用水信息化管理在節(jié)水型單位建設(shè)中的應(yīng)用

張維勇 吳耀民 顧玨蓉上海市水務(wù)局

用水信息化管理在節(jié)水型單位建設(shè)中的應(yīng)用

張維勇 吳耀民 顧玨蓉
上海市水務(wù)局

用水信息化管理是建設(shè)節(jié)水型單位的重要內(nèi)容，是深入推動(dòng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)之一。結(jié)合上海市部分節(jié)水型單位進(jìn)行用水信息化管理的有效實(shí)踐，主要闡述信息化管理為單位的用水、節(jié)水提供高效、標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)、動(dòng)態(tài)及預(yù)警的應(yīng)用技術(shù)，可為開展節(jié)水型單位建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

信息化；用水管理；節(jié)水管理

節(jié)水型社會(huì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要載體就是建設(shè)節(jié)水型單位，不僅充分發(fā)揮公共機(jī)構(gòu)節(jié)水示范帶頭的作用，加快推進(jìn)節(jié)水型單位的建設(shè)工作，還能通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析的方法建立用水信息化管理的創(chuàng)新管理模式，以幫助單位有效處理日益復(fù)雜的用水、節(jié)水運(yùn)營(yíng)管理。

1 用水信息化管理系統(tǒng)的主要功能

用水信息化管理是通過傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)系統(tǒng)與水務(wù)信息系統(tǒng)的結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)用水總量控制與節(jié)水管理的重要手段，是全面落實(shí)最嚴(yán)格水資源的突破口。當(dāng)前最嚴(yán)格水資源管理的新形勢(shì)對(duì)用水信息化管理提出了更高的要求，傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)不適應(yīng)信息化社會(huì)的需求，必須使用水信息化管理由“靜態(tài)管理”向“動(dòng)態(tài)管理”轉(zhuǎn)變，由“分散管理”向“整合管理”轉(zhuǎn)變。

為提高用水管理的水平，提升用水管理的質(zhì)量，上海市目前已有多家節(jié)水型單位采用了用水信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照“實(shí)效、預(yù)警、科學(xué)”的原則對(duì)單位內(nèi)部用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完成對(duì)單位內(nèi)部用水的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。同時(shí)系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集終端來對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前的實(shí)時(shí)讀數(shù)圖像。后通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到云端；通過圖像識(shí)別技術(shù)將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)一步結(jié)合數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行節(jié)水分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)單位內(nèi)部用水信息實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的統(tǒng)一管理。

1.1 人性化的系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)

作為節(jié)水型單位重要的用水?dāng)?shù)據(jù)展示平臺(tái)，用水信息化管理系統(tǒng)的平臺(tái)采用的是B/S 結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)平臺(tái)的用戶界面是完全基于Windows操作系統(tǒng)常用的風(fēng)格和技術(shù)，極大地方便了單位管理人員對(duì)系統(tǒng)的使用和學(xué)習(xí)。圖1展示了用水信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)的界面布局。

圖1 系統(tǒng)平臺(tái)

系統(tǒng)的窗口主要采用分層的導(dǎo)航窗口，該導(dǎo)航窗口可通過文件夾的形式組織畫面或功能。一般情況下，菜單作為系統(tǒng)公共的部分，只有獲得授權(quán)才可進(jìn)行訪問，每個(gè)使用系統(tǒng)的單位的管理人員都具有一定的設(shè)定權(quán)限，允許下級(jí)管理人員只訪問部分的菜單，以實(shí)現(xiàn)用水信息的層級(jí)管理。系統(tǒng)的用戶界面提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的畫面和實(shí)用性的工具來展示實(shí)時(shí)用水?dāng)?shù)據(jù)，通過用戶界面的展示功能，單位可自主地對(duì)用水?dāng)?shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行配置，提高了單位的自主性。

1.2 便捷高效的管理功能體驗(yàn)

（1）直觀的首頁(yè)展示

系統(tǒng)首頁(yè)顯示有單位的地圖信息，以及單位內(nèi)部不同時(shí)間段的總用水量數(shù)據(jù)信息。單位在使用系統(tǒng)的第一時(shí)間，即可直觀地獲取到重要的數(shù)據(jù)信息——用水量數(shù)據(jù)信息，體現(xiàn)了系統(tǒng)首頁(yè)的直觀性。見圖1。

