智慧水務下的城市供排水信息系統(tǒng)改進與優(yōu)化

楊正 南京管科智能科技有限公司

引言

面對城市供排水業(yè)務需求日益增長的態(tài)勢，傳統(tǒng)的城市供排水系統(tǒng)暴露出滯后性，為了更好地提升城市供排水信息化水平，要引入新一代信息技術和手段，改進和優(yōu)化智慧水務理念下的城市供排水信息系統(tǒng)，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動應用的新型信息技術支撐下，實現(xiàn)取水、輸水、制水、供水、排水、污水處理的整合，進行城市供排水數(shù)據(jù)采集、分析和綜合調(diào)度，增強水務信息化決策、管理和服務水平。

1、 智慧水務關鍵信息技術概述

智慧水務引入GIS 地理信息系統(tǒng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術，進行水源、給水、用水、排水的實時感知、采集和整合，進行供排水數(shù)據(jù)的深入挖掘、分析和精準預測，通過傳感器與供排水系統(tǒng)的嵌連，實現(xiàn)城市供排水信息的智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控、模擬和預測，其邏輯結構主要包括以下內(nèi)容：（1）信息采集傳輸層。實現(xiàn)對水源、管網(wǎng)、水廠、二次加壓站、排污口、污水處理廠的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸。（2）硬件設施層。涵蓋各類設施設備的智慧水務數(shù)據(jù)采集、運行的基礎數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各類基礎數(shù)據(jù)的存儲。（3）計算機網(wǎng)絡層。在現(xiàn)有的水務政務內(nèi)外網(wǎng)的基礎上，進行智慧水務業(yè)務應用的擴充和延展。（4）數(shù)據(jù)資源層。實現(xiàn)對智慧水務業(yè)務全流程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問、存儲、備份、挖掘。（5）應用支撐層。利用相關軟件搭建統(tǒng)一的技術架構和運行環(huán)境，實現(xiàn)智慧水務的集成化、通用化服務。（6）業(yè)務應用層。實現(xiàn)智慧水務信息服務、業(yè)務管理、決策調(diào)度和應急管理，是智慧水務應用的核心。（7）應用交互層。通過業(yè)務應用門戶和信息服務門戶實現(xiàn)與用戶的直接交互。

智慧水務應用中的信息關鍵技術主要包括：（1）大數(shù)據(jù)技術。可以利用大數(shù)據(jù)采集、預處理、存儲、管理技術，進行城市供排水業(yè)務全流程數(shù)據(jù)的智能化讀取、定位、追蹤、接入、傳遞、轉換、監(jiān)測，并通過預處理技術進行供排水業(yè)務數(shù)據(jù)的分析、抽取、清洗等操作。（2）物聯(lián)網(wǎng)技術?？梢岳肦FID、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術精準標識供排水業(yè)務中的靜態(tài)物體，并進行智能水表、管網(wǎng)壓力監(jiān)測點、水源井測控設備、水質(zhì)監(jiān)測儀設備的動態(tài)探測、控制和反饋。（3）GIS 地理信息系統(tǒng)?？梢岳肎IS 進行供排水設施設備的精準定位和可視化顯示。

2、 城市供排水信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

2.1 供水信息系統(tǒng)。當前的供水信息系統(tǒng)尚未實現(xiàn)水資源的計算機信息化管理，缺乏對供水管網(wǎng)漏損的信息化管理，管網(wǎng)維護維修及調(diào)度信息化管理方面存在欠缺。

2.2 排水信息系統(tǒng)。當前的排水管網(wǎng)沒有壓力監(jiān)測信息采集設備，還大多是采用人力排查的方式獲取排水管網(wǎng)的流量、壓力等信息，無法及時進行排水管網(wǎng)的維護維修管理，暴露出排水管網(wǎng)時效性較差的問題。加之缺乏完善的污水管網(wǎng)信息化系統(tǒng)，難以實現(xiàn)污水處理廠與管網(wǎng)信息的實時鏈接，存在較大的安全隱患。

3、 城市供水信息系統(tǒng)改進與優(yōu)化路徑

3.1 水資源管理系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。供水信息系統(tǒng)中的水資源管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對水資源的實時監(jiān)控和水資源決策支持，重點采集水源取水泵、水廠各工藝段、泵站的水資源使用量，實時監(jiān)測供水管網(wǎng)壓力、流量、水池液位和設備運行狀態(tài)，獲悉高位水池、泵站等主要設備的工藝參數(shù)，并對源水輸水子系統(tǒng)、凈水子系統(tǒng)、配水子系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。同時，還利用該系統(tǒng)實現(xiàn)水資源的信息統(tǒng)計和分析，如：源水供水量分析、凈水供水量分析、配水泵/取水泵負荷率分析、管網(wǎng)壓力分析、水質(zhì)分析、高位水池平均水位分析等。

