淺談武夷山市城鄉(xiāng)供水一體化信息管理系統(tǒng)建設(shè)

楊水才

(武夷山市水利局，福建 武夷山 354300)

為助力福建省全面建成小康社會、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和加快新型城鎮(zhèn)化步伐，2019年初，福建省水利廳提出在有條件的縣(市、區(qū))開展城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)試點。武夷山市政府及市水利局在前期規(guī)劃和項目建設(shè)基礎(chǔ)上，積極響應省廳試點工作，提出編制武夷山市城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃。規(guī)劃12座1000 m3/d 以上規(guī)模化水廠，21座100～1000 m3/d水廠，296座100 m3/d以下供水工程，解決全市鄉(xiāng)村安全供水和提質(zhì)供水，受益39.94 萬人。

1 工程背景

通過對武夷山市目前城鄉(xiāng)供水狀況的摸排和一體化建設(shè)規(guī)劃，同步開展農(nóng)飲水基礎(chǔ)工程和信息化建設(shè)，形成城鄉(xiāng)供水同步發(fā)展的新格局，供水服務能力不斷加強，供水工程運行管護機制健全，工程產(chǎn)權(quán)明晰，基本建立合理的水價和收費機制[1-2]。運用智能化管理手段，構(gòu)建武夷山市供水系統(tǒng)管理調(diào)度“一張圖”綜合管理平臺，實現(xiàn)對中小型供水設(shè)施有效監(jiān)管，確保水量、水質(zhì)滿足要求。

規(guī)劃武夷山市城鄉(xiāng)供水信息管理系統(tǒng)建設(shè)將以提高全市供水安全、服務質(zhì)量、實現(xiàn)城鄉(xiāng)水利基本公共服務均等化為根本目標，充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、云計算資源、智慧水務一體化信息平臺、管網(wǎng)物探普查、信息安全系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)工程信息采集與傳輸遠程自動化、預測預警模型化、決策分析智能化、工程信息展示三維可視化、水費計收精細化、對城鄉(xiāng)供水安全全過程監(jiān)控，進一步實現(xiàn)水源來水、水庫調(diào)節(jié)、生產(chǎn)生活用水等聯(lián)合水資源調(diào)度，充分發(fā)揮供水效益，極大提高水利用系數(shù)，為水資源的優(yōu)化配置、高效利用提供調(diào)度運行決策支持，促進社會經(jīng)濟環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[3-4]。提供面向公眾的用水信息服務及應急保障。及時、準確提供宏觀的城鄉(xiāng)供水大數(shù)據(jù)，為政府決策和供水公司運營提供技術(shù)支撐。智慧水務建設(shè)技術(shù)線路如圖1所示。

圖1 武夷山市智慧水務建設(shè)技術(shù)線路

2 智慧水務系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)依托“架構(gòu)統(tǒng)一、標準統(tǒng)一、規(guī)范建設(shè)”的原則，采用服務開發(fā)、服務提供和服務消費模式，搭建區(qū)域城鄉(xiāng)供水一體化智慧水務平臺總體架構(gòu)，盡量避免未來重復建設(shè)，為后續(xù)信息化系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)和運行維護打下堅實基礎(chǔ)。

3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)主要以云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、微服務技術(shù)為基礎(chǔ)，規(guī)劃為“三層六中心”的技術(shù)體系架構(gòu)，包括“IaaS、PaaS、Saas”三層的云計算架構(gòu)，通過政務云資源池和分布式技術(shù)，實現(xiàn)彈性計算和線性擴容，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高可用和可擴展能力。平臺同時借鑒SOA開放、標準、解耦的服務體系思想，采用業(yè)務與數(shù)據(jù)解耦、存儲與計算分離的設(shè)計理念，設(shè)計六大中心，包括感知中心、存儲中心、計算中心、服務中心、運維中心和應用中心，進而提升平臺的開放能力、復用能力和運維管理能力。

