物联网技术在智慧水务中的应用

张玮

摘  要：智慧水务提出到现在发展已数十年，即是智慧城市的重要组成部分，也是智慧环保不可或缺的核心领域，已成为国家战略层面的重点产业之一。传统的智能水务系统实现功能简单，使用时间较长，目前已无法满足智慧城市水资源的调度使用需求，如何构建一套新型适用现阶段城市建设的智慧水务系统是本文研究的主要目的。

关键词：物联网技术;物联网技术;应用

在智慧水务的支持下，水务管理有效提升了自身的自动化、信息化的程度，不仅促进工作效率以及工作质量的全面提升，而且能够缓解人力资源的压力。近几年，物联网技术全面发展，进一步为智慧水务的建设与完善提供更加有力的技术支持。基于此，研究物联网技术在智慧水务中的应用具有一定的现实意义，可在智慧水务的基础上实现进一步的提升。

1智慧水务相关概念

智慧水务是指利用传感器、电子标签等物联网技术，建成覆盖信息类型和时空尺度完善的水务信息感知网;建成水生态水环境监测体系，实现全区水源地、河流、湖泊、干渠、排污设施水质全面自动监测;建成水资源监控能力，实现源水供水水量、水厂供水量、原水供水信息、二次供水、城市生态供水、农田水利灌溉用水全面自动监测;建成汛情监测体系，实现全区河流、湖泊、泵站、闸渠、堤防、城市易涝点水情全面自动监测;建成水务设施监测体系，实现全区泵站（供水、排污、农田灌溉）、闸坝、管网（供水、排污、农田灌溉）、井盖、消防栓运行（完好）状态的全面自动监测;建成支持各类监测数据传输的物联网络，实现物联网与政务专网、移动无线网络、社会运营商网络的“多网融合”。利用“云计算”“虚拟化”等新技术建成实现水务信息汇集、存储、处理、服务于一体的大数据中心，实现水务工程基础信息、水雨情信息、视频监控信息在数据中心的整合，与公安部门、气象部门、国土部门、应急管理等部门的信息实现实时交换。实现对源、供、排、污、灾等水务管理环节的历史回溯、现状监测、未来预测与综合调控分析，基于深度模型支撑的水资源调度、水生态治理、水环境整治、水系联控联调系统建成。

2 物联网技术在智慧水务中的应用

2.1 系统功能设计

（1）水质信息采集体系，水质信息采集体系应用浮标水质分析仪进行实时采集水质数据。浮标水质分析仪是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术，结合浮标体、太阳能供电系统、全球定位系统、锚泊系统组成的放置于水域内的小型水质监测设备。该设备采用全光谱扫描和电化学方法，实现了对温度、PH值、溶解氧、电导率、浊度、总氮和总磷等多参数数据的实时快速采集。设备包括实时数据采集模块、防护模块、监控模块及实时多参数水质监测传感器等部分组成。浮标体、太阳能供电系统、锚泊定位系统和GPS全球定位系统组成了设备的基础保障模块。太阳能供电系统提供电能，GPS全球定位系统确定数据采集的位置信息，由浮标平台搭载的实时多参数水质监测传感器完成对数据的采集，通过定位监控模块实现数据采集环境及采集状态的监控，并对工作浮标下达相关指令完成整个系统的工作流程。（2）信息传输体系，信息传输体系采用5G网络传输。5G移动通信网络在数据传输上具有高效率和高容量的优势。对于水质监测站大量的多参数实时采集数据，5G网络完全可满足智慧感知所要求的时效性。5G通信网络同样具有高度的安全性和可靠性，保证采集的水质数据不会发生泄露、丢失、损坏。

