以供水廠網(wǎng)一體化發(fā)展為思路，推進(jìn)智慧水務(wù)建設(shè)

謝曉華

摘要：“智慧水務(wù)”作為“智慧城市”發(fā)展不可或缺的重要板塊，近年來(lái)成為行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)，各地都在加速、加大對(duì)智慧水務(wù)的探索和實(shí)踐。本文結(jié)合泉州在智慧水務(wù)建設(shè)過(guò)程中的實(shí)際情況，分析智慧水務(wù)當(dāng)前存在的問(wèn)題，提出了智慧水務(wù)建設(shè)的規(guī)劃及發(fā)展目標(biāo)，并深入探討了智慧水務(wù)在建設(shè)中行之有效的實(shí)施路徑和建設(shè)內(nèi)容，希望能夠?qū)χ腔鬯畡?wù)建設(shè)貢獻(xiàn)薄力。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù);供水下網(wǎng);一體化;泉州市

中圖分類號(hào)：F294.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 智慧水務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 智慧水務(wù)的內(nèi)涵

智慧水務(wù)的核心就是采用信息化手段，建立水務(wù)企業(yè)資產(chǎn)、財(cái)務(wù)、人員、運(yùn)營(yíng)、管理、分析一體化信息平臺(tái)[1-2]。建立基于“管網(wǎng)一張圖”的一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)中心、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)窗口的智慧水務(wù)信息化綜合系統(tǒng)（即自動(dòng)化、智能化、信息化和平臺(tái)化“四化”融合），為不同層面的生產(chǎn)、管理者提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的生產(chǎn)運(yùn)行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎(chǔ)，為企業(yè)規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效和精細(xì)化管理提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

1.2 智慧水務(wù)建設(shè)背景

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)不斷融入傳統(tǒng)行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，信息化和自動(dòng)化不斷融合，特別是藍(lán)牙、無(wú)線遠(yuǎn)傳、超聲波及新一代傳輸?shù)燃夹g(shù)應(yīng)用不斷加強(qiáng)。供水行業(yè)想要獲得提升和發(fā)展，并且確保居民安全用水，解決城市源水、制水、供水、用水等一條龍問(wèn)題的訴求和矛盾，全面應(yīng)用新的信息化手段是當(dāng)前提升水務(wù)行業(yè)社會(huì)管理和公共服務(wù)能力、保障水務(wù)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[3]。

1.3 當(dāng)前存在的發(fā)展瓶頸

盡管近年來(lái)信息化取得了較好的成果，但是，距離“智慧水務(wù)”的實(shí)際要求還有著很大的距離[4]，仍存在以下一些制約發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。

①信息化越發(fā)展，管理的范圍就越不斷擴(kuò)大，管理對(duì)象也不斷升級(jí)、智能化;

②用戶對(duì)水務(wù)企業(yè)的服務(wù)期望和目標(biāo)不斷上升;

③企業(yè)運(yùn)維成本、效率要求不斷提高，企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也越大;

④水務(wù)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)比較欠缺，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精細(xì)度、頻度、廣度不足;

⑤信息系統(tǒng)孤島嚴(yán)重，數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)一、唯一性，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)利用的深度和價(jià)值不足，不能充分有效利用。

2 智慧水務(wù)發(fā)展規(guī)劃

當(dāng)前，泉州水司的信息化系統(tǒng)建設(shè)已初具規(guī)模，智慧水務(wù)系統(tǒng)在生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用?；谌菟灸壳暗慕ㄔO(shè)情況，按照“需求導(dǎo)向、注重實(shí)用、分步實(shí)施”的思路，梳理適合泉州智慧水務(wù)建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃。按照規(guī)劃，將各個(gè)子系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析、統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施，按照各個(gè)子系統(tǒng)的功能及作用，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源整合、優(yōu)化，使信息化水平更上一個(gè)新臺(tái)階。

2.1 抽取數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通

基于我司較為成熟的“調(diào)度系統(tǒng)”整合并升級(jí)完善，進(jìn)一步融合公司現(xiàn)有各系統(tǒng)資源，通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確定各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的“唯一性”（屬性），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸并同步分析，建立“公司大數(shù)據(jù)庫(kù)中心”，將各種數(shù)據(jù)整合到一起形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，作為核心系統(tǒng)輔助決策的依據(jù)，從而為各個(gè)智慧應(yīng)用系統(tǒng)的搭建打下建設(shè)基礎(chǔ)。

2.2 平臺(tái)融合 數(shù)據(jù)同步分析

①搭建、接入并融合目前所有智能化設(shè)備及數(shù)據(jù)的企業(yè)級(jí)管理平臺(tái)：目前子系統(tǒng)相互獨(dú)立，每個(gè)系統(tǒng)都有相應(yīng)的訪問(wèn)地址、訪問(wèn)賬號(hào)，進(jìn)行一次業(yè)務(wù)操作需要登錄多個(gè)子系統(tǒng)，操作不便。利用即將建設(shè)的計(jì)算機(jī)“等級(jí)保護(hù)”的統(tǒng)一規(guī)劃將內(nèi)外網(wǎng)打通，并計(jì)劃將預(yù)建設(shè)的Web“報(bào)裝系統(tǒng)”和網(wǎng)站融合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站（外網(wǎng)）掛接“內(nèi)網(wǎng)”應(yīng)用系統(tǒng)這種“一鍵式”登錄的模式（不同的權(quán)限按照自己的權(quán)限登錄），從而打造一體化綜合信息化應(yīng)用平臺(tái)。