在地圖上，單位可通過顯示動(dòng)態(tài)化的用水流向網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)當(dāng)前各用水點(diǎn)的用水進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控，實(shí)時(shí)觀察用水流動(dòng)情況，對(duì)單位內(nèi)部目前存在用水的點(diǎn)位一目了然，只要某個(gè)用水點(diǎn)位存在用水異常問題，如在凌晨不該用水的情況下用水，就能立即發(fā)現(xiàn)，及時(shí)對(duì)該點(diǎn)用水異常問題做出反應(yīng)。同時(shí)，單位可根據(jù)地圖上各個(gè)點(diǎn)位的展示，及時(shí)獲取當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的日用水量的變化情況，直觀地了解各個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，有助于相關(guān)管理人員做出科學(xué)的決策。

圖2 系統(tǒng)首頁(yè)

（2）在線的視頻監(jiān)控

系統(tǒng)可通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)用水點(diǎn)位的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行在線遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控包含三塊功能：①對(duì)各用水點(diǎn)進(jìn)行視頻查看；②對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行手動(dòng)抓拍；③對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行定時(shí)抓拍。單位在選擇一個(gè)用水點(diǎn)位之后，可在線通過彈出的窗口對(duì)定時(shí)抓拍的照片進(jìn)行選擇性的查看，同時(shí)也可對(duì)當(dāng)前的實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行選擇性查看。

（3）實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)查詢

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢功能是通過各用水點(diǎn)位前端的數(shù)據(jù)采集器設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并保存在云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后通過提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)的圖形組件將被采集到的實(shí)時(shí)用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行顯示，在顯示的同時(shí)可以進(jìn)行計(jì)算和相關(guān)處理。單位可通過實(shí)施的數(shù)據(jù)查詢功能，對(duì)各個(gè)用水點(diǎn)位以及所需查詢的內(nèi)容進(jìn)行篩選，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，靈活性地選擇任意的時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)查詢

（4）精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集

用水信息化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方案是具有精準(zhǔn)性的綜合數(shù)據(jù)采集方案，數(shù)據(jù)采集器的底層設(shè)備通過攝像直讀的方式進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)化識(shí)別。同時(shí)系統(tǒng)能對(duì)用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定地上傳，并將各個(gè)點(diǎn)位的用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，再通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳技術(shù)，傳輸至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)中心通過主動(dòng)性的篩，可選出系統(tǒng)中無效的數(shù)據(jù)，極大的增加了用水?dāng)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。同時(shí)，單位還可通過查詢當(dāng)前的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)以及識(shí)別的數(shù)值來核對(duì)用水?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性。見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)采集

（5）多維的數(shù)據(jù)分析

多維的數(shù)據(jù)分析功能的基本能力包括兩個(gè)方面：①可在對(duì)象模型中建立組織結(jié)構(gòu)；②可在對(duì)象模型中建立設(shè)備模型。

數(shù)據(jù)分析功能就是通過系統(tǒng)的這兩大基本能力，科學(xué)地對(duì)關(guān)鍵區(qū)域或設(shè)備進(jìn)行用水統(tǒng)計(jì)以及分析，為單位提供多維度的用水分析模型來適應(yīng)各種實(shí)際情況。

（6）及時(shí)的系統(tǒng)報(bào)警

系統(tǒng)報(bào)警實(shí)現(xiàn)了單位內(nèi)部的用水預(yù)警管理功能，該功能通過五種報(bào)警類型來實(shí)現(xiàn)，即通訊報(bào)警、超量報(bào)警、計(jì)劃用水報(bào)警、漏水報(bào)警以及異常用水報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警管理的建立是以主要點(diǎn)位對(duì)象或設(shè)備為中心，通過對(duì)用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析、報(bào)告，主動(dòng)地為單位監(jiān)控用水情況，保證了用水設(shè)備數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，見圖5。

圖5 報(bào)警消息

1）報(bào)警的類型

①通信報(bào)警

通訊報(bào)警是基于對(duì)底層設(shè)備的監(jiān)控，系統(tǒng)主動(dòng)向底層設(shè)備發(fā)送通訊指令，當(dāng)?shù)讓釉O(shè)備沒有反饋時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄并進(jìn)行通訊報(bào)警。

