智慧水务平台建设应用

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.040

摘  要：对智慧水务平台建设的现状进行了研究，充分论证了智慧水务对供水系统的现存问题的改进方法，并详细介绍了搭建智慧水务平台所需的基础建设内容。以具体事例阐述了自来水公司收据管理和水厂运营现状，阐述了智慧水务平台建设的必要性，报告了智慧水务平台建设方案及建设内容，以及智慧水务平台的建设为水务系统管理与基础设施维护所带来的革新之处。

关键词：智慧水务;建设方案;建设內容

中图分类号：P399;TV213.4      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）08-0142-05

Construction and Application of Smart Water Platform

QIAO Xin

（Shanxi Urban & Rural Planning and Design Institute，Taiyuan  030001，China）

Abstract：This paper studies the current situation of the construction of smart water platform，fully demonstrates the improvement methods of smart water to the existing problems of water supply system，and introduces the infrastructure content required to build smart water platform in detail. It expounds the receipt management of water supply companies and the current situation of water plant operation with specific example，expounds the necessity of the construction of smart water platform，and reports the construction scheme and construction content of smart water platform，as well as the innovations brought by the construction of smart water platform for water system management and infrastructure maintenance.

Keywords：smart water;construction scheme;construction content

0  引  言

智慧水务（SWG）是基于信息和通信技术建立的管理平台，容纳所有的供水系统的基础设施元素，并实现各元素间双向通信，从而及时有效的解决日常水务系统的运营问题。智慧水务的发展为水务管理人员提供了新角色，也为未来供水系统的整体规划提供了新的见解与思路。基于此标准，智慧水务提出了一种将物联网技术与业务流程协调和决策支持系统相结合的智能供水系统管理模型^[1]。

目前智慧水务系统的三大发展方向体现在：

（1）开发用于控制、监测和故障诊断给水管网的决策支持系统。

（2）开发管理支持系统，以维护供水基础设施的日常检修。

（3）开发用于需求侧管理的信息系统^[2]。

传统的大型单一式供水系统有着管网水量损失和或水质污染严重、供水运输成本高、日常运营管理效率低、缺乏替代水源等问题，限制着水务系统的运行效率，也使得管网安全事故频发。智慧水务旨在提出一种全新的管理模式，全面克服上述问题。

此外，由于现行的供水管网大多缺乏对监控设备的标准化运行方案，用于水务系统控制的信息和通信技术系统目前面临着操作性问题，从而影响着水务系统管理的各个阶段，例如水的分配、系统识别和供水基础设备维护。解决这些问题，需要建立统一的平台架构，用于监测基础设备的实时数据、控制水务运营部门，并允许特定的设备供应商在水务管理的过程中互相合作操控设备。

智慧水务系统的建立有助于更好地进行多水源调度，包括自然资源（如河流、湖泊、地下水等）和人工水源（如海水淡化、回用水等），统一管理各水厂配水方案，保障用户基本用水需求，确保水量安全、水质安全。

管网漏损和水锤问题是城市供水管网的常见故障，严重影响配水效率和供水安全。通过分散式系统的集中管理与实时监控，改变水厂各自为营的现状，更合理的划分配水分区，使用替代水源，管网供水更灵活有效率。整合智慧水务技术可以让水务管理人员深入了解、合理规划供水系统中的基础设施，并为智慧水务在未来智慧城市中的作用奠定基础。

用于监测的传感器系统越来越多地应用于制造业、环境部门、生命科学和电力系统等。它是不断增长的物联网趋势的一部分，旨在连接我们生活的方方面面。而大量的监测设备的标准化运行，以及将原始数据有效快捷的链接到水务系统，正是智慧水务平台搭建的基础。

智慧水务平台的有效运营离不开信息和通信技术（ICT），基于信息和通信技术建立的网络平台配置，可以从整体上监控用水量的实时数据，并创建收集到的数据的各种可视化图表，帮助水务运营管理者进行数据实时分析辅助决策，从而有效的应急处理供水系统中基础设施的水务问题，提高运营维护效率^[3]。

智慧水务系统的另一基础是基于GIS系统对数据的实时监测与预测，不仅能够很好的辅助水务系统的日常决策，还可以通过提高供水系统基础设施能源效率，将智能电网管理作为智慧水务系统的一部分，达到水务系统的低能耗过程^[4]。

