以供水廠網一體化發展為思路，推進智慧水務建設

謝曉華

摘要：“智慧水務”作為“智慧城市”發展不可或缺的重要板塊，近年來成為行業的關注重點，各地都在加速、加大對智慧水務的探索和實踐。本文結合泉州在智慧水務建設過程中的實際情況，分析智慧水務當前存在的問題，提出了智慧水務建設的規劃及發展目標，并深入探討了智慧水務在建設中行之有效的實施路徑和建設內容，希望能夠對智慧水務建設貢獻薄力。

關鍵詞：智慧水務;供水下網;一體化;泉州市

中圖分類號：F294.1 文獻標識碼：A

1 智慧水務發展現狀

1.1 智慧水務的內涵

智慧水務的核心就是采用信息化手段，建立水務企業資產、財務、人員、運營、管理、分析一體化信息平臺[1-2]。建立基于“管網一張圖”的一個平臺、一個中心、一個網絡、一個窗口的智慧水務信息化綜合系統（即自動化、智能化、信息化和平臺化“四化”融合），為不同層面的生產、管理者提供實時、準確的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為企業規范管理、節能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術支持。

1.2 智慧水務建設背景

近年來，隨著物聯網、大數據、云計算及移動互聯網等新技術不斷融入傳統行業的各個環節，信息化和自動化不斷融合，特別是藍牙、無線遠傳、超聲波及新一代傳輸等技術應用不斷加強。供水行業想要獲得提升和發展，并且確保居民安全用水，解決城市源水、制水、供水、用水等一條龍問題的訴求和矛盾，全面應用新的信息化手段是當前提升水務行業社會管理和公共服務能力、保障水務可持續發展的必然選擇[3]。

1.3 當前存在的發展瓶頸

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

①信息化越發展，管理的范圍就越不斷擴大，管理對象也不斷升級、智能化;

②用戶對水務企業的服務期望和目標不斷上升;

③企業運維成本、效率要求不斷提高，企業面臨的挑戰也越大;

④水務基礎信息數據比較欠缺，數據監測的精細度、頻度、廣度不足;

⑤信息系統孤島嚴重，數據無統一、唯一性，數據共享、數據利用的深度和價值不足，不能充分有效利用。

2 智慧水務發展規劃

當前，泉州水司的信息化系統建設已初具規模，智慧水務系統在生產、運營、管理等各個環節發揮了重要作用。基于泉州水司目前的建設情況，按照“需求導向、注重實用、分步實施”的思路，梳理適合泉州智慧水務建設的發展規劃。按照規劃，將各個子系統存在的問題進行分析、統籌規劃、分步實施，按照各個子系統的功能及作用，充分利用現有系統資源整合、優化，使信息化水平更上一個新臺階。

2.1 抽取數據 實現數據互通

基于我司較為成熟的“調度系統”整合并升級完善，進一步融合公司現有各系統資源，通過統一標準，確定各系統間數據的“唯一性”（屬性），實現數據實時傳輸并同步分析，建立“公司大數據庫中心”，將各種數據整合到一起形成統一數據平臺，作為核心系統輔助決策的依據，從而為各個智慧應用系統的搭建打下建設基礎。

2.2 平臺融合 數據同步分析

①搭建、接入并融合目前所有智能化設備及數據的企業級管理平臺：目前子系統相互獨立，每個系統都有相應的訪問地址、訪問賬號，進行一次業務操作需要登錄多個子系統，操作不便。利用即將建設的計算機“等級保護”的統一規劃將內外網打通，并計劃將預建設的Web“報裝系統”和網站融合，實現網站（外網）掛接“內網”應用系統這種“一鍵式”登錄的模式（不同的權限按照自己的權限登錄），從而打造一體化綜合信息化應用平臺。

②管網數據升遷，建立最新、一致、權威的管網空間庫+基于管網GIS空間拓撲關系，形成廠—站—管網一張圖調度：①將MapGis現有的舊管網數據遷移至ArcGIS平臺;②確定普查后新建、在建的CAD工程圖紙和管網數據遷移到ArgGIS平臺，整合形成最新、一致、權威的管網空間數據庫;③以管網GIS空間拓撲關系為基礎，在GIS管網信息上整合廠、站調度系統生產數據，大表流量數據，壓力監控數據及GIS巡檢系統等數據。

2.3 試點先行 同步運行

①利用現有水力模型，集成管網GIS、SCADA實時數據和營銷用水數據，并結合用水量預報、估算與分配，按照水力學理論為水司構建供水管網水力模型，實現高精度模擬計算。

②通過水力數學模型，建立高質量的供水管網模型，實現供水管網的現狀模擬，強化管網感知和調度能力，加強在線預警能力。

③對管網未來運行情況進行計算和預測，包括壓力預測分析和流速預測分析，可提前了解未來供水管網的壓力和流速分布情況，為供水調度提供依據。通過管網現狀分析評估功能對管網現狀進行分析，可明確管網存在的問題和缺陷，找出低壓區，并通過系統模擬，找出合理有效的增壓方案，對管網優化改造提供有效的指導意見。

④通過水力模型進行模擬方案管理和評估。可簡化復雜的專業模型作業過程，提供直觀簡單的方案管理體系，輕松實現對模型方案進行編制、修改及各種專業分析，降低使用人員門檻。