2.2 完善水务企业生产设备健康状态评估

利用物联网技术中先进的无线传感器、高清视频监控、无线传输网络和智能分析技术，构建设备状态监测与健康评价系统。全面感知水泵、电气设备、变压器以及辅机等设备的运行情况、状态参数，经过智能、高效地分析后，可以让设备运行人员预先掌握设备运行趋势预测，让设备管理人员及时了解设备健康评估结果，快速进行故障诊断，让领导层客观制定设备维修决策，根据设备类型的不同，设备状态监测与健康评价大致可分为四块：一是泵房机泵状态监测，通过加装不同类型的传感器来在线监测机泵的各种数据，并结合水泵实际运转情况，如运转时间、运行效率以及设备点检等，形成设备的运行趋势，智能判断水泵的健康状态。二是为泵房生产设备供电的配电系统，包括变压器状态监测，电气控制柜状态监测，通过对电气设备的温度、湿度、电流电压、气体泄露、电气设备局放、电缆层漏水以及门开關等重要参数的监控监测，达到全面可靠的配电系统稳定运行，以保障生产设备的电力系统的安全。

2.3全面实现设备设施的信息化管理

（1）设备巡检

水厂设备巡检主要由工作人员负责完成，基于物联网技术的设备巡检，要求巡检人员装配智能手表、PDA，并利用设备对信息进行读取;同时，附近建设的RFID基站，可直接与PDA完成对接，这样系统就能够对巡检人员在巡检过程中的具体位置进行判断，从而掌握巡检人员是否按照相关规定开展工作等。同时，PDA会将读取到的巡检信息及时传输到指定服务器，再由对应系统完成分析，并对设备运行的实际情况进行掌控。

（2）设备操作警示

基于设备功能可对工作人员的设备以及位置进行定位，这样能够对工作人员是否可以进行操作进行指示，倘若可以进行操作，系统会以语音方式提醒工作人员，并按照具体的规定完成操作，有利于提升操作效率与质量。

（3）仓库物资管理

基于物联网技术的仓库物质管理具体指的是将电子标签标识完善到仓库物资、备品备件，并结合附近基站所接受到的相关信息，对物资库存的实际情况进行自动统计，并完成资产核算。

2.4 水务管理智慧平台的建立

水务管理智慧平台需要融入信息、物联网等技术手段，进而使系统具有共享功能、监控功能、检测功能、传输功能等，将智慧水务系统的优势充分发挥，并在此基础上做好调研工作及规划设计，实现在线水务业务的办理。同时，水务管理智慧平台可以通过互联网系统进行应急指挥，如出现问题可以第一时间着手解决，将被动处理问题化为主动解决问题，从而使水务工作的整体效率大幅度提升。水务管理智慧平台能够让城市供水工作逐渐走向智能化、规范化，并在此基础上推动水务管理的人性化、简洁化发展，在最大程度上满足人们的日常需求，真正的方便了民众的生活。

2.5 数据定位采集系统

智慧水务的重要环节是通过无线传感设备、3S定位设备和三维建模等技术，实现水资源数据精准、可靠、高效的采集与分析，筛选出有用数据为决策提供可靠保障。无线传感设备和阀门等硬件的大量应用是保证海量数据收集的必备前提，正确合理的部署是决定数据有用性的基础，同时利用GIS、GPS等空间管理技术，将每个数据收集点信息准确地显示在可视化屏控上，出现任何水资源突发事件时及时响应预警信号，为管理决策实施响应速率提供科学依据。

3 结束语

将物联网与互联网、大数据等先进技术相结合，并运用到水厂的运行管理当中去，摆脱了传统效率低下的管理模式，实现了模式创新，并体现了“智控慧管”的特点，可实现水厂全面自动化生产、全面科学化管理，推动了水处理行业的模式升级，实现了水厂运行的精密化、技术化、科学化，在科技水平不断进步的大背景下有着良好的前景。

参考文献：

[1]南楠.基于物联网技术的智慧水务体系研究[J].轻工科技，2021，37（07）：59-60+73.

[2]刘刚.基于物联网技术的智慧水务及供水管网漏损检测应用方案[J].电子技术与软件工程，2020（19）：21-23.

[3]孟庆彬，蔡文俊，石磊，张兰芳，韩骅，陆亚良.物联网技术在智慧水务中的应用研究[J].电子世界，2020（17）：207-209.DOI：10.19353/j.cnki.dzsj.2020.17.094.