4 智慧水務系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

信息采集貫穿“水源地—輸水—制水—配水—用水”全過程的水信息采集，通過數(shù)據(jù)采集器、通信網(wǎng)絡(luò)、水質(zhì)水壓、液位等在線監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)對水源地水位水質(zhì)安防、輸配水管網(wǎng)水量、水壓、水質(zhì)、液位、水廠監(jiān)測監(jiān)控信息、二次供水設(shè)施、用水量等信息自動化采集，構(gòu)建覆蓋整個城鄉(xiāng)供水過程的智能感知體系，為城鄉(xiāng)供水中水源地管理、生產(chǎn)管理、供水調(diào)度、營業(yè)管理、漏損分析、客戶服務等提供“看得見、說得清”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為水行政部門以及水務公司運營分析提供數(shù)據(jù)支撐[5]。

信息采集系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容主要包括水源地水質(zhì)液位監(jiān)測、水廠流量及安防監(jiān)測、進出廠水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)、管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測、供水管網(wǎng)分區(qū)計量、村級供水工程在線監(jiān)測、水廠及泵站自控、用戶遠程智能水表計量、管網(wǎng)爆管測漏監(jiān)測系統(tǒng)等內(nèi)容，具體建設(shè)內(nèi)容如下：

(1)水源地監(jiān)測。每個水源監(jiān)測點配備1套水位監(jiān)測設(shè)備。本規(guī)劃主要針對武夷山地區(qū)主要水源地液位及水質(zhì)開展監(jiān)測。

(2)水廠流量及安防監(jiān)測。根據(jù)《智慧水務標準指南》及相關(guān)規(guī)定，對13座水廠進水口與出水口分別安裝1套流量監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)在線監(jiān)測與預警。根據(jù)水廠實際情況安裝槍機和球機，保證水廠重要生產(chǎn)地點和安防點基本無死角；根據(jù)公安機關(guān)相關(guān)要求存儲周期不低于90 d，通信傳輸方式由運營商提供。

(3)進出廠水質(zhì)監(jiān)測。在對13座規(guī)模化水廠進出廠水質(zhì)安全監(jiān)測中，對進廠水水質(zhì)監(jiān)測配備1套濁度和pH參數(shù)監(jiān)測；出廠水水質(zhì)監(jiān)測配備1套濁度和余氯參數(shù)監(jiān)測。

(4)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測。采用多參數(shù)水質(zhì)在線分析儀，綜合考慮縣城及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水規(guī)模、管網(wǎng)長度、管網(wǎng)布局等實際特征，對供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測布點，監(jiān)測項包含濁度、余氯、pH。

(5)供水管網(wǎng)分區(qū)計量。根據(jù)《智慧水務建設(shè)標準指南》，城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)DMA分區(qū)計量分為縣城和集鎮(zhèn)，涵蓋主要供水人口?？h城監(jiān)測點主要是用于漏損控制及管網(wǎng)運行監(jiān)測，綜合各因素并考慮到實用性以及將來維護的便利性進行DMA分區(qū)監(jiān)測點建設(shè)。

(6)水廠及泵站自控。改造或新建水廠均需設(shè)計規(guī)劃一套生產(chǎn)工藝自控設(shè)備。已建或已規(guī)劃建設(shè)的水廠，若已有自控設(shè)備的，智慧水務建設(shè)將不再重復建設(shè)。本項目擬對13座近遠期建設(shè)水廠各配置1套PLC、組態(tài)軟件等自動化控制系統(tǒng)。對本次規(guī)劃涉及的4座泵站配備1套自控設(shè)施。實現(xiàn)泵站電壓、電流、耗電量、水泵啟停狀態(tài)、水泵故障狀態(tài)、閥門開閉狀態(tài)、水池水位、流量、壓力、水質(zhì)監(jiān)測；實現(xiàn)泵站視頻監(jiān)控信息接入；實現(xiàn)泵站無人值守。

