城市水環(huán)境智慧水務系統(tǒng)建設探索

高巍 鞏浩

摘要：本文是在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等新技術的基礎上，結合城市信息化現(xiàn)狀，整合全部水資源，從水務業(yè)務應用的實際需求出發(fā)，明確智慧水務建設目標，以“5+3+1”的模式建設智慧水務信息化系統(tǒng)，包括5個一整體架構（智能感知網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、服務平臺、業(yè)務應用體系、技術規(guī)范體系）、3大板塊（業(yè)務管理、運營管理、輔助決策）和1個綜合監(jiān)管平臺，希望給相關人士提供幫助與參考。

關鍵詞：城市水環(huán)境;智慧水務系統(tǒng);建設要點

一、前言

隨著城市化進程的不斷發(fā)展，城市人口數(shù)量日益增多，但是過度開發(fā)和不合理開發(fā)情況時有發(fā)生，這些人為破壞使得原有的排水路徑和水循環(huán)平衡，許多水環(huán)境問題的出現(xiàn)?，F(xiàn)階段以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能為代表的新一代信息技術正帶來第三次信息技術革命，信息技術逐步在與水務業(yè)務應用和生產(chǎn)運行相融合，這就使得智慧水務建設在技術層面得到了更為廣泛的支撐。

二、城市水環(huán)境智慧水務系統(tǒng)建設目標

智慧水務的目標是圍繞城市廠網(wǎng)一體化聯(lián)合調度的業(yè)務應用需要，綜合應用地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術，利用在線監(jiān)測和管網(wǎng)運維數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)平臺、應用平臺為框架，分階段建立和完善對排水戶、管網(wǎng)、調蓄池、泵站、污水廠等水務基礎設施一體化監(jiān)測、運維、管理和服務平臺，實現(xiàn)“自動化監(jiān)測、實時化調度、網(wǎng)絡化辦事、系統(tǒng)化管理、科學化決策、規(guī)范化服務”的技術系統(tǒng)。

三、城市水環(huán)境智慧水務系統(tǒng)設計原則

1、統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一標準。智慧水務建設必須統(tǒng)一規(guī)劃，從廠站網(wǎng)一體化運行的需求出發(fā)，遵循國家相關信息化標準，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯交、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)庫建庫、系統(tǒng)開發(fā)等方面的標準或規(guī)范，開展智慧水務建設。

2、需求導向、業(yè)務協(xié)同。以水務運營管理業(yè)務實際需求為導向，保障工程效益的最大化發(fā)揮為目標，合理配置資源、優(yōu)化整合資源，建立統(tǒng)一的技術支撐體系，加強應用系統(tǒng)支撐業(yè)務需求的集約化建設，降低維護的強度和成本，降低信息安全風險。

3、資源整合、信息共享。在現(xiàn)有信息化系統(tǒng)基礎上推進智慧水務建設，統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源平臺和統(tǒng)一應用服務平臺的建設，實現(xiàn)平臺集中與共享利用，建立行業(yè)范圍內(nèi)及范圍外的信息共享機制。

4、制度保障、安全可靠。需要建立與智慧水務相適應的規(guī)章制度，并通過行政手段確保這些制度的強力執(zhí)行，逐步形成信息共用共享的長效機制，保障系統(tǒng)建設的穩(wěn)步推進。

四、城市水環(huán)境智慧水務系統(tǒng)總體建設框架

開展智慧水務項目建設，需統(tǒng)籌規(guī)劃，集成整合各類空間資源數(shù)據(jù)，并與日常管理、視頻監(jiān)測、應急指揮、資源管理、智能決策、政務管理以及各有關應用系統(tǒng)對接、支撐。同時，建立相應的規(guī)章制度和技術標準規(guī)范體系。

系統(tǒng)建設框架自下而上由系統(tǒng)基礎設施、數(shù)據(jù)層、服務支撐層、集成層、應用層和展現(xiàn)層等6個具有內(nèi)在聯(lián)系、層次結構分明的層次有機組成。

基礎設施層（IaaS和PaaS）：是指系統(tǒng)運行支撐，系統(tǒng)基礎設施包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及應用開發(fā)框架、數(shù)據(jù)庫等軟件平臺，以及服務器、存儲設備、電源設備、網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡安全設備等硬件支撐環(huán)境。

數(shù)據(jù)層（DaaS）：是整個系統(tǒng)的核心，包括數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)的處理，主要是指從現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料整理錄入以及管網(wǎng)現(xiàn)有相關系統(tǒng)中抽取、調用等方式獲取的，建設綜合數(shù)據(jù)庫，用于支撐和實現(xiàn)相關管理功能，包括綜合數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)采集入庫、數(shù)據(jù)交換與共享、數(shù)據(jù)庫管理等。

