淺析智能水務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)

楊 超，劉忠祥，劉 杰，解存福

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津 300381）

0 引言

中國是一個貧水的國家，全國范圍內(nèi)缺水的城市有很多，為了使水資源得到更合理的應(yīng)用，有必要對水資源進(jìn)行更合理的管理。因此，在很多城市已經(jīng)開展了智能水務(wù)的建設(shè)。一個完善的智能水務(wù)系統(tǒng)，可以將水務(wù)系統(tǒng)中的供水、排水、污水再利用等功能結(jié)合為一體，真正實現(xiàn)將水務(wù)系統(tǒng)中的各個功能統(tǒng)一管理，通過智能水務(wù)的信息管理系統(tǒng)，還可以更好地管理供水設(shè)備，有效防止井蓋等設(shè)備被盜取。因此，智能水務(wù)系統(tǒng)是一個有效的將城市的各項水務(wù)功能進(jìn)行一體化管理的系統(tǒng)，可以方便地實現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)的集中管理，將水務(wù)管理從多部門共同管理轉(zhuǎn)換為同一部門的管理。

1 智能水務(wù)的研究現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)智能水務(wù)研究現(xiàn)狀

自從智能水務(wù)這一概念提出之后，國內(nèi)很多地區(qū)先后開展了“智能水務(wù)”相關(guān)建設(shè)，比如江蘇、上海、浙江、北京等地區(qū)，都已經(jīng)進(jìn)行了智能水務(wù)建設(shè)。

江蘇省于2010 年開展了“感知太湖，智慧水利”項目，該項目以物聯(lián)網(wǎng)為核心，對太湖打撈藍(lán)藻的車船進(jìn)行智能管理。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，通過實施該項目使太湖的環(huán)境治理手段更加智能化，更有效地減緩太湖藍(lán)藻泛濫的情況，對打撈藍(lán)藻的船進(jìn)行更好地感知和調(diào)度，為當(dāng)?shù)氐乃ㄔO(shè)提供了一個良好的平臺。

深圳的水務(wù)建設(shè)秉承低碳環(huán)保、安全高效的原則，努力建設(shè)一個在規(guī)劃和管理上都比較統(tǒng)一的水務(wù)平臺，并為其制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)統(tǒng)一建設(shè)，將隨水務(wù)的信息化建設(shè)進(jìn)行一定的統(tǒng)籌規(guī)劃，從而把水務(wù)部門的信息收集、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、數(shù)據(jù)庫規(guī)劃統(tǒng)籌到一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺上，從而建設(shè)了城市智能水務(wù)。

上海也發(fā)展了“智能水網(wǎng)”業(yè)務(wù)，以上海的“四個中心”建設(shè)為核心思想，旨在建設(shè)一個具有高度信息化的水務(wù)網(wǎng)絡(luò)，從而使水務(wù)更安全、更環(huán)保，使資源的利用更加合理。把用戶的需求作為首要考慮，盡可能地在應(yīng)用中創(chuàng)新思維，并制定一套更合理的標(biāo)準(zhǔn)。智能水網(wǎng)是智能城市的重要組成部分，在智能城市建設(shè)的城市網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)下，整合多個相關(guān)行業(yè)來使水務(wù)的行政執(zhí)法、應(yīng)用服務(wù)、評估決策機制更加合理，更好地為公眾服務(wù)。