②管網(wǎng)數(shù)據(jù)升遷，建立最新、一致、權(quán)威的管網(wǎng)空間庫(kù)+基于管網(wǎng)GIS空間拓?fù)潢P(guān)系，形成廠—站—管網(wǎng)一張圖調(diào)度：①將MapGis現(xiàn)有的舊管網(wǎng)數(shù)據(jù)遷移至ArcGIS平臺(tái);②確定普查后新建、在建的CAD工程圖紙和管網(wǎng)數(shù)據(jù)遷移到ArgGIS平臺(tái)，整合形成最新、一致、權(quán)威的管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫(kù);③以管網(wǎng)GIS空間拓?fù)潢P(guān)系為基礎(chǔ)，在GIS管網(wǎng)信息上整合廠、站調(diào)度系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，大表流量數(shù)據(jù)，壓力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及GIS巡檢系統(tǒng)等數(shù)據(jù)。

2.3 試點(diǎn)先行 同步運(yùn)行

①利用現(xiàn)有水力模型，集成管網(wǎng)GIS、SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和營(yíng)銷用水?dāng)?shù)據(jù)，并結(jié)合用水量預(yù)報(bào)、估算與分配，按照水力學(xué)理論為水司構(gòu)建供水管網(wǎng)水力模型，實(shí)現(xiàn)高精度模擬計(jì)算。

②通過(guò)水力數(shù)學(xué)模型，建立高質(zhì)量的供水管網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的現(xiàn)狀模擬，強(qiáng)化管網(wǎng)感知和調(diào)度能力，加強(qiáng)在線預(yù)警能力。

③對(duì)管網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行情況進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，包括壓力預(yù)測(cè)分析和流速預(yù)測(cè)分析，可提前了解未來(lái)供水管網(wǎng)的壓力和流速分布情況，為供水調(diào)度提供依據(jù)。通過(guò)管網(wǎng)現(xiàn)狀分析評(píng)估功能對(duì)管網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可明確管網(wǎng)存在的問(wèn)題和缺陷，找出低壓區(qū)，并通過(guò)系統(tǒng)模擬，找出合理有效的增壓方案，對(duì)管網(wǎng)優(yōu)化改造提供有效的指導(dǎo)意見。

④通過(guò)水力模型進(jìn)行模擬方案管理和評(píng)估?？珊?jiǎn)化復(fù)雜的專業(yè)模型作業(yè)過(guò)程，提供直觀簡(jiǎn)單的方案管理體系，輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)模型方案進(jìn)行編制、修改及各種專業(yè)分析，降低使用人員門檻。

2.4 平臺(tái)互通 一張圖展示

通過(guò)抽取各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，形成“數(shù)據(jù)中心”數(shù)據(jù)倉(cāng)，并同時(shí)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)——存儲(chǔ)來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)（如營(yíng)業(yè)收費(fèi)、銀行對(duì)賬、調(diào)度系統(tǒng)、呼叫系統(tǒng)、管網(wǎng)GIS及資產(chǎn)管理各運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)），通過(guò)數(shù)據(jù)索引專用設(shè)備實(shí)時(shí)從所有海量等數(shù)據(jù)中抽取數(shù)據(jù)生成索引，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)和工作業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)的統(tǒng)一實(shí)時(shí)管理，并通過(guò)服務(wù)接口向上層應(yīng)用提供統(tǒng)一、高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。

3 智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容主要為軟件體系架構(gòu)、硬件體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和安全體系架構(gòu)。這4個(gè)方面及先進(jìn)的管理理念，可實(shí)現(xiàn)公司業(yè)務(wù)部門對(duì)各個(gè)供水業(yè)務(wù)流程的統(tǒng)一監(jiān)控和指揮，通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和對(duì)生產(chǎn)及各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的挖掘和分析，為科學(xué)調(diào)度和宏觀決策提供必要的數(shù)據(jù)支持。從而提高供水突發(fā)事件的應(yīng)變能力，平衡各區(qū)域的供水需求，提高供水服務(wù)水平，提高效率，降低能耗。

在四大架構(gòu)基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)實(shí)際層面拆分，系統(tǒng)又分為4個(gè)層面，具體內(nèi)容如下。

3.1 感知層

①物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)采集廠站、管網(wǎng)、水質(zhì)在線及大表壓力。

②采集戶表、大表數(shù)據(jù)：統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸機(jī)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)全公司各廠站、管網(wǎng)、用戶數(shù)據(jù)的綜合展示和工作流，實(shí)現(xiàn)全公司的“大數(shù)據(jù)集成”。

