智慧排水物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的探索

許鐵強(qiáng)+李佳楣+金少輝+金穎

紹興柯橋排水有限公司

【摘要】紹興柯橋排水有限公司隨著排水網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，在信息化系統(tǒng)建設(shè)方面也取得了部分進(jìn)展：已建 成泵站SCADA監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、水質(zhì)抽樣檢測(cè)系統(tǒng)、流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、物資倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)就是將上述各系統(tǒng)整合改造，實(shí)現(xiàn)紹興柯橋排水系統(tǒng)中污水泵站、排水管網(wǎng)、辦公管理、庫(kù)存管理、檔案管理等子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，對(duì)排水系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為企業(yè)提供輔助決策支持。

【關(guān)鍵詞】 信息化 排水系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)

1.引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，排水系統(tǒng)在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。污水處理是城市水環(huán)境改善非常重要的方面，越來(lái)越受到市民、地方政府乃至中央的關(guān)注和重視，成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈上不可或缺的重要環(huán)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)與城市化水平同步發(fā)展，公司建立了一套完整的排水物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。

本系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)：將排水管網(wǎng)運(yùn)行、生產(chǎn)管理應(yīng)用的信息化系統(tǒng)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)整合為一個(gè)綜合性應(yīng)用的排水管網(wǎng)運(yùn)行、生產(chǎn)維護(hù)、搶險(xiǎn)搶修調(diào)度的排水管網(wǎng)運(yùn)行指揮系統(tǒng)。通過(guò)權(quán)限設(shè)置、角色分配，排水設(shè)施運(yùn)維人員、調(diào)度人員、生產(chǎn)管理人員通過(guò)一個(gè)門(mén)戶登錄可瀏覽相應(yīng)各子系統(tǒng)應(yīng)用功能，從而提升管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)、輸配搶險(xiǎn)調(diào)度管理水平，提高排水管理工作效率和調(diào)度能力，減輕維、搶、調(diào)工作人員壓力和負(fù)荷，確保排水管網(wǎng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行，更好的為客戶服務(wù)。排水生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分。

2.排水生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)

排水生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)將系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在管理層和自動(dòng)化控制層之間起到承上啟下的作用。排水生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分析、交換，幫助調(diào)度管理人員快速、準(zhǔn)確地掌握供水生產(chǎn)和管網(wǎng)輸配情況，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)度，及時(shí)準(zhǔn)確生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，全面提升公司的生產(chǎn)管理效率，提高供水安全保障水平。

2.1調(diào)度系統(tǒng)的指令發(fā)布

中心調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)需具備對(duì)泵站的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，每次控制指令下發(fā)必須設(shè)置控制密碼進(jìn)行控制操作。

2.2軟件容量

SCADA軟件要具備大于等于50000點(diǎn)的外部信息采集能力，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件必須具備至少15000點(diǎn)的信息存儲(chǔ)能力，所在的數(shù)據(jù)服務(wù)器硬盤(pán)必須能夠滿足保存3年以上歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力。

2.3中心調(diào)度SCADA系統(tǒng)硬件配置

2臺(tái)冗余的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

一臺(tái)通訊服務(wù)器

4臺(tái)操作員站

2.4調(diào)度系統(tǒng)的主要任務(wù)

生產(chǎn)調(diào)度中心是智慧排水的生產(chǎn)信息采集/預(yù)處理中心和調(diào)度命令發(fā)布的管理中心。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的主要任務(wù)是：泵站、管網(wǎng)的工藝運(yùn)行參數(shù)、測(cè)流點(diǎn)、水質(zhì)檢測(cè)點(diǎn)的參數(shù)，完成對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和存儲(chǔ)、展示、報(bào)警，同時(shí)要把數(shù)據(jù)提供給優(yōu)化控制調(diào)度系統(tǒng)，并將系統(tǒng)優(yōu)化后產(chǎn)生的操作指令，通過(guò)數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)遠(yuǎn)程站。

調(diào)度系統(tǒng)的基本情況如下：

1監(jiān)視畫(huà)面的數(shù)據(jù)刷新間隔時(shí)間為2S～5S，并且畫(huà)面支持無(wú)極縮放

2調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)采用C/S模式，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與便捷性

3工藝畫(huà)面顯示實(shí)現(xiàn)無(wú)極縮放功能

4曲線繪制、顯示速度：條.20萬(wàn)點(diǎn)/20S

5常規(guī)定制條件的年度統(tǒng)計(jì)應(yīng)在5秒內(nèi)得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果

6調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持UNIX平臺(tái)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性

