城市供水信息系统开发与应用

徐廷云

(天津市滨海新区大港节约用水事务管理中心，天津 300270)

1 系统建设背景

以滨海新区大港为例，大港区域总面积1113.93km2，位于滨海新区南部，东临渤海，西与静海县接壤，南与河北省黄骅市为邻，北与津南、西青两区交界，境内有行洪河道3条，即子牙新河、独流减河、马厂减河(上段)，一、二级河流11条。区内以平原为主，中部有大港水库，陆地呈环状分布在水库四周。地势平坦，高差不大，平均海拔为2m(大沽高程)。区域内有海河等一、二级河流11条。

随着滨海新区被确定为中国北方经济中心，大港区域被确定为化工中心，以及百万吨乙烯、千万吨石油等一批重大项目的实施，同时大港区域供水具有多部门独立管辖、多水源、多水厂、多独立管网、多树状管网的“五多”特点，保障供水的可靠性、安全性和经济性已成为居民正常生活和企业正常运行的根本要求。

为保证城市供水工作的科学性，利用遥测、通信及计算机网络、物联网中间件、MIS平台、GIS平台、三维运行平台、BI分析平台、统计报表平台等多种技术手段，实现供水信息的采集、传输、处理、存储、管理、服务、应用和决策支持，支撑供水各项业务组织和应用，从而达到保障供水质量，提高供水管理工作可靠性的目的。

2 系统总体设计

“城市供水信息管理系统”是以提高供水管理能力、保障供水安全为出发点，通过互联的网络将各类传感器设备连接起来，运用物联网中间件技术对各类感知的信息数据按照业务需求和安全权限进行智能化的处理和分析，即把各类数据群按照资源目录进行归类、清洗、抽取，形成数据中心，进而建设基于数据中心的城市供水信息管理系统平台［1］。

2.1 系统总体架构

基于SOA(面向对象的服务)思想提出城市供水信息管理系统平台总体架构，见图1。从下至上在统一的标准、规范、安全保障下，分为五层架构设计，即:信息采集与传输、数据中心、技术支撑平台、通用工具集、业务应用系统平台;各层都以服务的方式接入企业服务总线，实现灵活构建、可拆可合［2］。

2.2 系统功能介绍

2.2.1信息监控系统

以GIS为平台，以简洁鲜明的图、文、声、像等方式对城市供水企业的各供水关键点的各项指标数据(压力、流量、pH值、浊度、余氯、水温、机柜状态)进行实时监测、数据分析和报警处理，当实时信息出现超警戒值或超设计值时，报警系统以红灯闪烁和声音等形式进行自动报警，提示工作人员采取应对措施。

图1 系统总体架构图

以MIS为平台，以简洁、明了的图表方式，方便快捷地查询各类实时的和历史的压力、流量、pH值、浊度、余氯、水温、机柜状态等数据信息，并可以根据各种情况进行动态分析，便于工作人员实时了解数据信息演进变化情况，见图2。

2.2.2 综合分析系统

运用物联网中间件技术构建以支持多层次数据应用的云计算数据中心［3］，以BI分析为平台，对水源、供水、用水的供水管理业务应用进行不同类型、不同维度的综合分析和评价，为领导相关决策提供数据分析支持。

供水量分析:按照年、月、供水类型等不同维度对区域供水情况进行分析，对于分析结果以比例图的方式展示出来，可以一目了然的看到当年每个供水水源、供水系统、供水企业的供水比例情况。

区域综合分析:采用水源、供水、用水多维度结合的方式，对区域的整体供水情况进行分析。

水质分析:采用报表的方式，对水质数据进行分析，对于各供水企业的水质超标情况进行统计分析。

2.2.3 日常管理系统

以MIS为平台，管理各类供水基础信息、预案信息以及水质检查文件信息，并将信息以图、文等方式进行展示，为供水管理提供全面、详细、准确的基础信息。

2.3 系统特点

图2 信息监控图

(1)面向SOA的系统架构。SOA是基于开放的Internet标准和协议、支持对应用程序或应用程序组件进行描述、发布、发现和使用的一种应用架构。SOA支持将可重用的数据应用作为应用服务或功能进行单独开发集成，并可以在需要时通过网络访问这些服务或功能。通过SOA，开发者可以对不同的服务或功能进行组合以完成一系列的业务逻辑与展现，最终可让用户像使用本地桌面业务组件一样方便地调用服务或功能等各种资源。

(2)物联网应用统一信息建模技术。在物联网应用中，由于感知设备厂家的不同导致感知数据模型各异，所以统一数据模型和规范传感服务至关重要。统一信息建模技术包括研究管理感知信息和感知设备信息的服务机制和研究支持条件过滤功能和数据单位转换功能的传感器告警机制，以解决信息建模不统一、应用服务不规范导致的信息孤立、复用度低等问题。

(3)集水网关键点监控、图形定位和可视化于一体的信息服务。为支撑含水网监控、图形定位和可视化在内的水网多样性应用，需要对水网各类任务进行抽象分析和分解，形成“原子”级任务，并实现各类任务的协同工作。由于智能水网应用多种多样，数据类型各异，业务架构也不尽相同，抽取各类业务的共性，并规划各类任务部署是本项目的一个关键。

3 城市供水信息管理系统在区域供水管理的应用

城市供水信息管理系统的建设为大港区域供水管理提供了切实可行的依据，对彻底解决大港供水安全问题，推动大港区域经济社会持续稳定的发展有较大的实用价值。

3.1 保障供水安全

系统已经成为区域城市安全供水保障体系的重要组成部分。系统从供水水源和水厂运行环节予以充分考虑，从水质、水压合格和水量满足需求及水源保证等几个方面加强了供水安全保障需要。

3.2 提高供水管理水平

系统从提高城市供水管理水平，从使城市供水满足经济发展和人民生活水平提高的需要，保障城市居民每时每刻都能用上健康的生活饮用水。对于人民群众的生活质量和促进城市经济社会的全面发展具有重要作用。

3.3 改善供水服务

系统在提高水质、保证水量、水压合格等安全供水的同时，着眼于提高服务意识，充分体现“以人为本”的服务理念，实现供水服务的人性化、智能化和现代化，提升整个供水行业的服务水平。

4 结语

利用互联网技术、物联网技术、云计算平台，建设城市供水信息管理系统，采集供水关键点的流量、压力、水质等数据，在互联网上进行信息通讯，实施对水厂和供水管网的实时监测。通过对采集数据的监测、汇总和统计分析，直观了解整个供水系统的运行状态，及时发现供水故障，保障供水质量，提高供水效率，达到保障供水安全、提升供水管理水平、改善供水服务的目的。

［1］张基温，王一平．信息系统开发案例(第1辑)［M］．北京:清华大学出版社，1999．

［2］牛力．政务信息资源“云服务”整合模式研究［J］．情报杂志，2012，32(1):160-163．

［3］庄嘉．美国云计算发展战略［J］．全球科技经济战略，2012，27(5):26-32．