基于云技术的城市二次供水实时监控及预警系统探析

郭晶晶，穆冬靖

（1.天津市龙网科技发展有限公司，天津 300181；2.海河水利委员会科技咨询中心，天津 300170）

随着我国高层建筑的不断增多，二次供水在城市供水中的比重越来越大。二次供水作为高层用户供水的“最后一公里”，由于建设和管理多元化、监管职责不明晰、运行维护责任不到位，存在较大的安全隐患[1-3]。《二次供水工程技术规程》（CJJ140-2018）针对二次供水水池（箱）的清洗消毒和水质检测要求为每半年一次，无法实时地掌握水质情况。

针对该问题，多地的供水管理、卫生监督等部门在部分小区建设了二次供水水质在线监测试点，开发了信息管理系统[4，5]，提升二次供水的水质安全保障水平。此外，根据国家加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理的政策性指导意见，供水企业逐步接管二次供水设施成为大趋势，庄仲辉等人对供水企业二次供水管理系统的建设需求进行了探析[6]，李霞对智慧水务背景下的二次供水发展进行了分析[7]。但以上均未涉及二次供水的用户，市民对二次供水普遍缺乏了解，当发现水质问题时，往往归咎于自来水公司，而不清楚身边的安全隐患，社会监督更无从谈起。智慧社区的发展为居民参与社区二次供水管理提供了可能，但大多数社区缺少建设信息化系统的软硬件环境。

本文提出基于云技术服务于社区的二次供水实时监控及预警系统，社区无需购置服务器等软硬件环境，通过租赁服务使用平台，为各社区的二次供水设施管理单位和居民及时掌控二次供水泵房和水质水压状况、了解二次供水相关知识提供技术手段，促进全社会对二次供水安全的关注和监督。

1 实时监控及预警系统组成

二次供水实时监控及预警系统包括数据采集、数据传输、云服务平台三部分，系统结构如图1所示。

1.1 数据采集

通过水质、水压监测仪，实现pH、浊度、余氯、总有机碳TOC等水质参数和出水水压的在线监测；通过PLC，采集水泵等实时工况信息，实现对水泵的现场控制和远程控制；通过视频监控设备，采集泵房实时图像、视频；通过红外感应报警器，采集人员闯入报警信息。

1.2 数据传输

各监测点的监控设备通过GPRS网络、3G/4G网络或光纤宽带，将采集的信息发送到二次供水水质实时监测云服务平台数据接收中心站。

数据接收中心站的数据接收处理软件把接收的数据经过初步处理存入数据库，并对自动测报的信息进行汇总。

1.3 实时监测云服务平台

利用数据接收中心站接收的监测信息，提供服务器集群、存储设备、数据库系统、虚拟化软件等基础环境及云服务管理系统、用户管理等基础应用，将二次供水相关资源进行统一监控、虚拟环境准备、虚拟化资源动态配置等，并将社区供水门户、社区供水App、社区管理系统等业务应用部署在云端，为二次供水设施管理单位、社区居民提供业务应用。

2 实时监测云服务平台

2.1 数据接收中心站

通过数据接收服务器，提供数据接收处理软件安装环境；通过数据接收处理软件，完成数据接收处理和对监测站的远程控制，利用数据库实现监控信息的存储。

2.2 基础环境搭建

搭建基础环境，为上层应用提供软硬件环境支撑，主要包括服务器集群、数据库系统、虚拟化软件、存储设备等。

（1）服务器集群。利用机架式服务器做服务器集群。

（2）数据库系统。带内置数据复制的冗余存储，可保护数据免受硬件故障的影响。实现数据库服务器部署、配置和安装补丁程序的自动化操作。利用数据库管理软件实现数据库的建设，提供数据的增加、删除、查询等功能。

（3）虚拟化软件。利用虚拟化软件实现云平台同时运行多个操作系统，并且应用程序可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

（4）存储设备。提供云块存储，实现业务数据的存储、备份，使顶层业务应用持续实现高性能。为应用系统提供可靠输入、输出，根据业务需要提供快捷、高效率的存储功能。

2.3 虚拟化功能

提供云端软硬件设施的集中管理、规划和控制，支持统一的部署策略，优化资源利用率，实现不同用户对物理资源需求的逻辑部署。基于虚拟化技术，云服务平台实现应用定义、服务管理、集群管理以及物理机-虚拟机管理等功能。

2.4 系统资源管理系统

系统资源管理系统为不同上层业务应用系统用户提供平台虚拟化资源分块功能。在云服务平台接收到服务请求后，系统资源管理系统调配平台相应的计算、存储资源、运行环境等资源，并提供具有合适性能指标的云服务。

2.5 业务应用

利用云平台提供的分块逻辑资源环境，构建业务应用系统，包括服务于社区居民的社区供水门户、社区供水App，为社区居民了解社区水质、水压状况和二次供水相关知识、在线反馈问题提供平台；服务于社区二次供水设施管理单位（物业公司、供水企业等）的社区供水管理系统，为管理单位实时监控社区二次供水状况、管理社区供水事务提供手段，并对社区供水门户和社区供水App的内容和用户进行维护。

（1）社区供水门户为社区居民提供社区二次供水设施基本信息，二次供水水质、水压监测信息，停水通知、清洗消毒结果公示及二次供水知识。此外，提供问题反馈、社区供水App下载、设置等功能。

（2）社区供水App是社区供水门户的移动客户端版本，方便居民随时随地了解社区二次供水信息。此外，通过云服务平台服务器消息推送服务还可向App推送消息。

（3）社区供水管理系统面向社区的二次供水设施管理单位，实现以下功能：①水质水压监测。实时显示社区二次供水水质、水压监测信息，实现水质超标、水压过低、水箱（池）清洗消毒等预警和历史监测信息查询功能。②视频监控及红外报警。提供实时视频监控信息的展示和视频记录查看功能，提供红外报警提示和报警记录查看功能。③设备工况。提供水泵、电动阀门等实时工况信息的展示和记录查询功能，实现紧急情况下的水泵、电动阀门的远程控制。④通知公告维护。即时发布停水通知、清洗消毒结果公示等通知公告。⑤用户管理。对社区供水门户和社区供水App的用户进行实名制管理和维护，包括增加、删除用户和用户信息修改。

3 结论与展望

本文提出服务于社区的城市二次供水水质实时监测及预警系统，为社区居民及时掌握和监督社区水质状况提供技术手段，为管理单位实时监控社区二次供水泵房和水质水压、及时清洗消毒、避免水污染事件提供技术手段，促进全社会对二次供水安全的关注和监督，同时为二次供水监控系统的发展提供了新的思路和商业推广模式，未来可与其他智慧城市、智慧社区产品整合。