城镇供水系统中智慧水务云平台的应用研究

赵宇

深圳市深水龙华水务有限公司 广东 深圳 518000

引言

“智慧水务”云平台是在云计算、物联网、大数据、移动互联网和人工智能等先进信息技术的基础上发展起来的一个新的水综合管理生态系统，目前，我国正在加速推进智慧城市的建设，伴随着网络、信息技术的快速发展，“智慧水务”的出现给城市供水企业带来了巨大的冲击。文章对“云平台”概念进行了阐述，探讨了“云平台”对“智慧水务”的重要意义，并对其在“智慧水务”中的具体应用进行了探讨，并对其优势进行了剖析。

1 智慧水务云平台的相关概述

1.1 智慧水务云平台

智慧水务云平台就是以现代信息技术为基础，创建一个集水源调度，设备健康，水费征收为一体的集中化平台，它将原本分散的信息整合到一起，让人们可以更直观的了解到供水信息，并使用基于云计算的SaaS管理模式来向城市供水，使供水企业的管理体系得以健全。

1.2 智慧水务的核心理念

智慧水务是水务行业的技术革命。将信息化技术应用于自来水公司，打破了传统的管理模式，使整个管理体系更加科学、高效、智能化。“传感”是智慧水务系统的重要组成部分，它是将各种传感器连接到网络上，并与物联网相结合，从而构成智慧水务系统。

传感器能够采集到海量的实时信息，利用网络将其显示出来，从而构建出智慧供水系统的核心；所谓“智能化”，就是水厂采用先进的数据处理模式或软件，通过计算机等仪器，对这些数据进行处理、筛选、分析，使之成为一种可供选择的数据，从而提高水厂的经营与决策水平[1]。“辅助”是指在水处理流程中，各个环节间相互协作的关系，它能将水处理流程有机地、理性地结合起来，从而大幅提升水处理流程、数据处理和管理决策的效能。

1.3 智慧水务国内研究现状

我国水利信息化的整体发展可分为3个层次，即自动化、数字化、智能化。目前，我国的水利信息化正在由“数字化”阶段过渡到“智能化”阶段[2]。

一是自动化阶段：该阶段目的是实现水业基本信息的自动收集，逐步实现对阀门、泵站和污水处理流程等的自动控制，提升水业中与水业有关的数据（水质、水压和流量）的自动监控。

二是数字化阶段：这一阶段的重点是建立信息系统，运用无线传感器网络、数据库技术和3G网络来建立业务系统和数据库，对信息的存储、查询和跟踪的效率进行了极大的提升，从而使行政办公室和业务管理的初步信息化得以实现。在这个时期，中国的大部分水资源都处于这种状态。

三是智能化阶段：在这个阶段，利用数字化新兴技术，并与实际的业务需求相结合，对数据挖掘和处理展开深入的工作，紧跟市场，随需应变，进行智慧建设，智慧运营，推动商业模式创新和产业转型升级。

然而，受基础设施、管理体制等因素的制约，目前国内外已有的智慧水务标准体系大都是以具体的水业务应用为基础，而真正形成一套完整的标准体系的还不多。目前，很多行业的各层次企业、各部门都在积极探讨建立智慧水务标准的设想。由于给水产业的高收益、高安全性等特点，使得在给水产业中的智能应用已经比较成熟。以水为动力，水从生产到运输，再到销售，都是一个完整的全链条信息系统。

近年来，随着人工智能、计算机等技术的迅速发展，人们不断地研究和开发出多种智能优化调度算法，从而实现了水资源的一体化调度。水源控制是依靠给水系统来实现的，而且在某种程度上也得到了一定的发展。近年来，随着高海拔遥感、水环境模拟等技术的不断进步，水体颜色解译与智能调度分析已初步实现了在线的应用。相对于给水工程的清晰边界，对给水工程的智能运用却存在着诸多限制。由于地下管线状况不明确，给水、排水资料严重缺失，目前国内各类应用仍处于数据展示、业务互动的阶段。而要实现数据融合，智能分析，辅助决策，则需要在几个大中型城市拥有较强实力的市政投资和水务企业的共同参与下进行。

1.4 智慧水务云平台技术的重要性

面向水务行业数字化、网络化、智能化的发展趋势，我们拟搭建一个面向海量数据采集、聚合、分析与服务的开放平台，为水务行业提供服务，提升其服务水平，构筑其生态体系。它的实质是要建立一个准确、实时、高效的数据采集和连接系统，构建出一个能够存储、集成、访问、分析和管理的行业大数据的发展环境，实现行业技术、经验和知识的建模、标准化、软件化和复用，持续优化研发设计、生产制造、运营管理等资源的配置效率，最终构建出一个资源富集、多方参与、合作共赢的水务产业协同进化新生态。

以新一代的数字化技术为支撑，融合水务集团多年来在行业中所积累的经验与技术，运用智能化经营管理的思想，构建了水务企业“智慧经营”平台，并在地方水务企业中构建了“数字化”应用与规范化经营系统，进一步提高了企业的经营与管理水平[3]。在此基础上，建立“全面感知，设备互联，数字集成，智能预测”的智慧云平台运行系统。

2 传统水务管理平台存在的问题

2.1 数据信息共享机制不完善

因为地理环境、水文气象等方面的原因，导致了其服务对象的差异，这些地理信息及水文监测部门并没有建立一个统一的数字化信息共享平台，而这也导致这些部门得到的数字信息无法共享，也无法帮助水务工作提供解决问题的举措。

