基于大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建分析

鐵 瀛

(南京域智智能科技有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

大數(shù)據(jù)下的智慧水務(wù)已經(jīng)步入萬(wàn)物計(jì)算、泛在智能、即時(shí)服務(wù)的新技術(shù)階段，提高了水務(wù)信息的全面獲取能力和水務(wù)資源統(tǒng)籌整合能力，加快水務(wù)多領(lǐng)域、多部門數(shù)據(jù)融合，使管理者通過(guò)共享數(shù)據(jù)中心準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握企業(yè)的整體狀況，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的聚焦創(chuàng)新和態(tài)勢(shì)感知。

1 智能水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

1.1 在傳統(tǒng)水務(wù)與智慧水務(wù)融合中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)下的智慧水務(wù)與5G、人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)緊密相關(guān)，使傳統(tǒng)水務(wù)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)和前沿技術(shù)有機(jī)融合。依托于大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心，供水企業(yè)可結(jié)合實(shí)際情況快速構(gòu)建智慧水務(wù)平臺(tái)與整合行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)，能夠統(tǒng)一分析與管理各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，有效化解信息孤島，將傳統(tǒng)水務(wù)的被動(dòng)式管理轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮楦咝У闹鲃?dòng)式服務(wù)，切實(shí)解決了傳統(tǒng)水務(wù)信息協(xié)同能力差、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)精度低下等問(wèn)題，推動(dòng)智慧水務(wù)賦能智慧城市[1]。

1.2 在供排水綜合信息共享平臺(tái)的應(yīng)用

通過(guò)管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，智能水務(wù)數(shù)據(jù)中心和供排水綜合共享平臺(tái)共享信息，能夠快速整合供排水設(shè)備應(yīng)用信息和供排水動(dòng)態(tài)活動(dòng)數(shù)據(jù)，及時(shí)向信息共享平臺(tái)傳輸供排水業(yè)務(wù)的完整信息，為企業(yè)的水務(wù)決策和管網(wǎng)管理提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)分析與整合功能使原廠到水廠、管網(wǎng)到用戶等環(huán)節(jié)的海量數(shù)據(jù)直接呈現(xiàn)在供排水信息平臺(tái)上，形成智慧水務(wù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并能夠基于感應(yīng)技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)全方位監(jiān)控管網(wǎng)壓力、水流量、水質(zhì)等動(dòng)態(tài)信息，形成了完整的信息管理與業(yè)務(wù)服務(wù)活動(dòng)鏈。其中，供排水綜合信息平臺(tái)的監(jiān)測(cè)功能能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)控城市管網(wǎng)運(yùn)作情況，自動(dòng)處理管網(wǎng)供水壓力值，以此提升供水效率和供水的安全性。信息共享平臺(tái)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可幫助水廠監(jiān)控自然生態(tài)水的加工處理環(huán)節(jié)，監(jiān)測(cè)供水水質(zhì)，確保水廠水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 在營(yíng)收客服管理中的應(yīng)用

智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心可以完善水務(wù)營(yíng)收系統(tǒng)建設(shè)，提升營(yíng)收業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)效率和客戶服務(wù)水平。依托于智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心，客戶可通過(guò)應(yīng)用信息門戶、互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)門戶等查詢與反饋用水信息，打造集客戶管理、抄表管理、收費(fèi)管理、財(cái)務(wù)管理、發(fā)票管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)設(shè)置等于一體的營(yíng)收客服管理體系。其中，客戶管理是指對(duì)客戶、營(yíng)業(yè)戶、量測(cè)點(diǎn)全景信息中用水性質(zhì)、費(fèi)用項(xiàng)目、水價(jià)和水表的統(tǒng)一管理；智慧水務(wù)平臺(tái)可遠(yuǎn)程錄入抄表信息，具有隨時(shí)追加抄表和開(kāi)賬管理的功能；智慧水務(wù)拓寬了水費(fèi)繳費(fèi)渠道，支持柜臺(tái)收費(fèi)、銀行代扣以及微信、支付寶第三方收費(fèi)等；賬務(wù)管理和發(fā)票管理的處理流程得到調(diào)整，能夠及時(shí)處理呆賬、壞賬并支持發(fā)票模板自定義；企業(yè)財(cái)務(wù)報(bào)表與考核報(bào)表的編制也可直接通過(guò)智慧水務(wù)平臺(tái)自動(dòng)生成，滿足企業(yè)會(huì)計(jì)處理和目標(biāo)管理需求；系統(tǒng)設(shè)置是指根據(jù)智慧水務(wù)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象和管理權(quán)限進(jìn)行賬戶管理、組織管理、收費(fèi)管理和水費(fèi)調(diào)價(jià)管理等[2]。

