探析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧水務(wù)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智慧水務(wù)；價(jià)值

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.04.052

中圖分類號(hào)：TN92；TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）04-0155-03

Abstract：The introduction of smart water management systems has significantly enhanced the technological automation level of water plants，not only greatly improving work efciencyandquality，but alsoeffectivelyreducing the burdenonhuman resources.Inrecent years，the vigorous development of Internetof Things technology has injected new vitality and strong support into the construction and optimization of smart water systems.It is of great practicalsignificancetoexplore thespecificapplicationsofInternetofThings technologyinthefieldof smart water，which can promote smart water toachieve new leapsonthe existing basis.Thisarticle mainly introduces IoT technologyand smart water management，andexplores theapplicationofIoTtechnologyinsmart water management for reference.

Keywords：Internetof Things technology;smartwatermanagement;value

在城市化進(jìn)程加快及人口增長(zhǎng)背景下，水資源短缺及污染問題愈發(fā)嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的水務(wù)管理模式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的需求。智慧水務(wù)作為一種新型的水務(wù)管理模式，借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)水資源進(jìn)行高效管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能調(diào)度，為解決水資源問題提供了新的途徑。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為智慧水務(wù)的核心技術(shù)之一，借助傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和智能終端等設(shè)備，實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理水務(wù)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)的，為智慧水務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。

點(diǎn)部署、通信鏈接、用戶界面開發(fā)等實(shí)施階段。物聯(lián)網(wǎng)借助結(jié)合專用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信息在多維度上的高效傳遞與交流。在運(yùn)用過程中，物聯(lián)網(wǎng)首先借助互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，將涵蓋人、物理實(shí)體及信息等在內(nèi)的多樣化“物”相互連接。在特定范圍內(nèi)，這些被連接的“物”可以展開信息的有效傳遞與高效處理，進(jìn)而推動(dòng)管理朝著信息化與智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了管理的深度優(yōu)化與升級(jí)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)見圖1。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧水務(wù)系統(tǒng)的概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義

物聯(lián)網(wǎng)可以被視為現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化鏡像，其中無論是具體的實(shí)體（如人和物）還是抽象的概念（如時(shí)間和信息），都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的形式，并具備被感知、傳輸及收集的能力[1。物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)是一個(gè)多階段的過程，起始于全面的規(guī)劃布局，繼而依據(jù)規(guī)劃進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)工作，隨后步入網(wǎng)

1.2智慧水務(wù)概述

智慧水務(wù)是一種引領(lǐng)未來的新型水資源管理理念，其深度融合了現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化手段，可以全面優(yōu)化和提升水資源的管理、監(jiān)測(cè)、調(diào)度和服務(wù)水平。此理念強(qiáng)調(diào)借助先進(jìn)的信息技術(shù)手段，如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，對(duì)水資源管理的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化改造和升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)更加高效、精準(zhǔn)和可持續(xù)的水資源管理。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，2026年，全球智慧水務(wù)市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至224億美元，預(yù)計(jì)2027年，全球智慧水務(wù)市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至約260億美元。

智慧水務(wù)的目標(biāo)在于借助全面、實(shí)時(shí)地收集和分析水資源相關(guān)的數(shù)據(jù)，科學(xué)管理水資源[2]。其利用智能傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取水質(zhì)、水量、水壓等重要信息，并利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并有效解決水資源管理中的問題。同時(shí)，智慧水務(wù)還通過智能化的調(diào)度和服務(wù)系統(tǒng)，提高水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率，降低水資源的浪費(fèi)和污染，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧水務(wù)中應(yīng)用的價(jià)值

