基于物联网和云计算的“智慧供水”系统信息管理解决方案

郭立旺 刁选仁 栾 冰 / 青岛市海润自来水集团东部分公司

基于物联网和云计算的“智慧供水”系统信息管理解决方案

郭立旺 刁选仁 栾 冰 / 青岛市海润自来水集团东部分公司

通过射频识别技术、物联网技术、云计算技术等新一代信息技术，可以将水厂工程基础设施、供水管网基础设施、供水社区基础设施、地理基础设施等供水相关的基础设施连接起来，使其成为新一代的智慧化基础设施，使供水各领域、各系统之间的内在关系更为明确，实现全面感知、泛在互联、普适计算与融合应用。

智慧供水；信息管理

前言

目前现有城市供水系统还不够智慧，领导难以及时准确全面的掌握供水设施状况及能力，对于规划建设及应急处理的决策产生影响，管网漏失严重产销差居高不下，损失严重，爆管事件频发，危害人民生命财产安全，事故发现迟滞，维修困难扩大损失，改扩建周期长，无法适应城市高速发展，业务拓展和流程变更影响服务效率和质量，多个系统各自为政，扩展升级困难，中长期需求预测和规划困难，为此智慧供水系统建设急需进行。

一、智慧供水系统的定义

系统采用面向服务的体系架构（SOA），以服务的模式(WebService)对供水管理中所涉及到的业务进行全面的信息化建设及现有系统的整合，避免数据孤岛、信息孤岛、系统孤岛、服务孤岛。

根据供水业务需求 ，结合青岛水务实际情况 ，提出的一套解决实际问题 ，服务于生产、调度、应急指挥的综合服务体系。

二、智慧供水体系架构

1.现有的基础资源。

青岛水务现行的口径在40mm及以上水表采用智能水表，智能水表增强流量数据采集能力，不仅可以为水务行业带来丰富的潜在数据资产，未来还有可能与物业管理、配送系统、网络金融系统等平台进一步融合；在线水质预警系统以及智能化二次供水泵房的建立，为构建智慧水务发挥不可估量的作用。

2.感知层设备 。

感知层设备的构成

（1）流量采集：HydrINS 电磁插入式流量计、小口径电磁/超声波水表

①流量和水压同步测量。

②处理技术先进，即使在低流速的情况下也能达到高精确度，最低2cm/s的流速时精度为 1 mm/s 。

③自供电，解决现场拉电问题

④不停水连接安装。IP68防水

⑤提供专业GPRS数据记录仪，主记录包含 48,720条读数（根据要求可将内存扩展至 245,280 条读数。）

（2）压力采集

压力管理：

压力管理可以定义为“通过管理供水系统压力,使压力达到一个最适宜的服务水平。”即在确保充分、有效地满足合法使用和消耗的前提下，剔除或减少瞬间压力变化及不适宜的压力控制等级，减少不必要的压力和过压现象，所有这些可引起配水系统漏损和爆管的因素 。

压力与漏损的关系

压力控制四种模式

①固定的出口

给出固定的出口压力

流量高峰时在关键点给出目标压力

因此在其他时间产生额外的压力

②根据时间进行控制

在指定时间减压阀的出口压力逐步变化

在指定时间去除多余的压力。

简单，成本低

③根据流量进行控制

减压阀的出口压力根据流量而变化，节水效果显著。

目标是在关键点获得平直压力。

④闭环系统

从关键点到控制器的反馈环

确保阀门开度永远满足关键点压力需求

3.漏损控制。

供水管网漏水是供水行业普遍存在的问题。管道漏损，既浪费宝贵的淡水资源，又给供水企业带来巨大的经济损失，有必要采取切实有效地措施加以控制。最行之有效的途径，应是合理选择科学、规范的管理和控制方法。

青岛水务根据企业现状，以实行DMA分区漏损控制为主，为了能够实时监测区域的漏失情况，使用漏水噪声记录仪在一个计量区域进行布署，以实时记录管网中可能漏失的情况，配合数据记录仪和远传设备，可以对每天夜间的可能漏失的噪音进行记录，并且实时传输回来。根据漏失的情况，进行判断是否需要派出探漏队伍进行检漏，当漏失水平下降时，可以方便的移除噪声记录仪到其他漏失较高的区域进行布署，即主动测漏。

（1）噪声记录仪工作特点

•GPRS或3G模式

•自供电

•IP68防护等级

•探头底部磁铁，可吸附在金属管道或阀门上，安装非常简易

•安装完毕后，通过内部算法（噪声水平和持续性等参数）判断

（2）主动测漏的意义：

①快速找出重点或漏点区域，进行漏点精定位确认，以降低产销差；

②可以在第一时间发现管道渗漏，及时预警，减少爆管几率；

③可以在第一时间发现管道泄漏，减少漏水点泄漏时间，从而减少漏水量，达到节水降耗的目的；

④通过长期监测和统计漏水状况，可以了解管网的整体健康状况，为管网的压力模型分步，管网平差计算，供水模型建立等管理维护、更新等工作提供详实的科学依据。

建立区域泄漏噪声监测预警系统是供水企业安全、优质、高效供水的必然选择，“Permalog+”噪声预警系统与GIS,GPS系统的一体化功能实时监测使管网漏损管理进入实时，远程，在线管理时代。

三、数据通信方式和稳定性.

在我国供水行业中，GIS和SCADA软件的应用都比较成熟，但在很多水司供水系统管理应用中，GIS和SCADA软件基本都是作为单独的软件平台参与供水管理，无法发挥两者功能互补的优势，为加强智慧水务数据通信的稳定性，青岛水务智慧供水应结合GIS静态数据和SCADA动态数据的管理平台的功能互补建立供水管理软件平台。

四、结论

为理清地下管网分布、支持辅助管网科学规划，管网科学管理、自动化管理及信息共享，有效配合城市的快速发展，管网高级分析、管网防灾、减灾能力的提高，对水厂及管网重点位置的压力分布、流量状况、水质情况，供水管理部门需要用遥测系统和动态仿真系统来实现和模拟，强化管网查漏工作，改善检漏效果，实行管网分区查漏修漏方式，增强降漏实效等提供专业的信息资料。