論城市供水水質(zhì)管理信息化

◎ 鄭州市自來水總公司 尹建四

【關(guān)鍵字】城市供水 水質(zhì)管理 信息化

水是生命之源，提供充足、潔凈的飲用水不僅對公眾健康是必需的。城市供水是城市命脈，它為城市的生產(chǎn)、生活提供必需的條件，也是維持經(jīng)濟高速發(fā)展、建立和諧社會必不可少的條件。我國水環(huán)境及城市飲用水源污染狀況日益加重，城市突發(fā)性水質(zhì)污染事件的發(fā)生頻率日益增多。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城市供水水質(zhì)監(jiān)測中心的統(tǒng)計，從2002到2005年，全國36個重點城市（直轄市、省會城市、計劃單列市）的地表水原水樣品中，樣品合格率分別為33.87%、27.79%、29.69%和26.34%?？傮w上來看，樣品合格率呈現(xiàn)出下降趨勢。可見，飲用水水質(zhì)不容樂觀，我國城市給水狀況不理想，缺乏保障，供水水質(zhì)和水量的安全性及穩(wěn)定性有待提高。在環(huán)境、水資源日益惡化的同時，人民群眾生活水平和安全健康意識的不斷提高，人們對也城市供水水質(zhì)提出了更高的要求，人民對食用水的要求也從過去要求“有水食、有水用”階段發(fā)展到現(xiàn)在要求“用優(yōu)質(zhì)水、用放心水”階段，從飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高可以直接反應(yīng)出來。我國從2005年6月1日起實施的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))))(CJ/T 206-2005)與《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-85)相比，對供水水質(zhì)保障的系統(tǒng)性做出了明確規(guī)定，水質(zhì)評價點一改原國標(biāo)的“水廠出廠水”為“龍頭水。而自2007年7月1日起實施的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749一一2006)中，將原標(biāo)準(zhǔn)的35項增至106項，并對原標(biāo)準(zhǔn)35項指標(biāo)中的8項進行了修訂。這就要求嚴(yán)格控制從原水到制水廠經(jīng)管網(wǎng)到用戶水龍頭的各個環(huán)節(jié)，以保障用戶的自來水水質(zhì)，對城市供水水質(zhì)工作的管理提出了更高要求。加強城市供水水質(zhì)安全性管理和技術(shù)研究，構(gòu)建城市供水水源、水質(zhì)處理和管網(wǎng)運行的多級安全保障體系就顯得十分重要。

對于傳統(tǒng)的供水水質(zhì)管理工作而言，供水水質(zhì)信息化是一個全新的概念，是一個新鮮事物。從利用計算機替代人工對水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)進行錄入統(tǒng)計到對水質(zhì)數(shù)據(jù)的在線自動采集，以及對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行深層挖掘、分析、建模、預(yù)測，應(yīng)該說都是一種進步。然而，從供水水質(zhì)信息化的角度來思考，就遠不止這些，我們能夠去憧憬城市供水水質(zhì)管理的科學(xué)化、規(guī)范化與水質(zhì)工作的現(xiàn)代化和高效率，去追求、利用、發(fā)揮和挖掘水質(zhì)數(shù)據(jù)的價值。但是如何理解城市供水水質(zhì)信息化的真正內(nèi)涵，如何實現(xiàn)供水水質(zhì)信息化，如何使水質(zhì)數(shù)據(jù)有序、可靠的數(shù)字化，如何利用、發(fā)揮好水質(zhì)數(shù)據(jù)的作用以及如何挖掘水質(zhì)數(shù)據(jù)的價值，在當(dāng)今復(fù)雜的外部環(huán)境下，為提供“優(yōu)質(zhì)、優(yōu)量”的城市飲用水水質(zhì)做好保障，是我們當(dāng)前需要研究和探討的主要問題。

對于城市供水水質(zhì)管理信息化我們可以從以下幾個方面來認(rèn)識：

1、城市水質(zhì)管理信息化內(nèi)涵

城市供水水質(zhì)管理信息化是城市供水信息化、現(xiàn)代化戰(zhàn)略的重要組成部分，是城市供水水質(zhì)管理發(fā)展的必然趨勢和高級階段，是信息知識時代水質(zhì)管理工作的主要表現(xiàn)形式，是城市供水信息化建設(shè)的重要內(nèi)容和組成部分，是水質(zhì)管理工作的重點從以化驗、分析為中心向以信息管理為中心的延伸、擴展，也是工作方式的根本性轉(zhuǎn)變和提升，是水質(zhì)管理科學(xué)化、規(guī)范化、流程化、精細化、電子化、網(wǎng)絡(luò)化、動態(tài)實施化和現(xiàn)代化的重要方式。