2.1提高供水效率

在智慧水務(wù)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道流量、壓力、水質(zhì)等參數(shù)，能夠迅速識(shí)別并響應(yīng)供水系統(tǒng)中的異常情況。自動(dòng)化控制系統(tǒng)，立足于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整水泵運(yùn)行、閥門開關(guān)等，保證供水系統(tǒng)一直處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。這既大大提高了供水效率，降低了水資源的浪費(fèi)，同時(shí)借助減少人工操作的方式，實(shí)現(xiàn)了人力成本的縮減。。據(jù)相關(guān)研究可知，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水系統(tǒng)能夠?qū)⒐┧侍岣?0%～40% ，同時(shí)降低水損耗率 15%～20% 。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能持續(xù)監(jiān)測(cè)供水質(zhì)量，確保水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高了供水質(zhì)量。

2.2優(yōu)化供應(yīng)鏈管理

智慧水務(wù)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過數(shù)字化手段，實(shí)現(xiàn)了水資源供應(yīng)鏈的全過程管理。從水源地、水廠管網(wǎng)到用戶端，每一個(gè)環(huán)節(jié)都納入了物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和控制范圍。這不僅讓公用事業(yè)部門能夠?qū)崟r(shí)掌握供應(yīng)鏈的動(dòng)態(tài)信息，還能夠通過數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)未來的需求變化，從而優(yōu)化水資源的配置和調(diào)度。這種數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不僅提高了供應(yīng)鏈的透明度和效率，還使得市民能夠享受到更加便捷、高效、高質(zhì)量的水務(wù)服務(wù)。

2.3提升用戶體驗(yàn)

在智慧水務(wù)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得按需供水成為可能。通過智能水表、智能傳感器等設(shè)備，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)了解用戶的用水需求和習(xí)慣，從而提供更加個(gè)性化的供水服務(wù)[3]。這不僅提高了用戶的用水體驗(yàn)，還使得用戶能夠更加準(zhǔn)確地了解自己的用水情況，做出更加合理的用水決策。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠通過數(shù)據(jù)分析，為用戶提供更加精準(zhǔn)的價(jià)值判斷，如用水成本、節(jié)水建議等，進(jìn)一步提高了用戶的滿意度和忠誠(chéng)度。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧水務(wù)中的應(yīng)用

3.1水質(zhì)監(jiān)測(cè)

在智慧水務(wù)體系中，傳感器技術(shù)扮演著水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要角色。其部署于水源地、水廠以及管網(wǎng)等諸多重要節(jié)點(diǎn)，能夠持續(xù)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)水質(zhì)的多項(xiàng)重要參數(shù)，如pH值、溶解氧含量、濁度及電導(dǎo)率等。這些傳感器如同水質(zhì)監(jiān)測(cè)的“眼睛”，通過精密地感知與測(cè)量，準(zhǔn)確無誤地捕捉水質(zhì)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。例如，在某大型水源地，水質(zhì)傳感器的監(jiān)測(cè)精度可達(dá)±0.01pH 單位、溶解氧含量精度可達(dá) ±0.05mg/L， 濁度精度可達(dá) ±0.02 NTU。之后，借助高效、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，為水質(zhì)監(jiān)控與管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)中心作為智慧水務(wù)的“智慧大腦”，接收到來自各傳感器的水質(zhì)數(shù)據(jù)后，立即啟動(dòng)數(shù)據(jù)分析與處理流程。通過應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，揭示水質(zhì)數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律與趨勢(shì)。通過深入分析歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心可以準(zhǔn)確把握水質(zhì)參數(shù)在不同時(shí)間段、不同條件下的變化情況，為水質(zhì)預(yù)測(cè)與管理提供了數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，構(gòu)建了以機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為基礎(chǔ)的水質(zhì)預(yù)測(cè)模型，這些模型可以參考?xì)v史數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)今后的水質(zhì)變化。這些預(yù)測(cè)結(jié)果既為水質(zhì)管理提供了科學(xué)的決策依據(jù)，還能發(fā)生水質(zhì)異常前及時(shí)發(fā)出預(yù)警，確保供水安全。