基于智慧水务系统的应用工具，需要很容易地被技术和管理人员使用，例如对管网中漏损点的监测、定位和识别，对泵、阀门等基础设备的分析优化，对应急管网路线的选择等。此外，水力模型在供水系统的管理中发挥着重要作用，不仅体现在初期供水管网的规划设计中，也体现在管网运行中各管段的数据分析与日常维护中。模型的建立依靠大量的数据信息获取与处理，从而建立相应的数据库以得到合理的计算模型^[5]。

1  智慧水务平台概况

随着国家对“智慧城市”建设的政策推动，城市水务工作面临着巨大的发展机遇，同时也存在着巨大的挑战。信息发展大数据化、移动化趋势，自来水公司未来需要紧跟时代潮流，谋划信息系统的移动端转型，建立移动互联网应用的统一平台，逐步建立OA、管网巡线、抄表收费、内涝预警、客户服务、三级巡检、GIS、PMIS等移动互联网应用平台。

2  自来水公司掌握数据管理现状

2.1  营收系统

收集当前自来水公司的供水区域覆盖的城区及乡镇街道情况，供水用户数量，是否已实现一户一表供水，水表是否可基于无线传感器网络接入的水务管理系统。

当前水表系统的主要系统模块一般包括：基础档案、抄表管理、收费管理、用户变更、表务管理、抄收报表、综合业务、短信管理、系统设置、权限管理、个人设置、业务流程。

由于传统的人工抄表方式不便、费时、浪费资源。这种方法也无法有效管理可持续水资源，因此需要高效、准确和可靠的实时监测技术，使市政水务部门和消费者都能够实时了解用水量。可由用户监控的智能水表是必不可少的，是水务管理系统的关键组成部分。智能水表监测系统将使用户注意他们的用水量甚至系统的帮助用户减少用水量。同时，用户会收到异常用水警报，以减少水损失。水表对于提高用水效率，特别是对于以建设由智能电网网络支持的智能城市为目标的市政水务系统至关重要。

2.2  DMA分区

统筹了解DMA分区当前接入的水表数量。了解水表系统所包含的系统总览、分区管理、管网流量计、管网系统管理、系统工具。

3  智慧水务平台建设的必要性

随着城镇水务行业快速发展，城市水务发展面临巨大的压力，其主要表现在：管网漏失率高、信息化管理水平不高、企业管理和业务运营效率低等问题。通过大数据挖掘为城市及水务行业管理者提供决策支撑，创新水务运营、管理、服务模式，完善智慧水务信息化系统、助推智慧城市健康有序发展。提升水务管理效率和服务水平。提升水务应急、联动及反应能力。

4  智慧水务平台建设方案

依据“智慧水务”的核心理念，结合自来水公司的业务特点，以先进、灵活、可靠、低风险、满足未来需求为原则，在原有信息化体系基础上，实现对供水系统全面的监控预警，推进信息资源整合与业务协同，加强智能化技术的深度应用，形成由“智慧水务”数据共享平台、应用支撑平台、智能应用系统、监控预警体系、IT基础支撑设施、实施保障体系组成的“智慧水务”总体框架，如图1所示。其中监控预警体系是关键，数据共享平台是核心，智能应用体系是主线，信息和业务标准化、组织与制度创新是保障。

5  智慧水务平台建设内容

结合自来水公司管理范围，将定制四大业务板块服务，生产运营、管网运维、营销服务、协同办公。面对不同的业务板块定向汇总和整理对应业务数据。

5.1  数据共享平台建設

在预定的标准规范下，采用私有云计算与虚拟化技术，建立能够虚拟分布、共享应用的数据共享平台（数据中台），实现数据的统一集中存储，统一数据结构，规范所有子系统的调用规则与接口规范，提高数据交互速度及数据的匹配程度;实现数据统一处理，缩短数据筛选、数据挖掘等过程;为公司及其下属各基层单位智能化应用提供全方位的数据资源和数据服务，支撑统计、分析、管理、决策等业务过程。

5.2  数据接入平台与整合

通过Datahub（数据接入管理平台），整合物联网数据、管网压力监测系统数据和第三方表务数据等，包含水源、水厂、大表、二供设施等等。

5.3  综合管理信息门户系统建设

实现现有系统和数据最大限度地集成和融合、信息的共享和交互，为管理决策提供支撑。通过对各类信息的主题整合、挖掘分析，以管理驾驶舱、应急中心、报表中心等各种形式动态展现企业生产、营销、客服、维修等相关信息，根据不同单位、部门和人员的需要，提供信息主动及时的推送服务，实现公司内部、下属单位之间、公司与外部相关单位之间的信息共享与业务协同。搭建自来水公司综合管理信息门户的基本框架，根据数据接入情况，实现多个系统单点登录到统一用户平台，开发公司门户。