2.4 平臺互通 一張圖展示

通過抽取各系統數據，形成“數據中心”數據倉，并同時提供數據存儲服務——存儲來自不同數據源的數據（如營業收費、銀行對賬、調度系統、呼叫系統、管網GIS及資產管理各運營管理系統的數據），通過數據索引專用設備實時從所有海量等數據中抽取數據生成索引，從而實現對各系統原始數據和工作業務數據、基礎數據及動態更新數據的統一實時管理，并通過服務接口向上層應用提供統一、高效的數據訪問服務。

3 智慧水務系統建設內容

系統建設內容主要為軟件體系架構、硬件體系架構、網絡體系架構和安全體系架構。這4個方面及先進的管理理念，可實現公司業務部門對各個供水業務流程的統一監控和指揮，通過實時的監控和對生產及各業務數據的挖掘和分析，為科學調度和宏觀決策提供必要的數據支持。從而提高供水突發事件的應變能力，平衡各區域的供水需求，提高供水服務水平，提高效率，降低能耗。

在四大架構基礎上，從業務實際層面拆分，系統又分為4個層面，具體內容如下。

3.1 感知層

①物聯網大數據采集：實時采集廠站、管網、水質在線及大表壓力。

②采集戶表、大表數據：統一數據傳輸機規則，實現監測全公司各廠站、管網、用戶數據的綜合展示和工作流，實現全公司的“大數據集成”。

3.2 平臺層

①物聯網大數據管理平臺：歷史數據在線存儲，實時數據查詢和統計分析。

②生產數據實時監視系統：實時數據監控系統，實時廠站安防一體化監控，對各廠站實現有效遠程的監控管理。

3.3 應用層

①管網區域實時監測系統：數據集中采集，管網區域監測;管網流量、水壓、水質管理。

②管網巡檢系統：針對維修、搶修、測漏、偷盜用水、設備缺失、表務管理等方面的事件上報、任務派發、事件處理、軌跡管理等業務流程管理。

3.4 決策層

①歷史數據統計分析系統：對采集數據進行分析，形成有效的數據匯總統計報表。

②業務信息系統功能集成：通過優化后的結構化數據存儲，方便各個應用管理部門有效地對歷史數據進行統一管理，及時歸檔、查看。

4 建設目標

4.1 實現廠站、管網數據一體化管理

大數據是推進智慧水務的基礎，智慧水務是否真正實現了“智慧”的前提是要有龐大且有效的數據量。通過平臺總體規劃與設計，打造一套數據標準，將公司現有廠站生產數據、管網運行數據、用戶用水數據進行集中統一高效的采集體系，實現生產數據從“源水、制水、供水至用戶水龍頭”一條龍的全方位實時采集、監測，對數據進行實時分析、預警，實現“大數據集成”匯總。

4.2 實現生產、營銷兩個板塊業務部門全方位需求的數據分析系統

根據供水一體化運營管理的思路，通過整體規劃與系統性建設，打通生產、營銷兩大板塊業務系統，實現信息共享、業務協同、決策支持。

通過業務系統的互通整合，提高生產及管理人員及時發現和解決問題的效率，降低生產的能耗，提高運行的效率，最大限度地降低供水的成本，實現降本增益。

4.3 基于物聯網大數據的輔助決策分析

對源、廠、網、戶各業務環節實現全方位的閉環管理，跨系統抽取各業務子系統之間有效數據，實現數據業務的有機融合，使其管理更具有針對性，讓管理人員做到一目了然并能馬上發現問題，從繁雜的數據中解脫出來，從而提高水司管理效率和管理水平，優化當前的工作困境，實現供水效益的增長。

4.4 建立從水源頭至用戶水龍頭的統一調度管理平臺

通過建設統一的供水廠網一體化調度管理平臺，基于各種參數進行模型研判、模型運算等，綜合分析給出優化調度方案來輔助調度決策管理人員;通過沉淀、挖掘大數據，并發揮出其關鍵的價值，提升決策支持和服務保障能力。建設全覆蓋、全過程的信息綜合應用系統，讓基于“一張圖”的一體化管理系統，能夠全面感知、準確預警、及時處置、快速解決問題，提升水司精細化和智能化水平。

5 結語

泉州水司的智慧水務建設尚處于起步階段，通過一系列改造，雖已取得科學調度、穩健運行、優質供水、節能降耗等初步成效，但離實現公司智慧水務整體規劃的目標尚遠。在“數字中國”發展浪潮中，在中國制造2025和工業4.0的大環境下，在日新月異的科技變革下，智慧水務的建設愈加推陳出新。如何利用新的智慧化技術，降低企業成本，降低運營風險，提高運行效率，提升經驗效益，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

[1] 田源.天津智慧水務建設與發展思路[J].電子技術與軟件工程，2019（17）：212-213.

[2] 陳正偉，章建兵.深耕智慧水務[J].質量與標準化，2019（9）：8-10.

[3] 成斐鳴，范營營，張岐，等.智慧水務管理平臺的設計[J].機械設計與制造工程，2019，48（10）：89-92.

[4] 彭禎.云運維管理平臺在智慧水務中的運用[J].科技經濟導刊，2019，27（18）：21.