(7)用戶遠程智能水表計量。由于目前武夷山市還未安裝智能水表，本次規(guī)劃將完成主城區(qū)遠傳智能水表改造需求，其余供水分區(qū)根據(jù)實際條件改造。

5 智慧水務一體化平臺

智慧水務一體化平臺以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整合本區(qū)域城鄉(xiāng)供水工程所有數(shù)據(jù)資源、通訊資源、網(wǎng)絡(luò)資源、系統(tǒng)資源，建立集供水各專題信息服于一體的武夷山市城鄉(xiāng)供水智慧水務一體化平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)供水生產(chǎn)與運行信息監(jiān)控、管理、服務等業(yè)務的數(shù)字化、可視化與聯(lián)動化，滿足水行政主管部門對本區(qū)域城鄉(xiāng)供水生產(chǎn)和運行信息的管理，為政府決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐[6]。

根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，按信息處理功能與內(nèi)容將水務一體化平臺劃分為若干個相對獨立的子系統(tǒng)，主要包括生產(chǎn)管理類系統(tǒng)、綜合管理類系統(tǒng)、管網(wǎng)運行管理類系統(tǒng)、對外服務類系統(tǒng)四大類應用，用于支撐供水公司生產(chǎn)和經(jīng)營信息的管理以及數(shù)據(jù)的采集上報[7]。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要面向水務生產(chǎn)工作提供生產(chǎn)管理和分析工具，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，具體包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。

綜合管理系統(tǒng)主要面向水務運維管理，提供管理工具，提升管理效率，具體包括設(shè)備管理系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)、微信公眾號和手機APP等。

管網(wǎng)管理系統(tǒng)主要面向水務運維管理，提供管網(wǎng)運行管理和分析工具，提升運維管理效率，具體包括三維管網(wǎng)GIS管理系統(tǒng)、DMA漏損控制系統(tǒng)和供水管網(wǎng)水力模型系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智慧水務分析系統(tǒng)等。

對外服務系統(tǒng)主要面向水務經(jīng)營管理，提供管理和分析工具，面向客戶服務提供客服渠道，提升客戶用水體驗，具體包括網(wǎng)上營業(yè)廳、營業(yè)管理系統(tǒng)、數(shù)字報裝系統(tǒng)、數(shù)字客服系統(tǒng)等。

6 網(wǎng)絡(luò)傳輸及云計算資源建設(shè)

為便于應用及數(shù)據(jù)存儲的集中管理，每個縣(市)的縣級管理平臺及核心業(yè)務數(shù)據(jù)可以集中到省廳，同時為保證滿足國家對于網(wǎng)絡(luò)安全管理要求，數(shù)據(jù)進行異地數(shù)據(jù)備份。

每個縣(市)的調(diào)度中心、水廠/污水廠、營業(yè)所等對數(shù)據(jù)的有遠程傳輸或管理需要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，建議采用租用電信運營商(電信、聯(lián)通、移動、廣電)的互聯(lián)網(wǎng)線路實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及遠程管理的需要。調(diào)度中心作為重要的管理節(jié)點，需要對水廠/污水廠的視頻、設(shè)備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)等進行遠程瀏覽或監(jiān)測需要，建議租賃傳輸帶寬不低于100 Mbps的互聯(lián)網(wǎng)通信線路(上下行傳輸速率對稱)。水廠/污水廠、營業(yè)所結(jié)合實際情況，可租賃資費性價比最優(yōu)的互聯(lián)網(wǎng)通信專線(上下行傳輸帶寬不對稱，下行較大，上行較小)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及遠程管理的需要。

7 結(jié)語

本文通過對武夷山供水信息管理系統(tǒng)重組建設(shè)，促進企業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高經(jīng)營管理水平，降低生產(chǎn)運行成本，擴大企業(yè)競爭優(yōu)勢，全面提高武夷山市供水服務質(zhì)量，為我省城鄉(xiāng)供水一體化項目建設(shè)管理系統(tǒng)提供了借鑒。