2、定義

供水水質(zhì)管理的信息化實際上可以從兩個方面來看：一是現(xiàn)代管理和信息化思想在供水水質(zhì)管理工作中相融合而形成的應(yīng)用模式；二是實現(xiàn)這一用模式的具體實現(xiàn)技術(shù)或平臺。

就當(dāng)前通常意義上的理解，現(xiàn)代城市供水水質(zhì)化驗管理信息化建設(shè)是供水水質(zhì)綜合管理的一種理念、方法、技術(shù)和整體解決方案。它是在一個系統(tǒng)平臺中管理和整合城市供水系統(tǒng)中的各種水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)、信息和對象。 表現(xiàn)形式是以水質(zhì)檢測中心化驗室、水質(zhì)在線監(jiān)測儀表、各制（源）水廠化驗室為管理對象，在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機信息技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲分析技術(shù)的支撐下，借助分析檢測技術(shù)、儀器儀表技術(shù)和現(xiàn)代管理思想組成的一個開放的分布式城市供水水質(zhì)管理系統(tǒng)（平臺），以采集、錄入、處理、分析、檢查、判定、預(yù)警、存儲、傳輸和共享管理對象產(chǎn)生的各種水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)為核心，同時實現(xiàn)對水質(zhì)化驗相關(guān)業(yè)務(wù)流程、人員、材料設(shè)備、技術(shù)方法、資料檔案等資源的綜合管理，并與城市供水的其它信息管理系統(tǒng)和對象進行協(xié)同和數(shù)據(jù)交換。

3、目標(biāo)

城市供水水質(zhì)管理信息化的建設(shè)一般來講應(yīng)制定一個具有戰(zhàn)略發(fā)展指導(dǎo)意義又適合自身實際情況目標(biāo)，但時代的前進，信息技術(shù)的高速發(fā)展，其實現(xiàn)的目標(biāo)也應(yīng)該是與時俱進的。就目前城市供水水質(zhì)管理的實際工作來講，應(yīng)該力爭實現(xiàn)以下三個目標(biāo)：

（1）數(shù)據(jù)信息化

城市供水中的水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)不同于其它數(shù)據(jù)信息，它是水質(zhì)保證的關(guān)鍵，也不同于其它行業(yè)的化驗數(shù)據(jù)它具有及時性、連續(xù)性、反饋性和水質(zhì)管理指導(dǎo)性。它的作用是提供準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果，通過分析、預(yù)測從而對制供水全過程實施產(chǎn)前指導(dǎo)、產(chǎn)中控制、產(chǎn)后監(jiān)督，并為城市供水的管理、科研、決策提供依據(jù)，在制供水流程中占有重要地位。這樣自然要對檢測數(shù)據(jù)的可信度提出要求，因為任何一個錯誤的檢測數(shù)據(jù)或結(jié)果都會帶來不可估量的損失。把制供水水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)和水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)等，都以一定的數(shù)據(jù)格式自動或人工錄入存儲到計算機系統(tǒng)中，以數(shù)字形式保存起來，可以隨時查詢，并可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)字化信息的傳輸。數(shù)據(jù)信息化，涉及計算機、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等硬件設(shè)施和軟件環(huán)境，設(shè)計一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。應(yīng)該說，數(shù)據(jù)信息化是水質(zhì)信息化的基礎(chǔ)，是最基本的。

圖3 供水水質(zhì)管理信息化構(gòu)成圖

（2）流程信息化

把城市供水水質(zhì)管理工作中已經(jīng)規(guī)范的一些優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，以軟件程序的方式固化下來，使得流程所涉及崗位的工作更加規(guī)范高效，最大限度的減少人為工作的隨意性，變“想當(dāng)然”為“走流程”，同時也保證了水質(zhì)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。

（3）決策信息化

這是城市供水水質(zhì)管理信息化建設(shè)的最高境界。對供水水質(zhì)管理工作的科學(xué)正確決策，主要源于對水質(zhì)信息的準(zhǔn)確、及時把握。無可否認(rèn)在一定情況下，數(shù)據(jù)和流程信息化目標(biāo)的實現(xiàn)可以大大增強城市供水管理者的決策能力。但除此之外，在很多情況下，借助水質(zhì)模型、數(shù)據(jù)倉庫和OLAP技術(shù)等對各種水質(zhì)數(shù)據(jù)進行科學(xué)的加工處理，以形成對決策有重要參考價值的信息。如水質(zhì)變化預(yù)測預(yù)警、管網(wǎng)水質(zhì)模擬等，就是依靠對水質(zhì)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，在計算機中進行計算的結(jié)果，科學(xué)性大大提高、成效十分明顯，是傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)處理方式所難以達到的。

4、建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合城市供水信息化建設(shè)，供水水質(zhì)管理信息化通常應(yīng)包括：信息技術(shù)策略、信息技術(shù)架構(gòu)和信息技術(shù)管理三個層面的內(nèi)容，如圖1所示。