2 基于大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心的需求分析

2.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容

構(gòu)建大數(shù)據(jù)智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心，需要明確數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)、云應(yīng)用、安全運(yùn)維四大內(nèi)容。基礎(chǔ)設(shè)施是指數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的程序載體，主要為服務(wù)器、防火墻、控制器等設(shè)備；云平臺(tái)是數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)，利用SOA架構(gòu)和大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建數(shù)據(jù)采集、信息共享、數(shù)據(jù)交換、業(yè)務(wù)控制等子系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡(luò)通信接口、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、安全訪問(wèn)認(rèn)證、信息存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)等組件；云應(yīng)用是將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)終端變?yōu)椤凹慈〖从谩钡囊苿?dòng)應(yīng)用模式，通過(guò)服務(wù)器集群即可開(kāi)展業(yè)務(wù)邏輯運(yùn)算，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的在線信息傳輸和遠(yuǎn)程操控；安全運(yùn)維是要確保數(shù)據(jù)中心的信息安全、訪問(wèn)安全以及系統(tǒng)的穩(wěn)健運(yùn)行[3]。

2.2 需求調(diào)查

構(gòu)建智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心，需要調(diào)查使用者對(duì)在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、平臺(tái)服務(wù)基本功能、運(yùn)行效率等方面的需求，將需求調(diào)查內(nèi)容作為平臺(tái)建設(shè)與完善的主體方向。需求調(diào)查前應(yīng)明確調(diào)查對(duì)象、調(diào)查內(nèi)容，應(yīng)分別從不同類型的用戶中按照一定比例選取調(diào)查對(duì)象，調(diào)查內(nèi)容應(yīng)涵蓋用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)安全訪問(wèn)需求、數(shù)據(jù)管理需求、軟硬件需求、功能設(shè)置需求等信息。同時(shí)，還要關(guān)注潛在用戶的需求指向，綜合分析數(shù)據(jù)中心、用戶、功能之間的關(guān)系，以及了解數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)量、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式等對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的影響，使智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心能夠達(dá)到滿足預(yù)期目標(biāo)且滿足用戶需求。

2.3 信息編碼

智慧水務(wù)信息共享中心的構(gòu)建需要根據(jù)城鎮(zhèn)供水?dāng)?shù)據(jù)信息編碼規(guī)則和要求清晰展示水務(wù)信息的屬性編碼、屬性名稱、域值、類型、必填項(xiàng)等信息，還應(yīng)按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型將城鎮(zhèn)水務(wù)管理信息、城鎮(zhèn)水務(wù)單位信息、城鎮(zhèn)水務(wù)水廠信息、城鎮(zhèn)水務(wù)月供水量、城鎮(zhèn)水務(wù)設(shè)施建設(shè)、城鎮(zhèn)水務(wù)報(bào)表、城鎮(zhèn)水務(wù)監(jiān)控圖像等準(zhǔn)確劃分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如表1所示。同時(shí)，還要根據(jù)城鎮(zhèn)水務(wù)管理系統(tǒng)編碼規(guī)則中的CJ/T541、CJ/T474對(duì)各類信息進(jìn)行分類編碼，以確保城鎮(zhèn)水務(wù)數(shù)據(jù)信息在不同的數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)中都能統(tǒng)一交互與處理[4]。

表1 智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)內(nèi)容分類

3 基于大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心的總體設(shè)計(jì)

3.1 城鎮(zhèn)水務(wù)基礎(chǔ)信息

城鎮(zhèn)水務(wù)基礎(chǔ)信息是智慧水務(wù)信息共享數(shù)據(jù)中心的主體內(nèi)容，主要涉及了城鎮(zhèn)水務(wù)主管部門基本情況、城鎮(zhèn)居民的年用水量、多次供水服務(wù)管理、水源地基本信息、供排水管道信息，城鎮(zhèn)水務(wù)單位基本情況、供排水設(shè)施運(yùn)作情況、水質(zhì)定期檢測(cè)信息、供水企業(yè)運(yùn)營(yíng)信息，城鎮(zhèn)水務(wù)水廠信息、水廠所屬單位、水源地地理環(huán)境、水廠運(yùn)作信息、水廠凈水技術(shù)、供水能力、水質(zhì)檢測(cè)信息、應(yīng)急水源信息，城鎮(zhèn)水務(wù)供水設(shè)施建設(shè)信息、在建供水項(xiàng)目信息、項(xiàng)目投資與設(shè)計(jì)內(nèi)容、項(xiàng)目供水管道信息、項(xiàng)目?jī)羲夹g(shù)信息，城鎮(zhèn)水務(wù)單位月供水信息、水務(wù)單位水壓信息、供水量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)控信息，城鎮(zhèn)供水水質(zhì)采樣信息、水質(zhì)類型、水質(zhì)采樣時(shí)間與地址、水樣檢測(cè)類型、水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)與檢測(cè)指標(biāo)，城鎮(zhèn)水務(wù)二次供水信息、二次供水水廠與所屬企業(yè)、二次供水量、二次供水用水情況，城鎮(zhèn)水務(wù)突發(fā)水質(zhì)事件信息、水質(zhì)跟蹤情況[5]。

