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    基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)研究

    2017-03-24 10:09:10郝志慧
    中國高新技術(shù)企業(yè) 2017年2期
    關(guān)鍵詞:控制柜水務(wù)聯(lián)網(wǎng)

    摘要:基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)能夠通過互聯(lián)網(wǎng)移動物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的物感網(wǎng)絡(luò),檢測供水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)以及城市供水管網(wǎng)的設(shè)備的工作狀態(tài)和環(huán)境參數(shù),并分配給相應(yīng)的工作人員處理,可以極大地提高城市供水的管理能力和保障用水安全能力,在自動運營的模式下實現(xiàn)了資源的合理配置與高效管理。

    關(guān)鍵詞:智慧水務(wù)系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);遠程監(jiān)控;物感網(wǎng)絡(luò);供水系統(tǒng);污水處理系統(tǒng) 文獻標(biāo)識碼:A

    中圖分類號:TP393 文章編號:1009-2374(2017)02-0114-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.054

    基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧水務(wù)系統(tǒng)的主要功能,是通過物感網(wǎng)絡(luò)感知城市供水排水的情況,并根據(jù)人工智能算法實現(xiàn)遠程操控。城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的建立,除了能夠有效地緩解城市供水壓力不足等問題,還能規(guī)避供水服務(wù)不規(guī)范、二次污染等問題的產(chǎn)生,使城市供水系統(tǒng)逐漸完善,更好地保證居民用水的質(zhì)量。

    1 城市智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀及目標(biāo)

    1.1 現(xiàn)狀分析

    2012年7月,國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于大力推進信息化發(fā)展和切實保障信息安全的若干意見》提出要“提高社會管理和城市運行信息化水平,推動城市管理信息共享,推廣網(wǎng)格化管理模式,引導(dǎo)智慧城市建設(shè)健康發(fā)展”。我國在城市水務(wù)問題中,部門分割的情況嚴重,已經(jīng)影響到水務(wù)行業(yè)的工作效率,甚至造成部分城市嚴重缺水。因此我國首次提出了智慧城市的概念,并且指出智慧城市的發(fā)展路徑是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新時代的高新技術(shù),主要目標(biāo)在于解決部分城市水源短缺、水污染、洪澇災(zāi)害等問題,從而在高端技術(shù)的支持下,促進城市規(guī)劃、建設(shè)、管理以及服務(wù)的智慧化,從根本上保證人民群眾的生活安全,革新城市水務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施,促進城市的健康發(fā)展。

    1.2 城市智慧水務(wù)的建設(shè)目標(biāo)

    城市智慧水務(wù)通過傳感器、移動網(wǎng)絡(luò)、水務(wù)信息系統(tǒng)的結(jié)合,帶動了水務(wù)信息化水平的全面提升,不僅能夠保證城市的供水安全,還增加了政府與一般公眾的交互渠道,為改進水務(wù)部門的工作提供了一定的依據(jù)。服務(wù)便捷化是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的重要建設(shè)目標(biāo),依靠互聯(lián)網(wǎng)的普遍性,建立城市水務(wù)系統(tǒng)的平臺,從而在與公眾的互動之中,獲取水務(wù)方面的信息,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。

    2 城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)路徑

    2.1 智慧水務(wù)的總體框架

    城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的總體框架由應(yīng)用層與用戶層組成,用戶層通常由管理人員、業(yè)務(wù)人員與公眾組成,為實現(xiàn)信息自動采集、業(yè)務(wù)集成管理的總體目標(biāo),相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)從這兩個層次出發(fā),設(shè)計出操作便捷,響應(yīng)速度快的系統(tǒng)平臺,一方面,該平臺拉近了水務(wù)部門以及其他部門的業(yè)務(wù)人員與公眾的距離,通過公共信息門戶平臺,使水務(wù)方面的信息能夠得到及時的反饋,從而制定公共事務(wù)服務(wù)的方案;另一方面,應(yīng)用層主要為了實現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)方面的集成化管理,水務(wù)業(yè)務(wù)方面的管理包括水工安全管理、水生態(tài)管理、城市供排水管理、防汛減災(zāi)管理以及城市水資源管理。

    2.2 信息采集傳輸層

    物聯(lián)網(wǎng)建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,同時也能實現(xiàn)自動采集與傳輸功能。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用,能夠借助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)采模塊、現(xiàn)場儀表等實時監(jiān)控城市的水資源信息,同時物聯(lián)網(wǎng)還具有特殊的意義,物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域被廣泛地延伸到互聯(lián)網(wǎng)無法企及的地方,比如智能感知技術(shù)、識別技術(shù)都是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),在一定程度上保障了信息采集的運轉(zhuǎn)通暢。

