智慧水务系统在供水企业中的应用

李晓旭

(辽宁辽东水务经营管理有限责任公司，辽宁 本溪 117000)

智慧水务系统为供水企业水务日常调度和优化管理提供了有效平台。城市扩张，供水管网不断延伸致使水务管理和供水调度复杂程度呈非线性增长。通过数采仪、通信网络、水质水压表等在线监测设备，实时感知供水系统的运行状态[1]，通过海量水务信息及时分析处理并且辅助管理整个供水系统，以提高供水企业决策效率和管理水平是必要的。

1 平台总体架构

平台总体架构是基于GIS建立管网智能监测系统，与SCADA系统有机融合，并对管网压力、水表、二次加压泵站、水厂等监测系统进行整合，实现管网在线监测、爆管感知与报警、漏损监测、科学调度与优化运行等功能，保障供水系统安全、经济、高效运行的总体需求，见图1。

图1 系统平台总体架构

1.1 感知层

主要是对管网现场数据采集和传输，包括管网压力数据、流量数据、水质数据、二次供水数据、大用户数据、水厂数据、阀门控制数据等。

1.2 数据层

主要是系统服务平台，提供服务与接口功能。包括I/O服务、实时数据库、历史数据库、基础信息数据库、业务处理服务、WEB服务和远程控制等。

1.3 应用层

提供系统用户应用，以文字、表格、界面、图形等方式表现。主要包括供水管网在线监测与展现、爆管感知与报警、漏损监测与分析、移动应用、管网水质监测与报警、供水管网科学调度、水厂在线监测、二次加压泵站监测、视频查看及预留阀门远程监控。

2 平台总体设计

结合供水企业信息化核心需求，综合考虑系统的先进性和功能适用性，提出了如下应用架构，见图2。

图2 系统应用架构

系统功能主要包括在线监控、预警处置、智能决策、运行分析、业务管理、报表统计和系统设置等七大模块，见表1。

表1 系统功能模块

2.1 在线监控

监控供水管网运行时的压力、流量、水质、开关、泵房、远控及水厂运行数据这几大类型的监测点实时数据。可从多方面、多角度对监测点数据进行归类、汇总、分析，并提供强大的数据关联分析、事件预警机制，帮助调度人员全面了解供水管网运行情况，确保城市供水安全可靠。

2.1.1 实时数据

展示出各个监测点、监测区域的实时监测值，结合监测点的预警限值进行预警提醒，可以分类型、分区域进行数据浏览，帮助调度员快速发现异常点，及时下达调度指令。

2.1.2 分区监控

以区域为单位，对区域内的总流量及分表流量进行实时在线的监控管理，分析出总表和各个分表的变化量和变化趋势是否一致，以达到对该区域的流量变化情况以及漏失情况进行管理的目的。

2.1.3 站点分布

结合GIS技术，将空间数据与业务数据进行融合，对各个管网监测点进行定位，结合漏点、隐患点、管网作业点，多维化的对管网运行情况进行实时监控、管理、分析，辅助调度分析决策工作的有效执行。

2.1.4 水量分布

从宏观角度对区域的总流量、总压力进行监控，以达到对区域的整体情况了解，利于调度及管理人员直观了解供水管网整体运行情况及片区之间相关性。

2.1.5 水厂及二次泵站数据监控

与水厂自控系统无缝对接，钻取重要数据实现数据分析及报警等功能；兼容二次供水系统，实现数据在工艺流程图上实时显示与分析，实现各类报警并实现远程控制水泵的起停。

2.2 预警处置

系统根据采集参数的类型及管理作用的不同分为以下9大预警，即实时预警、压力预警、分区流量预警、流量预警、水质预警、倒流预警、高层预警、站点离线、历史报警，从多角度告知调度人员管网问题点，帮助调度人员对问题点进行快速定位。

系统提供多样化的报警方式，包括弹出框报警、RTX报警及短信报警等，让用户随时随地接收到管网报警信息，做到报警零遗漏。预警的处理结合工单的形式，将发生故障点的情况详细的记录在系统里，便于对档案进行管理，为将来发生类似事件时提供处理经验和指导依据。

2.3 智能决策

利用管网监测点的压力、流量等数据，结合各种管网事件的物理计算方法、管网模型等工具，智能化的推断出管网可能发生问题事件的区域或地点，做到提前预知、早做决策、杜绝隐患、保障安全、改善服务。

2.3.1 爆管定位

系统在模拟管网爆管时，利用最近5分钟的压力差和斜率双重条件作为依据，将压差或斜率最大的三点连接起来，形成封闭区域，从而模拟出可能发生爆管的区域，做到及早干预、提前防范。

