一种融合“数据+水务”的智慧水务解决方案

徐俊 中铁水利水电规划设计集团有限公司 江西省南昌市 330029

童河华 铅山县水利局 江西省上饶市铅山县 334500

0 概述

水是生命之源，供水系统是每个城市的必备的基础设施之一，是城市生存和发展、群众安身立命的必备条件之一，城市的发展以及社会经济活动都离不开水。供水行业的服务质量不仅关系到政府形象，也会影响到社会的安全稳定，同时，对供水企业自身的经济利益也有直接的影响。当前，随着信息化技术的高速发展，水务行业的信息化建设也在许多供水企业中如火如荼地展开。许多供水企业相继建立了水费收费系统、水质监测监控系统，效益好的供水企业还陆续建设了SCADA管理系统和管网GIS维修系统等符合自身发展需求的信息化系统，这些系统已成为供水企业日常管理工作中不可缺少的工具。但是，因为各系统是由不同的软件公司开发，没有形成统一的综合管理系统平台，虽然积累了大量的各类数据，但信息的处理和利用仅限于单个系统或部门，无法进行数据挖掘应用，从而形成信息孤岛[1]。

在“智慧+”的信息时代，智慧城市、智慧水利、智慧交通、智慧水务等建设飞速发展，各城市的供水企业结合自身发展的需求，利用智能物联网、三维地理信息系统、云计算、边缘计算和大数据等新信息技术建设符合自身需求的供水业务综合运维信息管理平台。通过供水业务综合运维信息管理平台打通企业的各信息孤岛，实现企业级的数据共享；同时，诸多供水企业还在加信息化顶层设计上加大投入，制定企业的信息化发展规划，增强企业对供水业务的运营能力、维护响应能力和监管的能力的提升，从而实现提升供水企业管理水平、服务水平和增加企业效益。

1 智慧水务现状

智慧水务属于“物联网+”的新信息技术应用，智慧水务的特点是充分利用物联网技术，采集相关数据，并对数据进行统计分析研究，做出辅助决策的建议，从而达到水务智能化的管理。目前，我国各城市的智慧水务进入了高速发展的时期，许多供水企业都结合自身的需求，建设符合自身业务需求的智慧水务管理平台。由于智慧水务系统有着传统水务所不具备的优越性，例如：具备智能感知能力、系统协同处理能力、辅助决策能力等优点。智慧水务不仅要求智慧水务系统开发企业加大对市场的推广力度，还需要在政府层面上对智慧水务系统所运行的城市其他管理系统进行联运，才能真正使得智慧水务系统发挥倍增器的作用。 智慧水务系统优势体现在供水企业内部的生产、运营和监管过程中的智能化水平和体现在供水行业与居民生活、环境卫生和餐饮等行业的协同响应能力。目前，智慧水务发展主要存在以下问题：

（1）信息系统功能不全，生产全过程的监管缺乏，对事故的应急处理能力的待提高，供水企业的资产利用率低和管理成本高[2]。

（2）供水企业的信息化建设远还处于初级阶段，没有达到社会发展对供水企业数字化的要求，仅仅完成了传统业务用信息化来进行管理的阶段，虽然积累了大量数据，但是缺乏对采集到的数据进一步挖掘、分析和预判等应用。

（3）供水企业的收费系统、视频监控系统等各子系统各自为政，缺乏统一的智能化和数字化的应用平台，各子系统的信息只能在子系统内部进行处理和流转，在企业的其他信息化平台不能进行共享，从而形成了信息孤岛，没有发挥信息数据的应该产生的效益。

智慧水务建设是一项系统性工程，涉及到供水企业的信息化软硬件的建设，还涉及到供水企业生产全过程的各个方面。智慧水务建设周期长，需要持续的投入和建设，才能发挥其应有的作用。因此，智慧水务系统的建设应做好顶层设计、分步实施，逐步完善整个智慧水务系统。

2 智慧水务系统架构设计

智慧水务就是充分利用物联网技术，通过各水源地监测、输配水设施运行和供水生产处理等安装的智能化传感器采集相关数据，通过网络把采集的数据与服务器连接起来，整合利用SCADA 监测点、供水管网、营业收费等信息数据，并对数据进行统计、分析，为决策者做好参谋。同时，结合供水事务条理化、网格化的管理，开成覆盖整个行业数据的应用系统，并对获取的信息进行智能化处理和分析，支撑供水事务协同管理。智慧水务系统分为二层，分别为支持体系统层和保障体系层，其中支持体系层主要包括各相关的硬件、采集信息数据的传输、计算机通信网络、应用支撑系统、数据分析处理、业务应用系统等；保障体系层包括标准规范体系和信息安全保障体系[3]。