五、城市水環(huán)境智慧水務系統(tǒng)建設的相關內(nèi)容

1、五個一整體結構。（1）一張智能感知網(wǎng)建設。通過液位、流量、水質、雨量、視頻等設備，采用在線監(jiān)測與人工檢測相結合的方式，建立涵蓋源、網(wǎng)、UHFLNOuOBsr4b5zKNytnAA==廠、河、湖一體化的智能監(jiān)測網(wǎng)絡，完善信息采集，提供準確、實時、有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，構建城市智慧水務智能感知網(wǎng)。（2）一個數(shù)據(jù)中心建設。數(shù)據(jù)中心建設包括數(shù)據(jù)采集、整理、生產(chǎn)、處理、建庫和備份等一系列過程，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)字典，從水務設施管理、水務運行管理、及水務設施的養(yǎng)護管理等各類數(shù)據(jù)的存儲與管理要求出發(fā)，依據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一設計、數(shù)據(jù)共享”的基本原則，建立水務數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)實時調用、處理、分析計算和顯示。（3）一個服務平臺建設?；谥腔鬯畡罩悄芨兄W(wǎng)和數(shù)據(jù)中心，構建一體化綜合應用服務平臺，實現(xiàn)水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)的智能感知、監(jiān)測預警，主要包括工程管理、智能感知、排水管網(wǎng)管理、河道監(jiān)管、應急預警、污染源應急、廠站網(wǎng)運維和水資源信息綜合查詢和檢索。（4）一套業(yè)務應用體系建設。智慧水務應用體系利用地理信息、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術，覆蓋防汛安全、水資源管理、水環(huán)境綜合整治等水務業(yè)務內(nèi)容，提升水務各級管理部門業(yè)務協(xié)同能力和決策支撐能力，主要包括設施資產(chǎn)管理、防汛排澇預警、污水廠智慧化運行、管網(wǎng)設施巡檢、廠網(wǎng)一體化聯(lián)動調度、河湖水環(huán)境監(jiān)測。（5）一套技術規(guī)范體系建設。在國家、行業(yè)相關標準的基礎上，結合智慧水務信息化需求的實際情況，編制應用開發(fā)類、專項類、數(shù)據(jù)資源類、基礎設施類、信息安全類和工程建設管理類規(guī)范體系。

2、三大板塊。（1）業(yè)務管理。業(yè)務管理主要流程圍繞水安全、水環(huán)境和水資源三大領域，覆蓋政策法規(guī)、行政執(zhí)法和應急管理等職能。（2）運營管理。運營管理主要以資產(chǎn)模型、設備臺賬為基礎，通過調度系統(tǒng)對所有廠站生產(chǎn)過程中的各個工藝環(huán)節(jié)進行集中監(jiān)視，協(xié)助維護單位建立各類巡檢養(yǎng)護計劃，并落實到責任主體，包括設備管理、廠站網(wǎng)運行監(jiān)控、巡檢管理、綜合信息管理。（3）輔助決策。輔助決策主要基于城市的水環(huán)境仿真模型和大數(shù)據(jù)分析等智慧化應用系統(tǒng)，對水環(huán)境進行模型分析預測，對污水廠、調蓄池運行進行模型仿真，制定聯(lián)合調蓄智能運行方案，包括廠站網(wǎng)聯(lián)合調度、污染源溯源、災害預警、應急指揮等。

3、一個綜合監(jiān)督平臺?；诖髷?shù)據(jù)分析，整合業(yè)務應用，依托現(xiàn)有信息化建設資源，采用面向服務的體系架構構建智慧水務綜合監(jiān)管平臺，實現(xiàn)多業(yè)務系統(tǒng)的業(yè)務集成、可視化展示、綜合監(jiān)管、應急指揮管理和領導輔助決策。

六、結束語

綜上所述，智慧水務系統(tǒng)能夠強化排水管網(wǎng)資產(chǎn)監(jiān)測管理能力、排水管網(wǎng)日常精細化養(yǎng)護管理，優(yōu)化運營調度，增強城市排水防澇的預警預報和應急處理能力。與此同時在進行智慧水務項目建設時，還需要充分認識城市水務信息化基礎設施十分薄弱的現(xiàn)狀，切實做好水務要素數(shù)字化、運營信息數(shù)據(jù)化，且從各城市水環(huán)境綜合治理的實際需求出發(fā)，做好規(guī)劃。

參考文獻：

[1]魏柯朋，錢愛君.智慧水務系統(tǒng)在城市供水中的應用研究[J].計算機產(chǎn)品與流通，2018（20）：45-46.

作者簡介：

高巍;1993.1;男;甘肅省白銀市;助理工程師;現(xiàn)在主要研究方向為智慧水務的應用。

鞏浩;1991;年;男;山東省濟南市人;助理工程師;現(xiàn)在主要研究方向為智慧水務的應用。