智慧安防在智慧水务建设中的应用

邵 建

（南通水务集团有限公司，江苏 南通 226000）

1 智慧水务的发展及现状分析

当今时代的信息技术正在以前所未有的速度蓬勃发展，从而衍生出了各种新型产业，也改变了各种传统管理模式，智慧城市就是最具代表性的一种新型城市管理形态。智慧城市是基于先进的信息技术发展而来的，即利用发达的信息技术在城市之间形成一套完整的服务系统，从而使人们对城市的管理更为便捷。文章重点研究的智慧水务则是智慧城市中的重要组成元素。智慧水务是基于我国水资源使用不均及水体污染等现状建设的，目的是改善水资源的应用及分配，减少浪费并改善水体环境。智慧水务就是将信息技术及高科技设备应用到对水资源的管理中，其中重要举措包括在水循环系统中加入各种现代科技设备，使整个城市的水资源形成一个整体，并利用大数据等方式对过程中产生的信息进行运算处理，构建起信息交流平台来保证对水务的合理分配及治理［1］。

智慧水务通过数据采集仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，并采用可视化方式有机整合水务管理部门与供排水设施，形成“城市水务物联网”，并对海量水务信息进行及时分析与处理，做出相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。

通过智慧水务的建设，可以实现水质安全24 h动态监控，提高管网调度效率，推进水务集团运营管理数字化、智能化、规范化，服务便捷化。

在我国，智慧水务还在发展当中，其成果主要体现在将互联网等技术与现有的水务管理相结合，在对信息数据进行管理的同时，应用相关的高科技设备对水资源进行管理。逐步建立起水务业务应用、水务信息资源、水务信息化基础设施、水务网络安全、水务信息化保障环境五大体系［2］。

南通水务集团有限公司作为主要负责江苏省南通市主城区及通州、海门、如东、启东区域供水，以及南通市主城区污水处理及排放的国有骨干企业，负有南通智慧水务建设的重大责任，近年来已经在水厂、应急水库、二次供水泵站、排水管网、排水泵站等建立了水源实时监控系统、供排水自动控制和检测系统、二次供水泵站自动控制和监控系统、排水管网地理信息系统（Geographic Information System，GIS）及监控系统等智能化和信息化系统，为全市供排水实时监控检测和调度及维护提供了有力的技术保障。但其也与全国智慧水务建设一样仍存在一些问题：如水资源利用的规划不够完善，缺少相应的规划措施；对取水和排水口的水质及安全缺少有效的实时自动监控检测分析手段；重视硬件建设忽视软件建设的问题等，需要水务管理部门进一步提高重视程度，加大对智慧水务的构建力度。

2 利用智慧安防技术推进智慧水务建设的初步设想

2.1 智慧水务建设目标

根据智慧水务的概念，结合智慧安防技术的发展，智慧水务建设目标可以概括为通过人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术的加载实现厂、站、网的安全管理，辅助运行管理人员巡检，提高巡检频率，实现异常时间和事故的及时上报和快速处理；将物联网应用神经延伸至水务各种业务场景，实现人和对象数据信息线上融合，为水务的智慧化管理提供数据支撑，从而实现水务管理模式由自动化向智慧化转变，提升水务安全和生产管理效率，降低生产和运营管理成本［3］。

在生产业务管理方面，通过生产运维、人员管理、环境安全系统的建设，建立生产现场巡检标准化流程，构建生产全局透明化能力，增强全感知预警能力。

在智慧安防方面，通过AI 布控、通行管控、安防管理，实现精准的事前预警、分层分级无感知的安全管理、精准定位的高效调度。

在信息化应用层面，需要完善四大基础支撑平台（基础网络平台、统一消息平台、统一GIS 平台、数据中心平台），四大应用板块（生产、管网、客服、综合）和两大支撑体系（信息安全保障体系、信息化标准体系）建设［4］。

2.2 智慧安防技术在生产业务管理中的应用

2.2.1 生产运维管理

通过智能球机、热成像摄像机、全景摄像机、手持终端、巡检机器人、车载设备等智慧安防设备，对生产厂房、厂站设备、配电间、沉淀池、曝气池、固废运输车辆等进行作业管控、作业安全管理、设备状态检测、巡检、固废转运管理等，并对这些生产业务进行实时动态管理。