3.2 漏損管理系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。（1）主動漏損控制。系統(tǒng)通過DMA（分區(qū)裝表計量）和管網(wǎng)分區(qū)，計算輸水管網(wǎng)和配水管網(wǎng)的漏損量，并分析配水管網(wǎng)生產(chǎn)量與供水量的差值。同時，結合GIS 地圖、漏水監(jiān)測數(shù)據(jù)、模型仿真數(shù)據(jù)，直觀呈現(xiàn)漏水發(fā)生時間、區(qū)域、漏點數(shù)量，實現(xiàn)漏損監(jiān)測、分析、維修、評估的閉環(huán)控制和管理。另外，系統(tǒng)還通過變頻泵、壓力調(diào)節(jié)閥等設備，有效控制管網(wǎng)壓力，規(guī)避管道漏損的問題，并進行漏損異常狀況的報警。（2）基礎信息管理。通過系統(tǒng)管網(wǎng)分區(qū)層級管理的方式，獲悉管段、管徑、材質(zhì)等基礎信息，準確判斷和分析漏損現(xiàn)場。

3.3 供水調(diào)度維護信息系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。利用信息共享平臺的信息數(shù)據(jù)，進行供水業(yè)務調(diào)度及維修管理。具體包括有：（1）業(yè)務調(diào)度。利用信息共享平臺獲取客服熱線、巡檢人員上報的處理事件信息，使之成為待處理事件，結合事件類型進行處理和跟蹤。（2）事故調(diào)度。對于水質(zhì)事故進行報警，形成第一關閥方案和第二關閥方案，確定最小關閥方案，分析停水區(qū)域的停水水量、用戶信息，再通過公眾號、網(wǎng)絡媒體、電話等載體發(fā)布停水通知。（2）管網(wǎng)巡檢。通過GIS 平臺實時監(jiān)控供水管網(wǎng)的巡檢人員位置、設備運行狀態(tài)，獲取區(qū)段內(nèi)的巡檢軌跡、巡檢事件、巡檢任務完成情況。（3）管網(wǎng)設施維護維修。以數(shù)據(jù)庫管網(wǎng)及配套設施的相關信息為依據(jù)，進行主動性的管網(wǎng)及其配套設施維護維修。

4、 城市排水信息系統(tǒng)的改進與優(yōu)化路徑

4.1 污水綜合信息系統(tǒng)的設計與優(yōu)化

污水綜合信息系統(tǒng)主要實現(xiàn)排水管網(wǎng)的在線運行監(jiān)控、信息空間可視化、污水排水模擬分析，具體來說包括有以下內(nèi)容：（1）信息采集及運行監(jiān)控。污水綜合信息系統(tǒng)主要實現(xiàn)對污水廠、泵站、閘門、管網(wǎng)的集中遠程監(jiān)控，實時采集和顯示泵站液位、瞬時流量、壓力、閘門啟閉等信息，以無線通信方式進行信息數(shù)據(jù)的傳輸，及時發(fā)現(xiàn)污水管網(wǎng)的溢流、淤積、堵塞等問題。（2）數(shù)據(jù)存儲。污水綜合信息系統(tǒng)涵蓋泵站、污水廠、污水井、閘門等在線運行數(shù)據(jù)，要將這些空間數(shù)據(jù)和屬性描述數(shù)據(jù)存儲于中央數(shù)據(jù)庫之中。

污水綜合信息系統(tǒng)的模塊化設計主要包括以下方面：（1）污水設施管理。主要面向污水井、污水處理廠進水管/出水管、污水檢查井等設施進行管理，實現(xiàn)污水處理廠處理能力、進廠水質(zhì)在線監(jiān)測信息的查詢、統(tǒng)計和分析。（2）污水處理管理。實時監(jiān)控污水處理廠、污水排水管網(wǎng)、污水提升泵站的運行狀態(tài)，獲悉污水處理廠二沉池、生物池的運行數(shù)據(jù)，進行運行故障異常狀態(tài)的報警，并利用信息共享平臺發(fā)布污水排水運行工況、水質(zhì)水量及突發(fā)性事件。（3）排水服務及管理。統(tǒng)一管理污水排水用戶的資料信息，并針對污水冒溢等突發(fā)性事件進行應急管理。

4.2 排澇防汛信息系統(tǒng)的設計與優(yōu)化

要構建實時在線監(jiān)測排澇防汛信息系統(tǒng)平臺，遠程在線監(jiān)測市區(qū)降雨量、河道水位、轄區(qū)內(nèi)鐵路立交路及低洼地區(qū)積水狀況，涵蓋城市的雨情、水情、險情、氣象、地理信息，獲悉市內(nèi)實時雨量、積水實時水位、泵站實時運行狀態(tài)，進行汛情的監(jiān)測和分析。同時，還可以構建仿真預測模型，擬定切實可行、科學合理的排澇預案、泵站/閘門方案、應急資源調(diào)配方案和交通預警方案，做好實時汛情的指揮調(diào)度工作，并結合管網(wǎng)GIS 和市區(qū)各積水點檔案，全面開展汛情風險評估，快速準確地做好汛情防范和應對工作，提高防汛排澇的應急和指揮調(diào)度決策能力。

5、 小結

綜上所述，要持續(xù)完善城市供排水基礎設施及配套設施的信息化管理，針對城市供水、排水信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀，探討智慧水務理念下的城市供排水信息系統(tǒng)設計方案，全面優(yōu)化水資源管理系統(tǒng)、漏損管理系統(tǒng)、供水調(diào)度維護信息系統(tǒng)、污水綜合信息系統(tǒng)、排澇防汛信息系統(tǒng)，減少城市內(nèi)澇的損失，充分體現(xiàn)城市供排水信息系統(tǒng)的社會效益和環(huán)境效益。