1.2 國外智能水務(wù)研究現(xiàn)狀

2008 年，IBM 提出了“智慧地球”理念。水資源是地球資源的重要部分，在水資源的管理上也需要一定的智能化，這也成為了IBM 重要的探索方向之一。IBM 把水資源的管理按照利用、預(yù)測與協(xié)調(diào)分為了三大部分。首先是利用，這里指的是對水資源管理的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行利用。通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來優(yōu)化水資源的管理，從而提升水務(wù)部門的管理與運營水平；第二步預(yù)測，是通過分析水資源管理的數(shù)據(jù)和現(xiàn)存的問題來對之后可能出現(xiàn)的問題以及水資源的需求量進(jìn)行預(yù)測；第三步協(xié)調(diào)，是對水資源的運營管理進(jìn)行更合理地統(tǒng)籌和調(diào)整，促進(jìn)水資源的合理利用和可持續(xù)發(fā)展。通過IBM 開發(fā)的智能水資源利用系統(tǒng)，水務(wù)管理更加公開，相關(guān)信息也更方便查詢，無論是信息采集還是故障收集都變得更加便捷與快速，并使各部門的協(xié)同工作更便捷。

智能水系統(tǒng)也是日本正在研究的一個重要課題。日本的智能水系統(tǒng)不僅僅基于常規(guī)的城市水務(wù)系統(tǒng)，更是將城市的自來水、中水、污水處理合為一體，形成了一個高度一體化的智能水務(wù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)對城市的水務(wù)系統(tǒng)營運起到了很好的作用。這樣的一個系統(tǒng)還可以更方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，并對水務(wù)的狀態(tài)起到很好的監(jiān)控作用，無論是自來水廠提供用水，還是污水處理廠處理過的水，都可以進(jìn)行實時的水質(zhì)監(jiān)控，保證工業(yè)與居民用水的質(zhì)量，同時還可以對城市各出水管的狀態(tài)，包括水量等進(jìn)行監(jiān)控，這對城市用水的調(diào)度很有幫助。

韓國的一些專家也在研究智能水網(wǎng)的建設(shè)問題，韓國專家認(rèn)為，智能水網(wǎng)將是未來水資源管理的趨勢，也是一項重大的技術(shù)，要將城市水網(wǎng)的建設(shè)與現(xiàn)代通信技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，從而提高水務(wù)系統(tǒng)管理的效率。

2 智能水務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略

2.1 改變觀念

隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的需求。因此，要從觀念上開始改變，將水務(wù)智能化作為必然的趨勢，切實地進(jìn)行改革，而不是形勢所迫才開展改革。要積極地從根本開始對水務(wù)進(jìn)行改革，讓智慧水務(wù)發(fā)揮其優(yōu)勢，讓居民體會到智能水務(wù)帶來的便利。

2.2 領(lǐng)域聯(lián)合

要想完成智慧水務(wù)建設(shè)，所需要的不僅僅是水務(wù)部門自己的努力，而是需要很多部門共同進(jìn)行智能水網(wǎng)的建設(shè)，將各部門的資源與信息進(jìn)行共享，才能夠建設(shè)一個更完善的智能水務(wù)系統(tǒng)。尤其是在水務(wù)系統(tǒng)的一些特殊情況中，需要氣象、國土資源、交通、林業(yè)等部門的共同合作，并將必要的信息及時交予媒體部門進(jìn)行公開。因此，需要進(jìn)行信息上的共享，業(yè)務(wù)上的合作，共同支持政府部門的決策從而建設(shè)一個更完善的應(yīng)急管理機制。同時在日常的水務(wù)服務(wù)方面也需要各部門的合作，才能給大眾提供更加便捷舒適的服務(wù)。

2.3 服務(wù)升級

移動客戶端的普及為水務(wù)服務(wù)提供了全新的平臺，網(wǎng)站也是水務(wù)部門提供服務(wù)的重要門戶，要想實現(xiàn)智慧水務(wù)的建設(shè)，這些基本的客戶端必須利用起來，為公眾提供一個支付水費、設(shè)備保修、水質(zhì)投訴、行政許可辦理的平臺，更貼近公眾的日常需求。

2.4 聯(lián)系大眾

智能水務(wù)歸根結(jié)底是一個服務(wù)大眾的平臺，公眾需要從該平臺獲取必要的信息。因此，要做好相關(guān)數(shù)據(jù)公開的工作，這也有利于公眾利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)研究。在該模式下，管理部門、公眾和水廠都會有所收獲，這是一個對多方都非常有利的新模式。