图1 系统架构图

（1）硬件设施层

硬件设施是智慧水务系统最基础和必需的设备，包括各类数据采集设备、网络设备、支撑各类数据处理的存储设备、服务器和各类应用子系统等。硬件设施根据业务应用需求在已有硬件设施进行扩充建设或新建[4]。

（2）采集信息数据传输层

采集信息数据传输层是把智慧水务系统中的各采集监测点采集的信息数据进行汇总传输，主要对水源地、管网关键节点、二次加压站、水厂处理过程点、用户等重要环节进行采集信息数据，是智慧水务系统的末端基础设施。

（3）计算机网络层

计算机网络是智慧水务系统的纽带，是智慧水务系统的高速公路，计算机网络可以在已有网络基础上进行扩建或者根据需要进行新建。根据智慧水务系统的安全性和重要性要求，可以分为内网和外网；内网和外网必须进行物理隔离[5]。

（4）数据资源层

数据资源层包括各业务数据的存储和数据处理的系统，为信息数据共享、整合和挖掘提供统一的运行环境和技术架构。是智慧水务系统为业务应用系统提供数据访问、进行数据挖掘、数据存储备份等服务，是智慧水务系统中间关键层。

（5）业务应用层

是智慧水务系统的核心层，提供了水务业务管理、决策调度和应急管理等功能，是智慧水务为用户提供业务管理、考核监督等业务的支撑。

（6）应用交互层

是面向社会公众的服务门户和面向水务业务人员的门户。是与用户直接对话交互的层面。

（7）标准规范体系

是智慧水务各系统实现信息数据共享和业务协同处理的基础，支撑着智慧水务各子系统的信息数据交互的关键，可以有效提高信息化建设效率和节约信息化建设成本，也为系统可升级改造提供了坚实的基础。

（8）安全保障体系

安全保障体系是智慧水务系统安全运行的基础，包括用户权限、网络安全、数据安全等。

3 智慧水务系统

按照“统一标准、系统集成、资源整合、分级维护”等原则，构建基于“一张图”的智慧水务体系，实现对取水水源地、管网、水厂、二次供水泵站、水质监测等一体化全过程实时监管，提高水务数据的利用率，从而达到目快速维护和决策分析的能力。从而有效提升水务企业的核心竞争能力，实现以用信息化带动水务企业的现代化，提升水务企业的信息化应用水平。

图2 智慧水务综合监管平台

智慧水务系统集成了公众服务、运维管理和决策指挥等业务应用，整合了与水务相关多类型的信息数据，快速、高效、准确的进行数据共享与交换，实现了从水务业务数据的采集录入，到数据的统计分析、实现数据报表的导出、上报等。解决了水务企业生产过程、工艺流程、能源消耗、水质化验等生产运行全过程和全要素的实时管理，从而形成了企业生产运行管理的智慧化。智慧水务系统对水务企业的生产过程实时监控、对采集的数据进行统计分析、形成解决方案有机地结合起来，帮助水务管理人员快速、准确地进行数据交换、共享、分析，从而对供水生产有效控制和对管网输配方案进行合理调度。通过数据的统计分析，及时准确地生成各要素的统计分析报表，全面提升水务企业的生产和管理效率，实现提高供水安全保障目标和供水调度的标准化、数字化及智能化。

4 结束语

通过智慧水务系统建设，深度融合“数据+水务”，整合完善补充各类现有应用系统，打破数据孤岛，打造水务的数据中心，充分发挥数据的价值，完善系统运营管理机制，实现以数据支撑的水厂智慧运营、智慧服务和智慧决策，实现优化供水调度、业务电子化综合管理、调度辅助决策与优化调度、生产调度管理的移动业务处理、远程现场监测、生产调度信息异常事件智能化预警，使企业价值不断提升、服务质量不断改善，动态和精细化地对水务企业的生产流程、服务过程进行管理，从而达到水务企业规范化、数字化和智能化的“智慧”状态。