5.4  基于GIS的供水管网运维管理

本系统注重如何从技术层面实现管网空间数据、各类地图应用等的空间信息资源的共享，为各类应用注入GIS元素，让“管网GIS”产生众多的“客户群”，从而促进、规范管网的更新工作。通过构建数据中台，实现管网空间数据的管理，为应用系统提供管网空间数据的支撑。同时也可以满足供水系统相关的水源、客户等其他空间数据的采集与管理。

5.5  应用平台支撑建设

为智能应用体系提供统一的数据调用、分析、计算、展现和消息传递等服务支撑，提高开发与应用效率，降低应用系统开发与维护成本，为智慧水务平台打穿数据孤岛，实现流程再造。

6  实例应用

6.1  统一管理门户

实现多个系統单点登录到统一用户平台，大幅简化用户登录过程，解决客户登录多个系统时需要记住多个ID和密码的问题，减少因忘记密码而影响到正常管理工作的时间，以及减少IT维护管理人员重置密码的工作量，从而显著提高了办公效率。

6.2  多数据分析

多维分析报表结合商业智能的核心技术——OLAP，进行多角度、灵活动态的分析。多维分析报表由“维”（影响因素）和“指标”（衡量因素）组成，能够真正为用户所理解、并真实的反映企业特性信息，多维分析报表示例如图2所示。多维度数据分析是一种综合应用，是通过FineReport的决策报表、图表、参数查询、钻取、联动等多个功能来实现的。

6.3  报表中心建立

能按照事先设定好的查询条件、报表格式等展示报表，能提供柱形图、折线图、饼图、面积图、柱形+折线等多种形式的图样展示报表，支持表格、图表、文字等不同形式的结合展示，报表格式字段支持自由配置，可导出成Excel、Word格式，即可用于日常查看，也可用于领导汇报，报表分析示例如图3所示。报表分析有趋势分析、对比分析、相关分析、回归分析等。

6.4  供水调度管理系统建设

调度管理系统建设用于支撑和服务城市供水调度管理业务。城市供水调度是指在取水、制水、输配水过程中为实现供需平衡和保障供水安全，而进行的信息采集、实时监控、日常运行、应急处置等相关工作，应用示例卫星截图如图4所示。

7  结  论

智慧水务工程项目符合城市总体规划的要求，在供水规划指导下，对智慧水务建设进行统一规划、统一搭建平台开发和统一管理;充分利用“物联网、云计算、大数据、移动应用”等新一代信息技术，与业务应用相结合，提高企业决策能力、管理能力，提升服务水平。并根据自来水公司实际需求情况进行确定，涉及各个城区和乡镇街道、水厂、配水管网建设，同时包括视频监控与视频会商等基础设施及信息化管理系统的开发与部署。满足自来水公司当前及今后供水管理信息化管理需求，提高了企业管理水平，增加了企业的营收效益，同时有效地降低了企业管理成本。

参考文献：

[1] 田雨，蒋云钟，杨明祥，等.智慧水务建设的基础及发展战略研究 [J].中国水利，2014（20）：14-17.

[2] 李燕华.“互联网+智慧水务”技术在水务行业发展及应用探讨 [J].文摘版：经济管理，2015（6）：30.

[3] ROBLES T，ALCARRIA R，MART?N D，et al. An IoT based reference architecture for smart water management processes [J].Journal of Wireless Mobile Networks，Ubiquitous Computing，and Dependable Applications，2015，6（1）：4-23.

[4] LEE S W，SARP S，JEON D J，et al. Smart water grid：the future water management platform [J].Desalination & Water Treatment，2015，55（2）：339-346.

[5] MUDUMBE M J，ABU-MAHFOUZ A M. Smart water meter system for user-centric consumption measurement [C]//2015 IEEE 13th International Conference on Industrial Informatics（INDIN）.Cambridge：IEEE，2015：993-998.

作者简介：乔鑫（1993—），女，汉族，山西太原人，助理工程师，硕士，研究方向：市政给水工程。

收稿日期：2021-03-15