3 智能水務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能感知技術(shù)

要想實現(xiàn)智能水務(wù)的建設(shè)，首先需要大量的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對水務(wù)狀況的分析，那么就需要數(shù)據(jù)收集設(shè)備。目前主要采用的是智能感知設(shè)備來收集數(shù)據(jù)，從地理空間的角度確定好數(shù)據(jù)的測量點，并使測量點按照一定的邏輯順序進(jìn)行排列，從而實現(xiàn)一個全面的數(shù)據(jù)收集。

RFID 是現(xiàn)在智能感知的主流技術(shù)，RFID 對水和電磁環(huán)境都有較強的耐受力，相對不容易受到環(huán)境的影響。RFID 設(shè)備無需接觸即可實現(xiàn)操作，也有較快的讀取速度和較強的數(shù)據(jù)讀取能力。將RFID 標(biāo)簽置于管線上，并與GIS技術(shù)相結(jié)合，可以較快地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析工作，直接將各測量點在地圖上顯示出來，并顯示出該測量點所測量的管道情況，在施工環(huán)節(jié)和故障維修環(huán)節(jié)都可以更方便地進(jìn)行施工，并減少意外事故的出現(xiàn)。

3.2 云計算技術(shù)

采用智能水務(wù)需要將數(shù)據(jù)傳送到云端，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計算與分析，根據(jù)結(jié)果來對水資源的配置進(jìn)行調(diào)整，這種基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)使水資源的調(diào)度更加高效靈活。也就是通過云計算技術(shù)，將水務(wù)的計算環(huán)節(jié)從云端來進(jìn)行處理，這樣的業(yè)務(wù)實現(xiàn)了“水務(wù)云”。云空間為水務(wù)提供了更好的存儲、交換、傳輸、計算平臺，對水務(wù)的生產(chǎn)與管理提供很大的輔助作用。

3.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)分析是智能水務(wù)建設(shè)中非常重要的技術(shù)。其不僅是水務(wù)的重要技術(shù)，也是各行各業(yè)都在發(fā)展的一個技術(shù)。在水務(wù)的運營過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，無論是生產(chǎn)運營環(huán)節(jié)，還是用戶的反饋環(huán)節(jié)都有很多相關(guān)數(shù)據(jù)。這里的數(shù)據(jù)經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析的篩選，會將數(shù)據(jù)從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，并篩選出具有統(tǒng)計價值的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是有很多潛在價值的。如果放棄使用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)就不能發(fā)揮真正的價值。比如分析城市的氣候與客戶用水量的關(guān)系，可以有助于制定更合理的自來水生產(chǎn)計劃；對設(shè)備故障的頻率進(jìn)行分析，有助于制定更科學(xué)的設(shè)備檢修計劃等。

3.4 信息安全技術(shù)

將水務(wù)的相關(guān)信息投入到網(wǎng)絡(luò)中去，信息安全的問題也隨之而來。針對客戶種類的不同，要對客戶的信息有所保護(hù)，包括水務(wù)系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)都需要保護(hù)。存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)是不能隨意篡改的，也要確保設(shè)備返回的信息是準(zhǔn)確的。因此，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)來保證信息的完整性和真實性，確保水務(wù)信息的安全，并要對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防數(shù)據(jù)被惡意破壞，從而避免不必要的損失。

4 總結(jié)

隨著城市智能化的發(fā)展，水務(wù)作為人們生活的重要部分。一個更加智能的水務(wù)系統(tǒng)，無疑會使人們的生活更加便捷。如今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息通信技術(shù)都非常發(fā)達(dá)，大數(shù)據(jù)分析也為各行各業(yè)提供了更科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方式，這些新技術(shù)都可以應(yīng)用到水務(wù)系統(tǒng)之中，建立一個智能水務(wù)系統(tǒng)，不僅僅可以將水務(wù)部門的工作一體化，也可以讓公眾的生活更加便捷。