7系統(tǒng)支持進(jìn)程冗余，支持負(fù)載均衡

8支持API/Webservice/.ODBC/OPC等數(shù)據(jù)接口，以便與他系統(tǒng)做接口

調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要功能包括（不限于）：

泵站遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集；

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定（遙信、遙控、遙測(cè)、遙調(diào)）；

泵站遠(yuǎn)程控制；

泵站工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示；

下達(dá)調(diào)度和操作命令；

報(bào)警顯示、管理以及事件的查詢、打?。?/p>

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢(shì)顯示；

歷史數(shù)據(jù)的管理、存貯；

帶有相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；

生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表的生成和打??；

控制權(quán)限的確定；

通信監(jiān)視及管理；

系統(tǒng)診斷、故障分析及處理；

3.排水物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)主要任務(wù)

信息系統(tǒng)集成平臺(tái)的內(nèi)容包括兩大部分，一部分是提供集團(tuán)信息系統(tǒng)集成平臺(tái)管理，一部分是提供相關(guān)信息系統(tǒng)的集成服務(wù)。

信息系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)的項(xiàng)目范圍：要對(duì)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、流量在線檢測(cè)系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、臺(tái)賬系統(tǒng)、物資倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、OA辦公系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，要在集成服務(wù)完成后進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

3.1物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)硬件配置

1臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器

1臺(tái)WEB服務(wù)器

1臺(tái)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

2臺(tái)操作員站

3.2技術(shù)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)集成的中心平臺(tái)，涵蓋公司所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的SOA技術(shù)架構(gòu)，將不同來(lái)源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，從而為企業(yè)提供全面的數(shù)據(jù)共享，提升數(shù)據(jù)交互的能力。

系統(tǒng)滿足以下要求：

①采用基于J2EE或.net組件化開(kāi)發(fā)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和跨平臺(tái)能力，為企業(yè)信息化的不斷深入提供技術(shù)支撐，為保護(hù)企業(yè)信息化的各期投入提供技術(shù)保障。

②采用SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）技術(shù)和理念，從業(yè)務(wù)流程的角度出發(fā)，解決企業(yè)的“信息孤島”，使企業(yè)的業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化，建立一種標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化、規(guī)范化、可移植性的企業(yè)IT架構(gòu)。

③服務(wù)器操作系統(tǒng)：信息系統(tǒng)集成平臺(tái)軟件支持Linux或Windows 2000/2003/2008 Server，保證可在上述操作系統(tǒng)中隨意切換。

④客戶端的運(yùn)行環(huán)境支持：Windows XP/2000/2003/2008等操作系統(tǒng)，IE8.0或以上版本的瀏覽器。

3.3信息系統(tǒng)集成

系統(tǒng)要以集成的運(yùn)行環(huán)境和統(tǒng)一的界面展示方式，將GIS系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)、臺(tái)賬系統(tǒng)、物資倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、OA辦公系統(tǒng)等管理信息系統(tǒng)集成到一起，針對(duì)不同用戶的重要性級(jí)別，統(tǒng)一進(jìn)行權(quán)限管理，完成各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交互，同時(shí)提供給高層領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)輔助決策的信息綜合分析與展示的平臺(tái)。

3.3.1信息安全管理系統(tǒng)集成

①統(tǒng)一權(quán)限集成

設(shè)置紹興縣排水公司領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)處室領(lǐng)導(dǎo)以及其它被授權(quán)人等不同專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)查詢權(quán)限、不同管理范圍的數(shù)據(jù)查詢權(quán)限，并能夠適應(yīng)公司部門(mén)崗位的變換。

②系統(tǒng)目標(biāo)

系統(tǒng)靈活便捷的權(quán)限控制機(jī)制，支持按角色、用戶組授權(quán)，支持審批權(quán)限代理，權(quán)限控制粒度可以細(xì)到每條記錄和每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，用戶能夠自定義權(quán)限規(guī)則，規(guī)則支持復(fù)雜的表達(dá)式。

應(yīng)該保證平臺(tái)有足夠的安全性，能提供系統(tǒng)操作日志，可以迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行在線情況分析，了解系統(tǒng)訪問(wèn)和應(yīng)用情況。

③權(quán)限管理要求

系統(tǒng)的權(quán)限管理獨(dú)立，不受任何其它系統(tǒng)的影響和控制。

④系統(tǒng)模塊功能

組織機(jī)構(gòu)維護(hù)模塊：按管理制度和機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系建立，確保各級(jí)單位之間的關(guān)系準(zhǔn)確。

