面临的各种问题，分清问题的轻重缓急。

（3）运行维护管理

供水水质管理信息化应用系统是指在其基础设施的基础上所针对业务应用所运行软硬件系统，是信息化建设的重要内容，在建设上大体可按三层部署，如图2所示。

第一层，过程控制层（PSC，process contol system）。主要有供水管网、制水工艺点水质在线监测系统对水质数据的采集、管理，水质监测中心化验室和各制（源）水厂化验室的水质化验室信息管理系统，以及制供水水质相关数据的地自动采集，都属于这一层

系统运行维护管理是保证信息系统为业务工作提供连续、稳定、可靠、安全支撑服务的技术与管理体系的总称。主要内容包括：故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和评估考核管理等五部分。系统投入运行后要有效运行，达到预期的效果，需要有持续有力的系统运行维护保障体系，应将系统运行维护管理从战略的高度给予重视，不仅关注信息系统的建设，更应关注运行维护面管理体系的建设。

（4）标准化建设

信息化标准建设的主要内容主要包括标准化策略、标准体系、标准化组织与管理和标准化管理平台建设四个层面的内容。它是供水水质管理信息化建设的基础之一，是实现信息系统集成、数据交换、数据共享和消除“信息孤岛”的重要保证。

（5）组织建设

信息化组织建设包括机构建设、队伍建设、制度建设三大部分内容，它是供水水质信息管理化建设的重要组成部分。做好组织建设工作，使顺利推进城市供水水质管理信息化建设的组织保证。

5、组成和对象

城市供水水质管理信息化不单纯的是指某个应用系统的建设的结果，而是一项系统工程，一个体系，如图3所示。它是通过计算机网络和通信网络，将城市供水水质管理中的水质检测中心化验室、各制（源）水厂化验室、水质在线监测仪器仪表等水质管理对象相组合，并由其产生的原水水质数据、水厂生产工艺水质数据、管网输配水质数据为核心，对水质信息数据和业务进行全方位管理的一个系统平台。

从图3可以看到，供水水质管理的对象是信息化建设的主要部分，是信息技术的应用实施主体，有多个部分组成。结合供水水质管理信息化建设的对象和组成结构，可以从以下三方面来理解：

（1）从系统主体方面

1）水质监测中心化验室，负责城市供水水质管理，原水、出厂水水质监测，管网水质监测和承担国家城市供水水质监测网下达的行政监督、监测等各项任务及外委水样化验；

2）各制（原）水厂化验室，负责本厂原水、制水工艺点和出厂水的水质化验分析、监测、水质控制和管理工作；

3）水质在线监测仪器仪表，包括原水、制水工艺点、出厂水、管网（含二次供水）等几部分的水质在线自动监测仪表，能实现水质的远程实时连续自动监测，以达到及时掌握水质状况、预警预报水质变化的目的。

（2）从数据方面

1）原水水质数据，包括原水在线监测仪表数据和原水厂水质化验室人工检测数据；

2）制水厂生产工艺点和出厂水水质数据，包括制水厂各在线监测仪表数据、制水厂水质化验室人工化验检测数据和水质监测中心的出厂水检测数据；

3）管网输配水质数据，包括管网在线监测仪表数据和水质监测中心人工检测数据。

（3）从系统的角度

1）供水水质信息综合平台，是对城市供水中水质数据信息的集成应用，它通过计算机、网络、数据采集技术及应用水质分析、建模、评价技术和数据仓库，OLAP技术，对中心水质化验室数据、各制（原）水厂水质化验室数据、自控在线监测数据等水质信息数据进行全方位管理的一个开放的分布式体系，是连接各水质工作相关部门的一个共享性、开放性的应用系统平台；

2）供水水质在线自动监测系统，是对制（原）水水质和出厂水、管网水质动态管理的重要手段，它以在线水质分析仪器为核心，运用现在计算机应用技术、通信网络技术、传感器技术、自动测量控制技术以及相关的专用分析软件等所组成的一个综合性的系统体系，能连续、及时、高效的在线监测水质变化，提升对水质监控和管理水平；

3）供水水质化验室信息管理系统（LIMS），是计算机技术、管理科学与分析技术结合的产物，是应用于检测、分析实验室各类信息管理的网络化系统，是对实验室的高校和科学运作以及数据信息的保存、交流和加工提供的平台，是对实验室工作各个环节进行定量化管理的应用系统；

4）供水水质建模，在水质监测数据的基础上，建立数学模型，利用计算机模拟和预测水质参数和某种污染物质在管网中随时间、空间的分布，或者某种水质参数产生变化的机理。

采用信息技术促进城市供水的水质和水质管理的水平，尽可能采用实时采集和信息处理，增强决策和处理突发事件的有效性，将成为城市供水水质管理的必由之路。供水水质信息化是提高供水水质，提高工作效率之根本。只有采用现代计算机及信息技术，才能把城市供水的水质和水质管理提高到一个新的层次。建立高效的城市供水水质数据采集、检测、监测、管理的网络和系统平台，达到及时掌握水质状况、信息，快速有效的处理、分析数据，提高水质预警、预报的速度，对水质变化作出快速反应和处理速度，将成为城市供水水质管理的必然发展和趋势，也是现代城市供水管理自动化、信息化建设的重要环节和任务。