3.2 平臺(tái)層

①物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)：歷史數(shù)據(jù)在線存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)分析。

②生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)廠站安防一體化監(jiān)控，對(duì)各廠站實(shí)現(xiàn)有效遠(yuǎn)程的監(jiān)控管理。

3.3 應(yīng)用層

①管網(wǎng)區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)集中采集，管網(wǎng)區(qū)域監(jiān)測(cè);管網(wǎng)流量、水壓、水質(zhì)管理。

②管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)：針對(duì)維修、搶修、測(cè)漏、偷盜用水、設(shè)備缺失、表務(wù)管理等方面的事件上報(bào)、任務(wù)派發(fā)、事件處理、軌跡管理等業(yè)務(wù)流程管理。

3.4 決策層

①歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)：對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成有效的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

②業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)功能集成：通過(guò)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，方便各個(gè)應(yīng)用管理部門有效地對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，及時(shí)歸檔、查看。

4 建設(shè)目標(biāo)

4.1 實(shí)現(xiàn)廠站、管網(wǎng)數(shù)據(jù)一體化管理

大數(shù)據(jù)是推進(jìn)智慧水務(wù)的基礎(chǔ)，智慧水務(wù)是否真正實(shí)現(xiàn)了“智慧”的前提是要有龐大且有效的數(shù)據(jù)量。通過(guò)平臺(tái)總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，打造一套數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將公司現(xiàn)有廠站生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一高效的采集體系，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)從“源水、制水、供水至用戶水龍頭”一條龍的全方位實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)“大數(shù)據(jù)集成”匯總。

4.2 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、營(yíng)銷兩個(gè)板塊業(yè)務(wù)部門全方位需求的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

根據(jù)供水一體化運(yùn)營(yíng)管理的思路，通過(guò)整體規(guī)劃與系統(tǒng)性建設(shè)，打通生產(chǎn)、營(yíng)銷兩大板塊業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、決策支持。

通過(guò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互通整合，提高生產(chǎn)及管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的效率，降低生產(chǎn)的能耗，提高運(yùn)行的效率，最大限度地降低供水的成本，實(shí)現(xiàn)降本增益。

4.3 基于物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的輔助決策分析

對(duì)源、廠、網(wǎng)、戶各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全方位的閉環(huán)管理，跨系統(tǒng)抽取各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)之間有效數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有機(jī)融合，使其管理更具有針對(duì)性，讓管理人員做到一目了然并能馬上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從繁雜的數(shù)據(jù)中解脫出來(lái)，從而提高水司管理效率和管理水平，優(yōu)化當(dāng)前的工作困境，實(shí)現(xiàn)供水效益的增長(zhǎng)。

4.4 建立從水源頭至用戶水龍頭的統(tǒng)一調(diào)度管理平臺(tái)

通過(guò)建設(shè)統(tǒng)一的供水廠網(wǎng)一體化調(diào)度管理平臺(tái)，基于各種參數(shù)進(jìn)行模型研判、模型運(yùn)算等，綜合分析給出優(yōu)化調(diào)度方案來(lái)輔助調(diào)度決策管理人員;通過(guò)沉淀、挖掘大數(shù)據(jù)，并發(fā)揮出其關(guān)鍵的價(jià)值，提升決策支持和服務(wù)保障能力。建設(shè)全覆蓋、全過(guò)程的信息綜合應(yīng)用系統(tǒng)，讓基于“一張圖”的一體化管理系統(tǒng)，能夠全面感知、準(zhǔn)確預(yù)警、及時(shí)處置、快速解決問(wèn)題，提升水司精細(xì)化和智能化水平。

5 結(jié)語(yǔ)

泉州水司的智慧水務(wù)建設(shè)尚處于起步階段，通過(guò)一系列改造，雖已取得科學(xué)調(diào)度、穩(wěn)健運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)供水、節(jié)能降耗等初步成效，但離實(shí)現(xiàn)公司智慧水務(wù)整體規(guī)劃的目標(biāo)尚遠(yuǎn)。在“數(shù)字中國(guó)”發(fā)展浪潮中，在中國(guó)制造2025和工業(yè)4.0的大環(huán)境下，在日新月異的科技變革下，智慧水務(wù)的建設(shè)愈加推陳出新。如何利用新的智慧化技術(shù)，降低企業(yè)成本，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)行效率，提升經(jīng)驗(yàn)效益，不斷為城市供水注入新的活力，是下一步研究的主要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 田源.天津智慧水務(wù)建設(shè)與發(fā)展思路[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（17）：212-213.

[2] 陳正偉，章建兵.深耕智慧水務(wù)[J].質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2019（9）：8-10.

[3] 成斐鳴，范營(yíng)營(yíng)，張岐，等.智慧水務(wù)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2019，48（10）：89-92.

[4] 彭禎.云運(yùn)維管理平臺(tái)在智慧水務(wù)中的運(yùn)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（18）：21.