2.3.2 应急预案

根据对历史事故案例的分析，结合水力模型的模拟与优化计算，系统可制定各类事故在不同条件下的最优应急处置预案，建立应急预案库。当爆管发生时，调度人员根据爆管发生位置，及已经制定好的相应处置预案，辅助应急，确保处置流程高效有序的进行。

2.4 运行分析

通过对管网上各个采集参数历史数据的分析、统计、汇总，结合调度理论知识和实际经验，根据各参数的运行趋势预测出未来一段时间内该参数的可能变化规律，从而为管网调度提供决策依据。

2.4.1 水量叠加

通过分区水量和大用户水量的叠加分析，得出管网用水变化趋势是否正常，当这两者的运行趋势存在差异时，则管网可能出现漏损，为公司做进一步的工作决策时提供依据。

2.4.2 最小流量

对水表的最小流量进行监控管理，分析水表的最小流量发生的时间是否在用水规律中经验值较低的时间段内，以及夜间最小流量占平均流量的比重，从而得出该监控范围内是否存在漏损点，为企业查找漏损点，控制漏损提供数据支撑。

2.4.3 水量预测

根据水表的历史数据的变化规律，结合天气、温度等情况，预测出该水表在未来一段时间内的水量变化趋势，帮助调度员提前了解供水量变化趋势，做好调度计划。

2.4.4 管网水龄

通过管网容积/远传大表实时的日用水量×24 h来计算出管网水龄。对管网水龄进行实时分析，帮助调度人员实时了解管网水质变化情况，提前防范水质变化事件。

2.5 业务管理

系统将企业日常工作的业务流程集成进来，包括了调度管理、水质管理、管线管理、设备管理、工单管理这五大子模块，每个子模块都提供了详细的管理功能，帮助公司调度或管理部门完善工作流程，提高工作效率，充分发挥信息化系统作用，从而改善现有工作中的不足。

2.5.1 停水作业

对管网停水事件进行管理，跟踪停水事件的执行过程，其中可以查询到阀门操作记录、重大事件记录等，所有表单可以进行打印、导出等操作，方便管理人员进行归档或向上汇报的需要。

2.5.2 水质事件

可对管网中的水质事件进行管理，了解水质事件发生的原因及处理的情况等，帮助公司对这些信息进行归档，为以后类似事件发生时提供处理经验。

2.5.3 调度日志

通过电子日志的形式，调度人员可及时记录每日工作情况、存在问题及建议措施等，在提醒交接班人员须注意的事项的同时，也在潜移默化中增强了工作的目的性和针对性，提升了工作的主动性和创造性，加强了工作的计划性和科学性。

2.5.4 设备管理

在设备管理环节通过添加、删除、修改设备信息完成设备信息的操作活动，也可实现每一阶段设备库的更新记录查询，例如设备损耗、设备更新等，使设备管理由被动管理转为主动管理。它的使用将极大地提高设备管理部门的工作效率，使设备管理人员解脱了繁重的手工劳动，实现了设备整个生命周期的电子化管理。

2.5.5 工单管理

工单管理用于记录、处理、跟踪监测点、漏点等各类维修任务的处理情况。一方面可以使维修人员能快速到达现场并及时有效的处理各种维修任务，减少故障时间，提高供水安全性。另外一方面，可以实现公司管理部门与户外维修人员的数据联系通道，形成公司内部统一的电子化派单、电子化销单的工作流程控制，提高服务质量与水平。

2.6 报表统计

系统提供丰富多样的统计报表，从简单的数据统计，到复杂的数据计算，都囊括在内。帮助公司调度人员或管理人员充分掌握管网运行情况，得出管网运行的健康程度，为管网调度工作做出更准确的分析预测，减少管网隐患，保障供水安全可靠。

2.7 系统设置

包含了用户配置、站点配置、报警配置、系统配置、设备配置及其他配置等六大功能，可针对各部门对监测数据及业务流程的不同需求制定相应权限。彻底解决以往系统配置复杂、无法灵活定义权限，采集参数无法在线配置等根本问题。

3 结语

建立智慧水务信息化平台，规范业务流程显著提高了本溪市供水企业的运行管理效率，降低了管理难度。目前信息化建设实现了对本溪市供水管网的在线监测，结合GIS系统对管网一体化管理，配合运行维护的辅助决策系统，实现了供水企业的综合智慧化管理，为城市的供水安全提供了可靠保障。