在這個信息化內(nèi)容框架中可以看信息技術(shù)管理和中部的信息技術(shù)架構(gòu)兩個層面的內(nèi)容是最多的，也是日常工作中量最大的，習(xí)慣上把這部分工作在進步劃分為信息基礎(chǔ)建設(shè)、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)、運行維護管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和組織建設(shè)等。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

就當(dāng)前通常意義上來講，供水水質(zhì)管理信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施通常是指計算機、網(wǎng)絡(luò)和智能化設(shè)備等硬件設(shè)備及其相關(guān)支撐軟件。信息化基礎(chǔ)設(shè)施是進行信息化建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不缺少的。從某種角度來講，正是以計算機、網(wǎng)絡(luò)為核心的這些基礎(chǔ)設(shè)置，集中體現(xiàn)和支撐著當(dāng)代信息技術(shù)的發(fā)展水平。

（2）應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

的內(nèi)容。這是水質(zhì)管理信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。

中間一層稱為生產(chǎn)執(zhí)行層（MES，manufacturing executives system）。這一層面的主要包括：水質(zhì)管理業(yè)務(wù)流程執(zhí)行，水質(zhì)質(zhì)量控制，水質(zhì)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，水質(zhì)變化預(yù)報預(yù)警，水質(zhì)報告報表生成，水質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等內(nèi)容。本層具有承上啟下的作用，是水質(zhì)管理信息化建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

最頂層叫做管理決策層。這個一層面以水質(zhì)決策支持為核心，主要內(nèi)容為：水質(zhì)建模，水質(zhì)評價，水質(zhì)分析，水質(zhì)數(shù)據(jù)倉庫，OLAP（聯(lián)機分析處理），水質(zhì)工作管理（包括人員、設(shè)備儀表、計劃等）等。

針對不同的具體情況，具體建設(shè)的內(nèi)容可能不同，但基本上都可以按上述三層結(jié)構(gòu)進行梳理。建立這種層次概念，就能夠在建設(shè)實踐中較好的開展工作，就能夠較正確的處理供水水質(zhì)信息化建設(shè)中所面臨的各種問題，分清問題的輕重緩急。

（3）運行維護管理

供水水質(zhì)管理信息化應(yīng)用系統(tǒng)是指在其基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上所針對業(yè)務(wù)應(yīng)用所運行軟硬件系統(tǒng)，是信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，在建設(shè)上大體可按三層部署，如圖2所示。

第一層，過程控制層（PSC，process contol system）。主要有供水管網(wǎng)、制水工藝點水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)對水質(zhì)數(shù)據(jù)的采集、管理，水質(zhì)監(jiān)測中心化驗室和各制（源）水廠化驗室的水質(zhì)化驗室信息管理系統(tǒng)，以及制供水水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的地自動采集，都屬于這一層

系統(tǒng)運行維護管理是保證信息系統(tǒng)為業(yè)務(wù)工作提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠、安全支撐服務(wù)的技術(shù)與管理體系的總稱。主要內(nèi)容包括：故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和評估考核管理等五部分。系統(tǒng)投入運行后要有效運行，達到預(yù)期的效果，需要有持續(xù)有力的系統(tǒng)運行維護保障體系，應(yīng)將系統(tǒng)運行維護管理從戰(zhàn)略的高度給予重視，不僅關(guān)注信息系統(tǒng)的建設(shè)，更應(yīng)關(guān)注運行維護面管理體系的建設(shè)。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的主要內(nèi)容主要包括標(biāo)準(zhǔn)化策略、標(biāo)準(zhǔn)體系、標(biāo)準(zhǔn)化組織與管理和標(biāo)準(zhǔn)化管理平臺建設(shè)四個層面的內(nèi)容。它是供水水質(zhì)管理信息化建設(shè)的基礎(chǔ)之一，是實現(xiàn)信息系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享和消除“信息孤島”的重要保證。

（5）組織建設(shè)

信息化組織建設(shè)包括機構(gòu)建設(shè)、隊伍建設(shè)、制度建設(shè)三大部分內(nèi)容，它是供水水質(zhì)信息管理化建設(shè)的重要組成部分。做好組織建設(shè)工作，使順利推進城市供水水質(zhì)管理信息化建設(shè)的組織保證。

5、組成和對象

城市供水水質(zhì)管理信息化不單純的是指某個應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)的結(jié)果，而是一項系統(tǒng)工程，一個體系，如圖3所示。它是通過計算機網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)，將城市供水水質(zhì)管理中的水質(zhì)檢測中心化驗室、各制（源）水廠化驗室、水質(zhì)在線監(jiān)測儀器儀表等水質(zhì)管理對象相組合，并由其產(chǎn)生的原水水質(zhì)數(shù)據(jù)、水廠生產(chǎn)工藝水質(zhì)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)輸配水質(zhì)數(shù)據(jù)為核心，對水質(zhì)信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進行全方位管理的一個系統(tǒng)平臺。

