基于云技術的城市二次供水實時監控及預警系統探析

郭晶晶，穆冬靖

（1.天津市龍網科技發展有限公司，天津 300181；2.海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170）

隨著我國高層建筑的不斷增多，二次供水在城市供水中的比重越來越大。二次供水作為高層用戶供水的“最后一公里”，由于建設和管理多元化、監管職責不明晰、運行維護責任不到位，存在較大的安全隱患[1-3]?！抖喂┧こ碳夹g規程》（CJJ140-2018）針對二次供水水池（箱）的清洗消毒和水質檢測要求為每半年一次，無法實時地掌握水質情況。

針對該問題，多地的供水管理、衛生監督等部門在部分小區建設了二次供水水質在線監測試點，開發了信息管理系統[4，5]，提升二次供水的水質安全保障水平。此外，根據國家加強和改進城鎮居民二次供水設施建設與管理的政策性指導意見，供水企業逐步接管二次供水設施成為大趨勢，莊仲輝等人對供水企業二次供水管理系統的建設需求進行了探析[6]，李霞對智慧水務背景下的二次供水發展進行了分析[7]。但以上均未涉及二次供水的用戶，市民對二次供水普遍缺乏了解，當發現水質問題時，往往歸咎于自來水公司，而不清楚身邊的安全隱患，社會監督更無從談起。智慧社區的發展為居民參與社區二次供水管理提供了可能，但大多數社區缺少建設信息化系統的軟硬件環境。

本文提出基于云技術服務于社區的二次供水實時監控及預警系統，社區無需購置服務器等軟硬件環境，通過租賃服務使用平臺，為各社區的二次供水設施管理單位和居民及時掌控二次供水泵房和水質水壓狀況、了解二次供水相關知識提供技術手段，促進全社會對二次供水安全的關注和監督。

1 實時監控及預警系統組成

二次供水實時監控及預警系統包括數據采集、數據傳輸、云服務平臺三部分，系統結構如圖1所示。

1.1 數據采集

通過水質、水壓監測儀，實現pH、濁度、余氯、總有機碳TOC等水質參數和出水水壓的在線監測；通過PLC，采集水泵等實時工況信息，實現對水泵的現場控制和遠程控制；通過視頻監控設備，采集泵房實時圖像、視頻；通過紅外感應報警器，采集人員闖入報警信息。

1.2 數據傳輸

各監測點的監控設備通過GPRS網絡、3G/4G網絡或光纖寬帶，將采集的信息發送到二次供水水質實時監測云服務平臺數據接收中心站。

數據接收中心站的數據接收處理軟件把接收的數據經過初步處理存入數據庫，并對自動測報的信息進行匯總。

1.3 實時監測云服務平臺

利用數據接收中心站接收的監測信息，提供服務器集群、存儲設備、數據庫系統、虛擬化軟件等基礎環境及云服務管理系統、用戶管理等基礎應用，將二次供水相關資源進行統一監控、虛擬環境準備、虛擬化資源動態配置等，并將社區供水門戶、社區供水App、社區管理系統等業務應用部署在云端，為二次供水設施管理單位、社區居民提供業務應用。

2 實時監測云服務平臺

2.1 數據接收中心站

通過數據接收服務器，提供數據接收處理軟件安裝環境；通過數據接收處理軟件，完成數據接收處理和對監測站的遠程控制，利用數據庫實現監控信息的存儲。

2.2 基礎環境搭建

搭建基礎環境，為上層應用提供軟硬件環境支撐，主要包括服務器集群、數據庫系統、虛擬化軟件、存儲設備等。

（1）服務器集群。利用機架式服務器做服務器集群。

（2）數據庫系統。帶內置數據復制的冗余存儲，可保護數據免受硬件故障的影響。實現數據庫服務器部署、配置和安裝補丁程序的自動化操作。利用數據庫管理軟件實現數據庫的建設，提供數據的增加、刪除、查詢等功能。

（3）虛擬化軟件。利用虛擬化軟件實現云平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

（4）存儲設備。提供云塊存儲，實現業務數據的存儲、備份，使頂層業務應用持續實現高性能。為應用系統提供可靠輸入、輸出，根據業務需要提供快捷、高效率的存儲功能。

2.3 虛擬化功能

提供云端軟硬件設施的集中管理、規劃和控制，支持統一的部署策略，優化資源利用率，實現不同用戶對物理資源需求的邏輯部署?；谔摂M化技術，云服務平臺實現應用定義、服務管理、集群管理以及物理機-虛擬機管理等功能。

2.4 系統資源管理系統

系統資源管理系統為不同上層業務應用系統用戶提供平臺虛擬化資源分塊功能。在云服務平臺接收到服務請求后，系統資源管理系統調配平臺相應的計算、存儲資源、運行環境等資源，并提供具有合適性能指標的云服務。

2.5 業務應用

利用云平臺提供的分塊邏輯資源環境，構建業務應用系統，包括服務于社區居民的社區供水門戶、社區供水App，為社區居民了解社區水質、水壓狀況和二次供水相關知識、在線反饋問題提供平臺；服務于社區二次供水設施管理單位（物業公司、供水企業等）的社區供水管理系統，為管理單位實時監控社區二次供水狀況、管理社區供水事務提供手段，并對社區供水門戶和社區供水App的內容和用戶進行維護。

（1）社區供水門戶為社區居民提供社區二次供水設施基本信息，二次供水水質、水壓監測信息，停水通知、清洗消毒結果公示及二次供水知識。此外，提供問題反饋、社區供水App下載、設置等功能。

（2）社區供水App是社區供水門戶的移動客戶端版本，方便居民隨時隨地了解社區二次供水信息。此外，通過云服務平臺服務器消息推送服務還可向App推送消息。

（3）社區供水管理系統面向社區的二次供水設施管理單位，實現以下功能：①水質水壓監測。實時顯示社區二次供水水質、水壓監測信息，實現水質超標、水壓過低、水箱（池）清洗消毒等預警和歷史監測信息查詢功能。②視頻監控及紅外報警。提供實時視頻監控信息的展示和視頻記錄查看功能，提供紅外報警提示和報警記錄查看功能。③設備工況。提供水泵、電動閥門等實時工況信息的展示和記錄查詢功能，實現緊急情況下的水泵、電動閥門的遠程控制。④通知公告維護。即時發布停水通知、清洗消毒結果公示等通知公告。⑤用戶管理。對社區供水門戶和社區供水App的用戶進行實名制管理和維護，包括增加、刪除用戶和用戶信息修改。

3 結論與展望

本文提出服務于社區的城市二次供水水質實時監測及預警系統，為社區居民及時掌握和監督社區水質狀況提供技術手段，為管理單位實時監控社區二次供水泵房和水質水壓、及時清洗消毒、避免水污染事件提供技術手段，促進全社會對二次供水安全的關注和監督，同時為二次供水監控系統的發展提供了新的思路和商業推廣模式，未來可與其他智慧城市、智慧社區產品整合。