②超量報(bào)警

單位可根據(jù)實(shí)際用水情況，設(shè)定每個(gè)用水點(diǎn)每天用水量的最大值，當(dāng)任一用水設(shè)備在某天的用水量高于當(dāng)天所設(shè)定用水量的最大值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄并進(jìn)行超量報(bào)警。

③計(jì)劃用水報(bào)警

單位可根據(jù)實(shí)際用水情況，設(shè)定每個(gè)用水點(diǎn)每月的計(jì)劃用水量，當(dāng)任一用水設(shè)備當(dāng)月的用水量高于計(jì)劃用水量時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄并進(jìn)行計(jì)劃用水報(bào)警。

④漏水報(bào)警

當(dāng)任一用水設(shè)備的用水量高于當(dāng)天所設(shè)定用水量的最大值，并呈現(xiàn)連續(xù)遞增趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄并進(jìn)行漏水報(bào)警。

2）閾值設(shè)置

系統(tǒng)可根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的信息進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，并可針對(duì)每個(gè)用水點(diǎn)位都有不同的閾值，設(shè)置是否對(duì)此監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行閾值監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過設(shè)備的閾值，就會(huì)生成相應(yīng)類型的報(bào)警。見圖6。

圖6 閾值設(shè)置

3）推送設(shè)置

報(bào)警記錄在生成的同時(shí)會(huì)根據(jù)推送的設(shè)置，自動(dòng)發(fā)送郵件到相關(guān)設(shè)置人員的郵箱，或者發(fā)送短信到設(shè)置人員的短信中。設(shè)置的人員可以選擇任意的點(diǎn)位進(jìn)行報(bào)警信息的接收，同時(shí)包含有相應(yīng)的報(bào)警類型的信息接收選擇，如超量報(bào)警、漏水報(bào)警等。

（7）統(tǒng)一的報(bào)表管理

統(tǒng)一的報(bào)表管理功能可對(duì)各類水質(zhì)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該功能可根據(jù)實(shí)際需求，自主選擇輸出的時(shí)間段，且能夠自動(dòng)進(jìn)行同比和環(huán)比分析，生成趨勢(shì)曲線，最終形成報(bào)表。單位可在系統(tǒng)上輸出用水同比或用水環(huán)比的報(bào)表，并導(dǎo)出為EXCEL、PDF等進(jìn)行打印，留作電子文檔或紙質(zhì)文件進(jìn)行存檔。見圖7。

2 用水信息化管理系統(tǒng)的特性

與傳統(tǒng)的用水管理方式相比，用水信息化管理實(shí)現(xiàn)了信息化與用水管理相結(jié)合，具有以下10個(gè)方面的特性。

（1）實(shí)效性

有助于單位實(shí)時(shí)全面掌控監(jiān)測(cè)點(diǎn)的用水總量的變化與走勢(shì)，以及不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)系及變化與走勢(shì)，能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)快速進(jìn)行訪問，且在并發(fā)操作下也能滿足實(shí)時(shí)的功能要求，有助于單位的相關(guān)負(fù)責(zé)人及時(shí)做出科學(xué)的分析與決策。

圖7 數(shù)據(jù)報(bào)表

（2）預(yù)警性

隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)用水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖像獲取與識(shí)別，相應(yīng)監(jiān)控點(diǎn)用水閾值的管控，即可生成內(nèi)部漏損預(yù)警管控機(jī)制，使管理者能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)用水使用過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)浪費(fèi)水的現(xiàn)象予以及時(shí)制止，提高漏損響應(yīng)和漏損點(diǎn)定位的反應(yīng)速度，降低漏損維修成本。

（3）精細(xì)性

可為單位制定計(jì)劃用水提供準(zhǔn)確的數(shù)字化依據(jù)，并能提升水資源管理的信息化水平，提高用水效率。

（4）可維護(hù)性

能為單位提供數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)工具，以便單位在線監(jiān)視和修改數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

（5）整合性

可將單位各個(gè)用水點(diǎn)位分別整合到統(tǒng)一的用水部門，通過對(duì)該部門用水信息的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)該部門多個(gè)用水點(diǎn)位的統(tǒng)一管理。

（6）可恢復(fù)性

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的事故消失后，能自動(dòng)恢復(fù)到事故前的狀態(tài)，保障了系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。