    2.3 數(shù)據(jù)層

    數(shù)據(jù)層是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的核心也是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的信息來源,因此為了實現(xiàn)對水務(wù)方面數(shù)據(jù)的綜合分析與運用,建立完整的數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)設(shè)施尤為重要,數(shù)據(jù)層能夠通過資源整合,為上層業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供支撐,物聯(lián)網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)構(gòu)成是以應(yīng)用為先導(dǎo),在感應(yīng)技術(shù)、移動設(shè)備技術(shù)的基礎(chǔ)上建立的市場,因此未來的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)更趨于對水務(wù)業(yè)務(wù)方面的數(shù)據(jù)進行深入的挖掘,為政府的各個部分,如氣象、國土、建設(shè)、交通、環(huán)保部門提供具有針對性的服務(wù)為主。同時因為物聯(lián)網(wǎng)的高效性與針對性,可以在技術(shù)不斷成熟之下開展應(yīng)用市場,與各自的數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)起來,從而實現(xiàn)信息的集約化管理。

    2.4 門戶層

    城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的門戶層通常包括行業(yè)門戶與公共信息門戶,管理人員負責(zé)行業(yè)內(nèi)部門戶的維護工作,業(yè)務(wù)人員則通過行業(yè)門戶與其他業(yè)務(wù)人員針對水務(wù)方面的信息進行溝通,從而促進水務(wù)方面工作的進展,而公共信息門戶則建立了一條公眾與業(yè)務(wù)人員的溝通渠道,具有城市水務(wù)方面的政策咨詢,信息查詢的功能,吸引公眾參與到城市水務(wù)方面建設(shè)中來,從一定程度上促進了城市水務(wù)工作的公開性。

    2.5 數(shù)據(jù)管理平臺

    數(shù)據(jù)管理平臺主要的作用,是將海量的數(shù)據(jù)進行整合與存儲,從而滿足水務(wù)部門與其他部門的需要。數(shù)據(jù)管理平臺對于水務(wù)事務(wù)方面的整合,具有非常重要的作用,一方面,數(shù)據(jù)管理平臺能夠保證數(shù)據(jù)的完整性,通過將數(shù)據(jù)存儲進行備份、保存,提高了數(shù)據(jù)的安全性;另一方面,數(shù)據(jù)管理平臺還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集約化管理,避免重復(fù)數(shù)據(jù)的儲存,最大限度上利用了儲存空間,減少了儲存的成本。

    3 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計方案

    一般來說,城市智慧水務(wù)系統(tǒng)可以分為三個部分:第一部分是服務(wù)器部分,負責(zé)收集、挖掘并處理信息,是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的核心部分;第二部分是各供水廠、污水廠的調(diào)度室,主要負責(zé)監(jiān)控加壓泵站、一級水源取水泵站以及污水廠的設(shè)備運行狀態(tài),并將泵房的電量參數(shù)、軸承溫度、進出水流量、水池液位、水壓、水質(zhì)等參數(shù)記錄下來,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器部分;第三部分是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的客戶服務(wù)端,即城市供水管網(wǎng),主要負責(zé)顯示供水管網(wǎng)的服務(wù)壓力、水質(zhì)、區(qū)間流量等實時狀態(tài),兼具報警功能與分析計算功能。

    3.1 控制柜

    控制柜是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分,水廠的加壓泵站、一級水源地的取水泵站以及污水處理廠均由若干控制柜組成,而水質(zhì)監(jiān)測與加氯消毒系統(tǒng)又有各自獨立的控制柜,用于連接水泵、水壓、流量、液位、現(xiàn)場儀表等設(shè)備,從而實現(xiàn)對各終端設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。傳感器的靈敏度決定了控制柜的性能,因此要求相關(guān)工作人員積極引進成本低廉、靈敏度高的傳感器,用于水壓、水質(zhì)監(jiān)測等工作。一般來說,水泵房管理多為本地管理,部分地區(qū)才會引入網(wǎng)絡(luò)功能。大部分控制柜的智能化水平都很低,因此需要由中央控制器統(tǒng)一管理,為了方便服務(wù)器采集信息,還應(yīng)該在泵房的控制柜中加入可編程邏輯控制器,從而提高控制柜的處理能力,使其在中央處理器的控制下完成較為簡單的信息處理。