3.2水務(wù)管理業(yè)務(wù)層

水務(wù)管理層是智慧水務(wù)中尤為重要的一部分，其中設(shè)置了GIS系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以精確定位雨水與污水管網(wǎng)，并輔助規(guī)劃水務(wù)建設(shè)。借助GIS系統(tǒng)的強(qiáng)大模擬分析能力，對(duì)城市水務(wù)建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行完善，確保其能夠使海綿城市建設(shè)的需求得到滿足[4]。其中，在模擬分析流程運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，挖掘并提煉出對(duì)水務(wù)管理極具參考價(jià)值的信息，這些信息成為了指導(dǎo)水務(wù)運(yùn)營(yíng)決策的關(guān)鍵依據(jù)。此外，在水務(wù)管理層中增設(shè)了數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和方案模擬管理功能。數(shù)據(jù)采集監(jiān)控的主要工作是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集過程中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，這主要是為了捕獲設(shè)備作業(yè)信息，并將其與標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。一旦發(fā)現(xiàn)異常，將立即采取行動(dòng)修復(fù)故障設(shè)備，確保數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。方案模擬管理是以當(dāng)前整理的信息為基礎(chǔ)，借助構(gòu)建模擬仿真環(huán)境，再現(xiàn)水務(wù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際狀況，提高信息展示效果，有利于之后更好地開展智能分析工作。

3.3水壓監(jiān)測(cè)與調(diào)控

在智慧水務(wù)系統(tǒng)中，壓力傳感器的應(yīng)用及其在水壓監(jiān)測(cè)與調(diào)控方面發(fā)揮著尤為重要的作用。這些傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，部署在復(fù)雜的供水管網(wǎng)中，承擔(dān)著實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)水壓的重任。通過高精度的感知與測(cè)量，壓力傳感器能夠捕捉到管網(wǎng)中水壓的細(xì)微變化，并將這些寶貴的數(shù)據(jù)通過高效、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心[5]。數(shù)據(jù)中心作為智慧水務(wù)系統(tǒng)的“大腦”，接收并處理來自壓力傳感器的海量水壓數(shù)據(jù)。借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)，深入挖掘水壓數(shù)據(jù)背后的規(guī)律與趨勢(shì)。例如，數(shù)據(jù)中心可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，深入分析歷史水壓數(shù)據(jù)，揭示出水壓在不同時(shí)間段、不同區(qū)域的變化特征，為水壓調(diào)控提供有力的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，構(gòu)建了基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的水壓預(yù)測(cè)模型，這些模型可以參考?xì)v史數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)管網(wǎng)水壓的變化情況，為水壓調(diào)控提供科學(xué)的決策依據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)到管網(wǎng)水壓出現(xiàn)異常波動(dòng)，如過高或過低時(shí)，系統(tǒng)將迅速響應(yīng)，啟動(dòng)水壓調(diào)控機(jī)制。通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)，數(shù)據(jù)中心可以精確調(diào)節(jié)泵站中水泵的運(yùn)行狀態(tài)，包括啟動(dòng)、停止、減速或加速等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)水壓的精準(zhǔn)調(diào)控。這種實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的調(diào)控方式不僅能夠有效保障供水安全，還能促進(jìn)水資源利用效率提升，減少能源消耗及運(yùn)營(yíng)支出。

3.4漏損檢測(cè)與定位

流量傳感器安裝在供水管網(wǎng)的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄管網(wǎng)的流量數(shù)據(jù)[]。通過先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)，這些寶貴的流量數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心，以便于之后更好地展開分析和處理工作。例如，流量傳感器的測(cè)量精度可達(dá) 數(shù)據(jù)中心分析數(shù)據(jù)判斷漏損，建立模型提升準(zhǔn)確性。確認(rèn)漏損后，結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和定位算法確定位置。一旦管網(wǎng)被確認(rèn)存在漏損，數(shù)據(jù)中心將迅速啟動(dòng)漏損定位流程。結(jié)合管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，數(shù)據(jù)中心采用先進(jìn)的漏損定位算法，如基于壓力梯度的定位算法、基于流量平衡的定位算法以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定位算法等，對(duì)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，最終確定漏損的具體位置。這一系列流程不僅顯著提升了漏損檢測(cè)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性，還為后續(xù)的維修與改造工作提供了有力的支持，確保了供水系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