人員信息維護(hù)模塊：人員信息包括直接使用本系統(tǒng)的操作人員和不使用本系統(tǒng)但又在本系統(tǒng)中需要涉及的人員。

角色及權(quán)限管理模塊：維護(hù)和建立系統(tǒng)的各種角色，根據(jù)實(shí)際管理權(quán)限和操作本系統(tǒng)的人員情況，對(duì)人員進(jìn)行角色的劃分，如系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)操作員、企業(yè)高管、部門(mén)主管、業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人等。不同角色的人員可使用的功能權(quán)限不同，根據(jù)工作的需要進(jìn)行按角色分配功能權(quán)限。

系統(tǒng)基礎(chǔ)信息管理模塊：維護(hù)系統(tǒng)使用中的各種基礎(chǔ)信息，如數(shù)據(jù)字典，信息編碼、參數(shù)設(shè)置等。

3.3.2業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息集成

物聯(lián)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)滿足公司決策層、員工的管理需求及外部客戶、合作伙伴對(duì)公司信息系統(tǒng)管理的需求。

物聯(lián)網(wǎng)管理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)滿足用戶對(duì)未來(lái)信息化不斷變化的需求，用戶方能根據(jù)自己的需求，在平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)與各類(lèi)信息系統(tǒng)的集成及個(gè)性開(kāi)發(fā)。

3.3.3決策支持集成

①?zèng)Q策支持集成

物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)通過(guò)建立排水決策支持門(mén)戶來(lái)集成和優(yōu)化多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)跨越多個(gè)部門(mén)的企業(yè)關(guān)鍵績(jī)效考核指標(biāo)分析和關(guān)鍵事件管理。決策支持門(mén)戶使集成平臺(tái)能夠接受并處理來(lái)自多個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，從而連續(xù)不斷地預(yù)測(cè)重大事件和趨勢(shì)并作出相應(yīng)的反應(yīng)。

②報(bào)表分析與報(bào)表集成

決策支持將生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信息以實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的方式從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中提取出來(lái)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，將提取出的數(shù)據(jù)分析、匯聚、提煉為關(guān)鍵績(jī)效考核指標(biāo)，幫助公司管理團(tuán)隊(duì)掌握全局。

3應(yīng)急預(yù)案和響應(yīng)

通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)圖形創(chuàng)作工具，連接不同類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)和行動(dòng)建立標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的管理。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序組件包括服務(wù)請(qǐng)求、事件、工作單、資產(chǎn)和人等對(duì)象，并可以預(yù)定義可重用的任務(wù)和政策。

3.3.4業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成

目前公司已建成的系統(tǒng)分別有生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)和OA系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、物資倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)（待建）為了實(shí)現(xiàn)信息的整合，信息集成平臺(tái)集成過(guò)程中需要與各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行連接，需要進(jìn)行集成的業(yè)務(wù)系統(tǒng)如下：

①生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)集成接口開(kāi)發(fā)

②對(duì)于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，需要為其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)，服務(wù)接口格式為Web Service。

③視頻系統(tǒng)集成

④與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成采用?？低曁峁┑目丶夹g(shù)，將視頻信息通過(guò)控件接口直接接入到物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)中。

⑤OA系統(tǒng)的集成

⑥集成平臺(tái)系統(tǒng)，可讀取現(xiàn)有OA系統(tǒng)的主要信息（如公告、郵件、流程等），并將公告、郵件、流程等內(nèi)容在主頁(yè)面中的副窗體中進(jìn)行顯示（窗口可縮放），同時(shí)對(duì)未讀公告、未讀郵件以及各種流程狀態(tài)的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示。

⑦地理信息系統(tǒng)集成

信息系統(tǒng)集成平臺(tái)可通過(guò)接口接入相同坐標(biāo)系的其它地理信息圖層數(shù)據(jù)源。

其他系統(tǒng)接口、現(xiàn)有的流量檢測(cè)系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)均有SQL server數(shù)據(jù)庫(kù)，可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)通訊，建立數(shù)據(jù)通訊。

4.結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)完成后，應(yīng)用中心在數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用及開(kāi)發(fā)一體化應(yīng)用平臺(tái)軟件作為數(shù)據(jù)應(yīng)用層的核心技術(shù)和應(yīng)用平臺(tái)，主要完成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具體的各種應(yīng)用功能。物聯(lián)網(wǎng)信息管理平臺(tái)軟件將實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)數(shù)以萬(wàn)計(jì)乃至十萬(wàn)計(jì)的信息分析、處理和應(yīng)用。市政物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目是一個(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)的建設(shè)項(xiàng)目，隨著應(yīng)用的不斷深入，將會(huì)不斷地進(jìn)行深度推廣。應(yīng)用平臺(tái)軟件具有非常強(qiáng)的可擴(kuò)展性，而且便于系統(tǒng)擴(kuò)展后的維護(hù)。