    3.2 服務(wù)器

    服務(wù)器是城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的第二部分,也是整個系統(tǒng)的核心,控制柜在獲取信息之后,需要通過特定的結(jié)構(gòu),由服務(wù)端邏輯處理程序?qū)Σ杉降脑紨?shù)據(jù)進行解碼與分組,并存入數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器通常采用TCP/IP協(xié)議,將采集到的信息進行解碼處理,并且將指令發(fā)送給PC終端,從而完成了數(shù)據(jù)的精確傳輸。數(shù)據(jù)的傳入依靠傳感器的檢測功能,由集合器將數(shù)據(jù)壓縮后整包推送給服務(wù)的終端,并且進行解析、分類,根據(jù)城市智慧水務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的制式,重新編制后入庫。相關(guān)工作人員應(yīng)該注意,客戶端時常發(fā)來數(shù)據(jù)查詢的請求,這與數(shù)據(jù)的響應(yīng)不同,并沒有通過數(shù)據(jù)接口,直接入庫,而是通過其他格式反饋到客戶端。因此相關(guān)工作人員發(fā)現(xiàn)響應(yīng)請求時,應(yīng)該及時著手處理,并編制數(shù)據(jù)格式,從而使接收到的數(shù)據(jù)能夠按照城市智慧水務(wù)系統(tǒng)設(shè)備要求的格式,收入到數(shù)據(jù)庫中。

    4 城市智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)注意的問題

    4.1 總體規(guī)劃與具體實施階段有不同的側(cè)重點

    城市智慧水務(wù)系統(tǒng)需要分為多個子系統(tǒng),每一個子系統(tǒng)對應(yīng)城市水務(wù)的重要部分,例如供排水業(yè)務(wù)就是兩個子系統(tǒng):一方面,細致的劃分能夠推進各種業(yè)務(wù)的分工與合作,促進水務(wù)部門與其他部分的協(xié)同性;另一方面,總體規(guī)劃將各個子系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理,能夠有效地避免重復(fù)建設(shè),在一定程度上規(guī)避了不必要的浪費,提高投資的收益。所以相關(guān)工作人員應(yīng)該注意,在進行智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)時應(yīng)在整個城市總體規(guī)劃綱要的指導(dǎo)下進行,要充分考慮城市其他部分的需求,例如環(huán)境保護、醫(yī)療、交通等方面。

    4.2 建立和完善評估體系

    優(yōu)秀的評估體系是城市智慧水務(wù)完善的基礎(chǔ),只有在評估體系的評價與監(jiān)督下,才能推進城市智慧水務(wù)事業(yè)更加細化和完善。具體的實施方法,是在城市周邊的城鎮(zhèn)建立試點,在充分實踐的基礎(chǔ)上,應(yīng)用于城市智慧水務(wù)的事業(yè)中。引入第三方監(jiān)督制度也是完善評估體系的重要途徑,通過開放城市智慧水務(wù)的咨詢平臺,主動接受公眾的監(jiān)督,增加城市智慧水務(wù)評估體系的群眾基礎(chǔ),在一定程度上提高城市智慧水務(wù)的管理水平。

    4.3 突破一批關(guān)鍵技術(shù)

    與發(fā)達國家相比,我國在城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的研究上還存在著一些技術(shù)方面的差距,例如控制系統(tǒng)的研究,傳感技術(shù)的應(yīng)用還遠遠不及發(fā)達國家的應(yīng)用水平,應(yīng)該說城市智慧水務(wù)系統(tǒng)在未來還有很大的發(fā)展空間,關(guān)鍵是突破一批關(guān)鍵技術(shù),使城市智慧水務(wù)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的作用。

    5 結(jié)語

    綜上所述,基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)采用了互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)Τ鞘兴畡?wù)情況進行實時的監(jiān)督,并通過互聯(lián)網(wǎng)傳至PC客戶端。本文探討了水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的路徑和設(shè)計方案,以供相關(guān)工作人員借鑒學(xué)習(xí)。

    參考文獻

    [1] 鄭浩,饒志華,方祿發(fā),羅董.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)設(shè)計[J].科技廣場,2016,(7).

    [2] 劉璐璐.城市智慧水務(wù)建設(shè)路徑探討[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2016,(1).

    [3] 楊哲.智慧水務(wù)系統(tǒng)在城市供水中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2016,(11).

    作者簡介:郝志慧(1974-),男,山西忻州人,忻州市水務(wù)(集團)有限責(zé)任公司工程師(一級建造師),研究方向:水廠自動化。

    (責(zé)任編輯:小 燕)

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