（7）并發(fā)性

系統(tǒng)能允許不同程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的同一數(shù)據(jù)進(jìn)行并發(fā)訪問，保證在并發(fā)方式下數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。

（8）一致性

單位的相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)所有的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

（9）安全性

單位可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改設(shè)置操作權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全操作。

（10）開放性

系統(tǒng)支持ODBC、OLE-DB等通用型數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互通互連，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。此外，系統(tǒng)還可根據(jù)單位的實(shí)際需求，利用數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行二次開發(fā)。

3 應(yīng)用效果

（1）案例一

上海某二級(jí)綜合醫(yī)院，于2017年被評(píng)為“節(jié)水型單位”。醫(yī)院在2016年建成用水信息化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝的數(shù)據(jù)采集終端通過3G/4G的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)向云平臺(tái)服務(wù)端上傳相關(guān)用水?dāng)?shù)據(jù)，并即時(shí)呈現(xiàn)在平臺(tái)顯示的終端上。工作人員可通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取相關(guān)用水?dāng)?shù)據(jù)，了解現(xiàn)場(chǎng)表具的用水變化情況。同時(shí)，還可對(duì)內(nèi)部各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位用水情況的實(shí)時(shí)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)醫(yī)院用水的在線監(jiān)控。

系統(tǒng)建成不到6個(gè)月，就為醫(yī)院檢查出了內(nèi)部用水問題。如2017年4月，醫(yī)院太陽能爆管，導(dǎo)致水流不止，短短時(shí)間內(nèi)就浪費(fèi)了100多t。用水信息化管理系統(tǒng)迅速檢測(cè)到該點(diǎn)用水異常后，自動(dòng)向相關(guān)負(fù)責(zé)人員發(fā)送警報(bào)消息，挽回了醫(yī)院的損失。按照醫(yī)院過去的習(xí)慣，通常只有在進(jìn)行抄表時(shí)才有可能發(fā)現(xiàn)漏水問題。一般醫(yī)院一個(gè)月抄表1次，如果沒有用水信息化管理系統(tǒng)的及時(shí)報(bào)警，醫(yī)院將有可能浪費(fèi)3 000 t左右的水量。

圖8 上海市某醫(yī)院用水異常圖

（2）案例二

上海某精神衛(wèi)生中心于2016年10月完成了用水信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)。在系統(tǒng)建成8個(gè)月后的一個(gè)周末，由于該中心需給荷花池?fù)Q氧，對(duì)該池進(jìn)行了放水。事后因工作人員疏忽，忘記關(guān)水，導(dǎo)致荷花池水流不止，浪費(fèi)了80多t，且無人發(fā)覺異常。用水信息化管理系統(tǒng)檢測(cè)到用水異常后，及時(shí)地向該中心的負(fù)責(zé)人發(fā)送警報(bào)消息，避免了該中心不必要的用水損失。該中心過去通常只有在進(jìn)行抄表時(shí)才有可能發(fā)現(xiàn)漏水問題，一般該中心一個(gè)月抄表3次，如果沒有系統(tǒng)的及時(shí)提醒，該中心將有可能浪費(fèi)800 t左右的水量。

圖9 上海某精神衛(wèi)生中心用水異常圖

4 結(jié)語

用水信息化能夠讓單位的用水管理更加精細(xì)化、 規(guī)范化、合理化，隨著用水信息化應(yīng)用的不斷推廣，將有助于單位提升用水管理的信息化程度和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，對(duì)節(jié)水型社會(huì)的建設(shè)具有深入持久的推動(dòng)作用。今后應(yīng)加大節(jié)水型單位的用水信息化管理，這將有力地促進(jìn)節(jié)水型單位的建設(shè)。

Information Management of Water Utilization Applied in Water Saving Type Units Construction

Zhang Weiyong, Wu Yaomin, Gu Yurong Shanghai Water Affairs Bureau

Information management of water utilization is important content of constructing water saving type units, which is basis to deepen water saving type society construction. Combined with effective practices of some Shanghai water saving type units carrying out information management of water utilization. The author introduces information can provide efficient, standard, accurate, dynamical and warning technical platform for water utilization and water saving management of units, which puts forward experiences reference to water saving type units construction.

Information, Water Utilization Management, Water Saving Management

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.08.004