3.2 概念設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)為智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建提供概念模型，應(yīng)基于需求分析將各類需求整合成具體的系統(tǒng)概念，通過(guò)對(duì)城鎮(zhèn)水務(wù)基礎(chǔ)信息的分類與編碼，歸納各類數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，利用數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換方法將概念模型轉(zhuǎn)換成邏輯模型，根據(jù)邏輯模型的結(jié)構(gòu)建立同類數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)聯(lián)，結(jié)合數(shù)據(jù)的附加信息、數(shù)據(jù)生成時(shí)間和版本確定關(guān)聯(lián)對(duì)接口，并確保同類數(shù)據(jù)聯(lián)結(jié)和組織方法的一致性。

3.3 構(gòu)建信息共享數(shù)據(jù)中心流程

3.3.1 數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建與集成

在數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建與集成環(huán)節(jié)中，需要構(gòu)建系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的軟硬件環(huán)境，確定數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)的軟件與硬件。所選用的軟件應(yīng)能支持智慧水務(wù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的全流程運(yùn)作，應(yīng)具備高可用性、可擴(kuò)展性、兼容性和可移植性，滿足不同端口的數(shù)據(jù)傳輸，需實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)備份、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、多系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、安全性監(jiān)測(cè)、并發(fā)控制等多重功能，為城鎮(zhèn)水務(wù)的海量信息傳導(dǎo)提供動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間。硬件要與數(shù)據(jù)庫(kù)需求和建設(shè)目標(biāo)有精準(zhǔn)的匹配性，要具有強(qiáng)大的并行處理能力。硬件設(shè)施應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)終端、移動(dòng)終端保持安全連接，并利用磁盤陣列、光碟庫(kù)等硬盤來(lái)滿足不同終端系統(tǒng)的海量存儲(chǔ)需求。數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件集成的內(nèi)容為保障軟件功能能夠使數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、信息共享系統(tǒng)、分析處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)正常發(fā)揮效能。硬件集成是指數(shù)據(jù)中心要在權(quán)限分級(jí)、網(wǎng)段明確、系統(tǒng)互通等情況下穩(wěn)定運(yùn)行，形成數(shù)據(jù)庫(kù)集成的有機(jī)整體。

3.3.2 數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行與安全訪問(wèn)

智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心能否穩(wěn)定運(yùn)行需要觀察數(shù)據(jù)資源集成、海量信息采集、數(shù)據(jù)交換與處理等方面。數(shù)據(jù)中心必須確保水務(wù)企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)與供水等所有的數(shù)據(jù)梳理入庫(kù)，數(shù)據(jù)接入、整理和處理過(guò)程要具有柔性；數(shù)據(jù)中心能夠運(yùn)用分布式的數(shù)據(jù)總線技術(shù)對(duì)不同系統(tǒng)和端口的海量、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合處理和共享交換。數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中要查看和檢測(cè)系統(tǒng)的通信能力和高速緩存能力，滿足多機(jī)、多CPU、多核的數(shù)據(jù)計(jì)算需求，以此確保數(shù)據(jù)中心各項(xiàng)功能符合智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)要求。為保證智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心海量數(shù)據(jù)的安全性，應(yīng)落實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)安全管理和隱私保護(hù)，設(shè)置嚴(yán)格的用戶訪問(wèn)權(quán)限，運(yùn)用日志管理系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)情況，完善數(shù)據(jù)備份功能來(lái)防止系統(tǒng)故障造成的數(shù)據(jù)丟失。

3.3.3 關(guān)鍵技術(shù)

城鎮(zhèn)智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建運(yùn)用了云技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)和分布式對(duì)象技術(shù)。云技術(shù)通過(guò)虛擬化技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)和平臺(tái)管理技術(shù)簡(jiǎn)化了軟件集成和配置過(guò)程，使數(shù)據(jù)中心能夠同時(shí)服務(wù)大量用戶，優(yōu)化系統(tǒng)的儲(chǔ)存性能，實(shí)現(xiàn)了脫離固定終端控制的云端移動(dòng)管理。移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用使城鎮(zhèn)水務(wù)各類信息可直接通過(guò)移動(dòng)App實(shí)時(shí)查看，將水務(wù)企業(yè)的供水過(guò)程、水質(zhì)信息、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、供水費(fèi)用等信息數(shù)字化，消除了用戶和企業(yè)的信息隔閡。分布式對(duì)象技術(shù)基于Java技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、CORBA技術(shù)大幅度提高了智慧水務(wù)平臺(tái)的通用性和安全性，使不同技術(shù)組件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳輸系統(tǒng)高效兼容，真正實(shí)現(xiàn)了用戶程序與系統(tǒng)各層級(jí)的信息交互。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迭代升級(jí)，為智慧水務(wù)數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建提供成熟技術(shù)條件。智慧水務(wù)信息平臺(tái)的建設(shè)需要多個(gè)設(shè)備與終端的互聯(lián)互通，以更動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化的方式管理供水全流程，運(yùn)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)挖掘水務(wù)供水信息的潛在價(jià)值，實(shí)現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)信息的智慧化、協(xié)同化和數(shù)字化發(fā)展。