2.2.1.1 作业管控及安全管理

现状：人员出入管理、运维/施工等人员作业安全需人工督查，无法全程监管，智能手段缺失、无法实时预警。

解决办法：通过智能识别、智能穿戴、人员管理等智能算法，对作业区域安全进行布控，为监管部门、施工单位提供实时高效的作业区现场管理功能。

实现效果：对作业不规范行为和安全隐患实时进行预警，及时纠正不规范行为和预防安全事故发生。

2.2.1.2 设备运行管控

对设备特定点位、特定区域或者设备整体温度进行监管，及时预警超阀值温度升高现象，可消除绝大部分电气设备故障隐患。

2.2.1.3 工艺过程AI 智能监测

通过智慧安防和AI 技术对取水口、污水出口、自来水厂关键场所的异常进行报警，从定期巡检转到实时监控，做到事前预警，以提升用水安全性。智能监测现场图像如图1所示。

图1 智能监测现场图像

2.2.2 人员管理

通过人脸识别、智能球机等智慧安防技术对作业和办公现场人员的行为进行规范管理，以提高作业效率、规范操作、杜绝事故发生。

现状：人员在现场作业时有离岗、睡岗情况，长时间聊天打电话，在禁烟区抽烟，特殊岗位超时疲劳工作等，因为智能手段缺失，所以无法实时预警和及时发现制止。

解决办法：通过智慧安防智能设备和智能算法，对人员工作区域进行布控，为管理部门提供实时高效的工作区域现场人员管理功能。

实现效果：在作业区域、生产间、人员密集区域，通过对人员动作体态进行视频智能分析，对人员在特定区域内的特定行为进行智能预警，为上级监管部门、运行管理人员提供及时预警，消除安全隐患。

2.2.3 环境安全

通过智慧安防设备和技术，如动环设备、无人机等，对泵站的温湿度、水浸、输水管道、机房环境、电力总表运行情况等进行实时监测，发现异常实时报警，在事故发生前进行处置。数据采集和设备运行监测示例如图2 所示，具体包括以下数据。

图2 数据采集和设备运行监测

（1）环境量数据：室内温湿度、室外风速、水浸等。

（2）设备安全数据：电力情况、设备运行数据。

（3）安全周界数据：电子围栏、红外对射、红外双鉴等。

2.3 传统安防系统提升为智慧安防系统

智慧安防系统在传统安防的基础上结合大数据、人工智能等技术，获取海量的安防信息并进行智能分析，建立一个多元化和智能化信息采集、视频智慧应用、大数据处理、保障安全的完整体系。智慧安防是我国智慧城市建设的重要组成部分，其应用领域非常广泛，智慧水务就是其重要的应用领域之一。

传统安防和智慧安防最大的区别是传统安防是在危险发生后可以采取相应的措施，有些损失是无法挽回的；而智慧安防可以在危险发生之前进行预测，能够有效避免或者减少危险，最大程度避免损失或者降低损失，因此智慧安防在现在的生活、工作、购物、休闲中十分常见，它们就像隐形的保镖随时保护人们的安全。

未来社会发展就是向以智慧城市为中心的大方向发展，因此智慧安防是未来社会发展的主流，并且会随着社会的发展越来越智能化、科技化。

智慧安防在水务行业的应用主要包括以下几个方面：AI智能布控、进出管理、消防预警。

2.3.1 AI 智能布控

通过人脸识别摄像机、全结构化摄像机以及其他智能分析摄像机等智慧安防设备对出入口、周界等重点区域进行AI 智能布控，对人、车、物进行生物识别检测和结构化分析。对陌生人、黑名单布控预警，对周界入侵预警进行二次过滤分析，将预警信息联动至移动终端、监控中心，由传统的被动安防向主动安防转变，做到事前预警。将人脸、人体、车辆、非机动车等查证对象实时全结构化，通过结构化查证实现人脸、人体、车辆等属性的S 级查证及人员轨迹分析。