3.5完善水務(wù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估

借助高清視頻監(jiān)控、無線傳感裝置等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)針對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估的綜合系統(tǒng)。全面感知電氣設(shè)備、輔機(jī)、變壓器等設(shè)備的運(yùn)行狀況以及狀態(tài)參數(shù)，借助高效智能的分析工具，使設(shè)備管理人員能夠預(yù)先判斷設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，幫助其第一時(shí)間加深對(duì)設(shè)備健康評(píng)估結(jié)果的掌握，迅速定位并診斷故障，以便于領(lǐng)導(dǎo)層更好地制定切實(shí)可行的設(shè)備維修策略，立足于設(shè)備的不同類別，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)價(jià)工作可被細(xì)分為以下專門模塊：第一，泵房機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過部署多樣化的傳感器，對(duì)機(jī)泵的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并綜合考量其工作時(shí)間、運(yùn)行效率、設(shè)備點(diǎn)檢等運(yùn)轉(zhuǎn)情況，綜合評(píng)估水泵的健康水平，進(jìn)而繪制出設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)圖。第二，泵房生產(chǎn)設(shè)備供電的配電體系，囊括變壓器和電氣控制柜的狀態(tài)監(jiān)控，通過對(duì)電氣設(shè)備的溫濕度、電流電壓、氣體泄漏等關(guān)鍵參數(shù)，使配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到保證，為生產(chǎn)設(shè)備提供安全可靠的電力保障。在水廠中的變配電設(shè)備、電氣控制設(shè)備、水泵和其他輔助設(shè)備上安裝各類傳感器后，物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)能夠?qū)θ珡S設(shè)備設(shè)施的全面監(jiān)控，對(duì)各類管理所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并有效處理，將傳統(tǒng)運(yùn)維手段中的直觀感知（如觀察、聽診、觸感、嗅覺）轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)據(jù)記錄。與設(shè)備的故障分析、基礎(chǔ)信息、檢修記錄和運(yùn)行歷史相結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能智能判斷設(shè)備健康狀態(tài)并預(yù)測(cè)其運(yùn)行走。此改革可以為管理人員提供幫助，讓其可以直觀、快速掌握設(shè)備狀況，促進(jìn)設(shè)備維護(hù)管理水平提升，同時(shí)確保設(shè)備始終高效運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在智慧水務(wù)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，顯著提升了管理效率，促進(jìn)了管理模式的革新，使其成功邁向“智能控制，智慧管理”的新階段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融入，促進(jìn)了智慧水務(wù)的核心功能有效增強(qiáng)，使水廠的運(yùn)營(yíng)更加科學(xué)、技術(shù)密集和精細(xì)。集綜合管控能力于一身的智慧水務(wù)體系，為城市帶來了更為可靠、高品質(zhì)的供水服務(wù)，推動(dòng)了城市持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]江治國(guó).基于物聯(lián)網(wǎng)的水務(wù)移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)用研究[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，40（01）：27-31.

[2]聶德楨，高崧茹，孫揚(yáng)，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水務(wù)企業(yè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)寬帶，2023，19（07）：135-137.

[3]顏立群.智慧水務(wù)建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2023（18）：217-219.

[4]羅志逢，黃澤，陳婷婷.城市智慧水務(wù)建設(shè)策略分析[J].電子技術(shù)，2023，52（05）：310-312.

[5]王宏志.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能水務(wù)建設(shè)中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)高新科技，2022（15）：60-61.

[6]南楠.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧水務(wù)體系研究[J].輕工科技，2021，37（07）：59-60，73.