從圖3可以看到，供水水質(zhì)管理的對象是信息化建設(shè)的主要部分，是信息技術(shù)的應(yīng)用實施主體，有多個部分組成。結(jié)合供水水質(zhì)管理信息化建設(shè)的對象和組成結(jié)構(gòu)，可以從以下三方面來理解：

（1）從系統(tǒng)主體方面

1）水質(zhì)監(jiān)測中心化驗室，負責(zé)城市供水水質(zhì)管理，原水、出廠水水質(zhì)監(jiān)測，管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測和承擔(dān)國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)下達的行政監(jiān)督、監(jiān)測等各項任務(wù)及外委水樣化驗；

2）各制（原）水廠化驗室，負責(zé)本廠原水、制水工藝點和出廠水的水質(zhì)化驗分析、監(jiān)測、水質(zhì)控制和管理工作；

3）水質(zhì)在線監(jiān)測儀器儀表，包括原水、制水工藝點、出廠水、管網(wǎng)（含二次供水）等幾部分的水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀表，能實現(xiàn)水質(zhì)的遠程實時連續(xù)自動監(jiān)測，以達到及時掌握水質(zhì)狀況、預(yù)警預(yù)報水質(zhì)變化的目的。

（2）從數(shù)據(jù)方面

1）原水水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括原水在線監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)和原水廠水質(zhì)化驗室人工檢測數(shù)據(jù)；

2）制水廠生產(chǎn)工藝點和出廠水水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括制水廠各在線監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)、制水廠水質(zhì)化驗室人工化驗檢測數(shù)據(jù)和水質(zhì)監(jiān)測中心的出廠水檢測數(shù)據(jù)；

3）管網(wǎng)輸配水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)和水質(zhì)監(jiān)測中心人工檢測數(shù)據(jù)。

（3）從系統(tǒng)的角度

1）供水水質(zhì)信息綜合平臺，是對城市供水中水質(zhì)數(shù)據(jù)信息的集成應(yīng)用，它通過計算機、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及應(yīng)用水質(zhì)分析、建模、評價技術(shù)和數(shù)據(jù)倉庫，OLAP技術(shù)，對中心水質(zhì)化驗室數(shù)據(jù)、各制（原）水廠水質(zhì)化驗室數(shù)據(jù)、自控在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等水質(zhì)信息數(shù)據(jù)進行全方位管理的一個開放的分布式體系，是連接各水質(zhì)工作相關(guān)部門的一個共享性、開放性的應(yīng)用系統(tǒng)平臺；

2）供水水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，是對制（原）水水質(zhì)和出廠水、管網(wǎng)水質(zhì)動態(tài)管理的重要手段，它以在線水質(zhì)分析儀器為核心，運用現(xiàn)在計算機應(yīng)用技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動測量控制技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件等所組成的一個綜合性的系統(tǒng)體系，能連續(xù)、及時、高效的在線監(jiān)測水質(zhì)變化，提升對水質(zhì)監(jiān)控和管理水平；

3）供水水質(zhì)化驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS），是計算機技術(shù)、管理科學(xué)與分析技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是應(yīng)用于檢測、分析實驗室各類信息管理的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，是對實驗室的高校和科學(xué)運作以及數(shù)據(jù)信息的保存、交流和加工提供的平臺，是對實驗室工作各個環(huán)節(jié)進行定量化管理的應(yīng)用系統(tǒng)；

4）供水水質(zhì)建模，在水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立數(shù)學(xué)模型，利用計算機模擬和預(yù)測水質(zhì)參數(shù)和某種污染物質(zhì)在管網(wǎng)中隨時間、空間的分布，或者某種水質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生變化的機理。

采用信息技術(shù)促進城市供水的水質(zhì)和水質(zhì)管理的水平，盡可能采用實時采集和信息處理，增強決策和處理突發(fā)事件的有效性，將成為城市供水水質(zhì)管理的必由之路。供水水質(zhì)信息化是提高供水水質(zhì)，提高工作效率之根本。只有采用現(xiàn)代計算機及信息技術(shù)，才能把城市供水的水質(zhì)和水質(zhì)管理提高到一個新的層次。建立高效的城市供水水質(zhì)數(shù)據(jù)采集、檢測、監(jiān)測、管理的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)平臺，達到及時掌握水質(zhì)狀況、信息，快速有效的處理、分析數(shù)據(jù)，提高水質(zhì)預(yù)警、預(yù)報的速度，對水質(zhì)變化作出快速反應(yīng)和處理速度，將成為城市供水水質(zhì)管理的必然發(fā)展和趨勢，也是現(xiàn)代城市供水管理自動化、信息化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)和任務(wù)。