2.2 智能化技术普及不高

目前，我国城市供水信息化水平不高，但防汛信息化水平相对较高。为保障城市供水安全，各供水系统的信息化发展方面存在显著差异。有一部分水利设施因为使用时间长已经陈旧，出现瑕疵，而且由于人工智能发展未能很好普及，也无法适应智能水务平台的发展。

3 智慧水务云平台的创建

3.1 大数据决策平台创建

充分发挥物联网设备在水务系统中的作用，结合水务地理信息和费用支付服务平台，获取水务系统的运行数据。利用现代的数字化技术，构建水务大数据管理平台，将水务系统中的运行数据进行充分的挖掘，并以此数据为基础生成具有现实意义的报告。利用这些水情资料，对水情资料进行存取与分析，实现了水情预报。而且为了避免居民出现更多的经济损失，水务管理平台可以利用大数据技术对获得的数据进行分析处理，明确供水系统问题多发区，并依据此数据建立一套完备的应急预案，降低风险的发生。

3.2 水务云管理平台建设

利用云计算技术和物联网技术，构建出一个实现供水用户综合管理，水表数据远程监管为一体的水务终端管理平台，而且为保证平台安全，还将智能消防栓也录入其中，保证平台更加安全。同时，为了保证数字化智能终端之间的互联互通，各种物联网设备都要求有一个统一的数据通信协议。这个平台是一个智能水务综合管理平台，他可以通过手机网络与各种监控设备相连接，从而实现对于各类水务信息的实时监控，保证及时发现水务问题，保障居民生命财产安全。研究监测的结果表明，系统可实现对流域水资源的最优分配。而通过设立各类监测站，能够构建出一个水综合管理平台，并将收集到的数据信息传送给城市水务调度中心，帮助提升整个城市水务的管理能力。

3.3 水务缴费平台建设

要建立一个以改善用户服务为目的的水费支付管理平台。在满足供水公司正常供水转写、付款、招标等服务条件下，向用户开通网上支付服务，并可选择微信支付、支付宝支付、银行支付等支付方式。其中，对水费进行统一管理是一个非常重要的环节。它能够建立用户的管理账号，让用户实现对水务费用的缴纳，并对缴纳的费用形成一个账务报表，对水费账单等业务进行管理，对水费业务的数据信息进行多个维度的管理，并对这些数据展开统计和分析。

3.4 水务地理信息管理平台创建

基于给水管网位置信息，可以建立一个供给水管网位置信息管理平台，管理城市给水管网的数据，实时监测管网问题的发生，保证管网及时得到维修。通过对管网位置检测，可以绘制管网电子地图，实现对于水资源的调度，运用现代信息技术的发展，实现对管网的检测与数据的录入，方便实现对供水设备的检测及管道的数据查询，及时查证供水系统的运行情况。通过对给水管网运行状况的分析，得出了相应的结果，并通过图表等方式向管理人员提供了相应的数据。同时，该系统还能为给水管线的紧急检修提供精确的定位信息，为给水管线的检修提供科学依据。

4 智慧水务云平台建设效果分析

4.1 加强建设智慧性城市

在城市建设中，水务是一项非常重要的基础设施。充分利用等现代信息技术，实现对于供水系统系统运行数据的采集，将供水数据采集完成后构建水务管理平台[4]。将供水系统数据储存在数据库中，对其进行处理和分析，并将其应用到供水系统中，从而能够有效地监控水源、水厂、供水等多个环节，实现对供水系统的全生命周期管理。利用智能化的管理手段，为用户提供个性化的、人性化的供水服务，构建出一套科学的用水及水管理新系统。将供水系统的数据存储在系统平台中，通过对数据的处理与分析，把这些数据运用到水务系统中，实现对各类水源地及水资源运行状态的实时监测。达到对于水务系统整个运行状态的实时监测，而且通过现代信息技术，可以实现对于用户需求的个性化定制，实现供水系统的人性化服务，建立一套完备的供水服务新系统。

4.2 有助于节约水资源

城市供给水系统庞大而复杂，可能会出现各种问题而无法及时发现。在城市供水系统的运行过程中，如果出现管道破裂问题，可能会导致水资源的严重浪费，而通过数字化技术与地理信息技术的有机融合，可以及时发现管网破裂问题，及时安排人员及时进行管网维修，将水资源的浪费降到最低，保证供水公司的基本收益。

5 智慧水务云平台应用发展分析

创建一体化的智慧水务云平台，实现对城市给水管理全流程的实时监控，并为给水务系统等提供各类运行数据。智慧水务云平台的建设，实现水务系统与信息化技术的深度融合，推动经济社会各个方面的信息化进程。我们要把信息共享和互联互通作为切入点，促进物联网相关产品的研究和应用，促进国家电子信息系统的建设，提升政府服务能力。在城市建设过程中，必须对水资源进行有效利用。智慧水务将最大程度推动供水公司服务能力的提升，提高他们的运行和工作效率，保证居民能够及时获取供水信息，推动社会健康发展。

6 结束语

构建智慧水务云平台，可以为水资源管理带来方便，推动信息技术和工业生产的深度融合，而物联网终端监控设备的使用，则可以为城市供水系统的科学管理提供保障，为智慧城市的建设打下坚实的基础。借助智慧水务云平台，能够深度挖掘水、电、气等数据，为城市供水的决策提供数据支持，防止发生严重的水源泄露事件，提升供水的效率和质量。实现水文监测、气象和国土资源等信息的共享，为防洪减灾和降低洪涝灾害损失提供了科学依据。