2.3.2 进出管理

应用人脸门禁对进出门禁人脸核验，活体检测防假，使厂区通行更安全、更快捷。对进出车辆进行自动识别，利用大数据快速实名认证，事后查证和进行结构化搜索。

2.3.3 消防预警

通过前端视频火点监测、热成像温度监测、图像烟感探测、消防用水监测、电路监测、燃气探测等进行智能探测，并联动视频弹窗、App 预警等，从而实现企业消防预警精准化、可视化，为企业消防安全保驾护航。另外，在发生事故后，可通过机器人灭火，免去消防员灭火时发生的生命安全风险。

2.4 智慧水务综合管理信息平台建设

智慧水务综合管理信息平台是在水务信息化的基础上高度整合信息及开发利用，通过物联网、云服务等新技术与水务信息系统结合，整合结构化和非结构化数据，实现信息共享和智能化管理。通过水务信息分析与处理，提出相应的辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理供水系统的生产运营和服务。

2.4.1 平台建设内容及特征

智慧水务平台以供水业务为核心，覆盖原水、供水、二次供水、污水处理的管理。以GIS 云服务为基础平台，以业务流程为核心，搭建若干业务系统，实现日常生产和管理的智慧化。平台具有以下4 方面主要特征［5］。

（1）实时感知。将水厂、管网、二次供水的实时监测设备高效连接起来，实时综合管理生产数据，反映从水厂生产到居民用水的全过程情况，为从源头到龙头的管理奠定基础。

（2）全面整合。利用面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）技术实现各业务系统间完全链接与融合；利用云计算进行大量信息的分析和保存，实现信息共享；以“一张图”为展示模式，集成、展示各类业务数据。

（3）协同运作。通过统一的智慧水务平台，实现生产、运行调度、供水服务的统一管理，协同运作，达到资源优化配置及高效运行的目的。

（4）智慧应用。充分利用物联网、云计算、数据仓库、智能决策支持等先进技术，结合水力学、水文学和其他模型，实现更多的预判、预警、预报工作，从事后解决的工作方式逐渐转变为预判分析、快速响应、高效处理、过程透明的工作模式。

2.4.2 智慧水务综合监控平台建设目标

（1）利用物联网及新型传感器等技术，实时、自动采集水资源流动全过程涉及的基础数据；对城市水源、供水管网、水厂、泵站、污水处理厂等涉水区域实行全网监测；对液位、压力、流量、温度、水质等异常情况进行及时报警，并对管网漏损进行监测管理。

（2）实现涉水区域全过程水质的动态监测；制定源头水、饮用水、排污水、回收利用水等不同类型水质的质量检测指标，对于未达标的情况，系统进行报警，并对相关水域进行隔离、查找原因、解决问题，从而保证和提高水质。

（3）针对泵站、曝气池、蓄水设施等重点能耗单元，进行能源计量数据的自动采集、实时监控，并对能耗进行动态分析、优化控制；通过能源数据的统计分析，实现企业能效分析和负荷预测；基于水务能耗模型，实现能源平衡与优化，促进节能降耗。

（4）构建“智慧水务”应急调度指挥系统，实现集安全事故、应急预案、资源调度、模拟仿真于一体的可视化、数字化安全应急管理，通过涉水区域流程图、GIS 跟踪、视频监控、移动应用等多种方式，实现安全应急事件的动态感知、智能分析与辅助决策，提高水务应急调度管理能力。

（5）构建城市水务门户平台，支持平板计算机及手机终端，用户可以随时随地查询水务公共信息、跟踪用水量，还可以预约相关服务、反馈异常及问题，提高办事效率和服务质量；水务相关调度人员及领导可以随时随地监控、处理业务，提高应急事件的响应速度。

3 结语

智慧水务是针对涉水事务进行综合管理的复杂系统，涉及多方面、多层次、多要素资源的整合、集成、开发和利用，需投入较大的人力、物力、财力，开发周期较长。目前，智慧水务建设还处于起步阶段，需要有关部门统筹协调顶层设计、整合信息资源。要充分整合利用各单位、各部门积累的数据资源和软硬件资源，统一规划、统筹建设，提高数据资源、网络资源和应用系统等的资源整合和综合利用水平，在统一的智慧水务框架下，充分利用信息化和智慧安防技术，开展水务信息化和智能化建设，提高公共服务和科学决策水平。