基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的“智慧供水”系統(tǒng)信息管理解決方案

郭立旺 刁選仁 欒 冰 / 青島市海潤自來水集團東部分公司

基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的“智慧供水”系統(tǒng)信息管理解決方案

郭立旺 刁選仁 欒 冰 / 青島市海潤自來水集團東部分公司

通過射頻識別技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術等新一代信息技術，可以將水廠工程基礎設施、供水管網(wǎng)基礎設施、供水社區(qū)基礎設施、地理基礎設施等供水相關的基礎設施連接起來，使其成為新一代的智慧化基礎設施，使供水各領域、各系統(tǒng)之間的內(nèi)在關系更為明確，實現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計算與融合應用。

智慧供水；信息管理

前言

目前現(xiàn)有城市供水系統(tǒng)還不夠智慧，領導難以及時準確全面的掌握供水設施狀況及能力，對于規(guī)劃建設及應急處理的決策產(chǎn)生影響，管網(wǎng)漏失嚴重產(chǎn)銷差居高不下，損失嚴重，爆管事件頻發(fā)，危害人民生命財產(chǎn)安全，事故發(fā)現(xiàn)遲滯，維修困難擴大損失，改擴建周期長，無法適應城市高速發(fā)展，業(yè)務拓展和流程變更影響服務效率和質量，多個系統(tǒng)各自為政，擴展升級困難，中長期需求預測和規(guī)劃困難，為此智慧供水系統(tǒng)建設急需進行。

一、智慧供水系統(tǒng)的定義

系統(tǒng)采用面向服務的體系架構（SOA），以服務的模式(WebService)對供水管理中所涉及到的業(yè)務進行全面的信息化建設及現(xiàn)有系統(tǒng)的整合，避免數(shù)據(jù)孤島、信息孤島、系統(tǒng)孤島、服務孤島。

根據(jù)供水業(yè)務需求 ，結合青島水務實際情況 ，提出的一套解決實際問題 ，服務于生產(chǎn)、調(diào)度、應急指揮的綜合服務體系。

二、智慧供水體系架構

1.現(xiàn)有的基礎資源。

青島水務現(xiàn)行的口徑在40mm及以上水表采用智能水表，智能水表增強流量數(shù)據(jù)采集能力，不僅可以為水務行業(yè)帶來豐富的潛在數(shù)據(jù)資產(chǎn)，未來還有可能與物業(yè)管理、配送系統(tǒng)、網(wǎng)絡金融系統(tǒng)等平臺進一步融合；在線水質預警系統(tǒng)以及智能化二次供水泵房的建立，為構建智慧水務發(fā)揮不可估量的作用。

2.感知層設備 。

感知層設備的構成

（1）流量采集：HydrINS 電磁插入式流量計、小口徑電磁/超聲波水表

①流量和水壓同步測量。

②處理技術先進，即使在低流速的情況下也能達到高精確度，最低2cm/s的流速時精度為 1 mm/s 。

③自供電，解決現(xiàn)場拉電問題

④不停水連接安裝。IP68防水

⑤提供專業(yè)GPRS數(shù)據(jù)記錄儀，主記錄包含 48,720條讀數(shù)（根據(jù)要求可將內(nèi)存擴展至 245,280 條讀數(shù)。）

（2）壓力采集

壓力管理：

壓力管理可以定義為“通過管理供水系統(tǒng)壓力,使壓力達到一個最適宜的服務水平?！奔丛诖_保充分、有效地滿足合法使用和消耗的前提下，剔除或減少瞬間壓力變化及不適宜的壓力控制等級，減少不必要的壓力和過壓現(xiàn)象，所有這些可引起配水系統(tǒng)漏損和爆管的因素 。

壓力與漏損的關系

壓力控制四種模式

①固定的出口

給出固定的出口壓力

流量高峰時在關鍵點給出目標壓力

因此在其他時間產(chǎn)生額外的壓力

②根據(jù)時間進行控制

在指定時間減壓閥的出口壓力逐步變化

在指定時間去除多余的壓力。

簡單，成本低

③根據(jù)流量進行控制

減壓閥的出口壓力根據(jù)流量而變化，節(jié)水效果顯著。

目標是在關鍵點獲得平直壓力。

④閉環(huán)系統(tǒng)

從關鍵點到控制器的反饋環(huán)

確保閥門開度永遠滿足關鍵點壓力需求

3.漏損控制。

供水管網(wǎng)漏水是供水行業(yè)普遍存在的問題。管道漏損，既浪費寶貴的淡水資源，又給供水企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，有必要采取切實有效地措施加以控制。最行之有效的途徑，應是合理選擇科學、規(guī)范的管理和控制方法。

青島水務根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀，以實行DMA分區(qū)漏損控制為主，為了能夠實時監(jiān)測區(qū)域的漏失情況，使用漏水噪聲記錄儀在一個計量區(qū)域進行布署，以實時記錄管網(wǎng)中可能漏失的情況，配合數(shù)據(jù)記錄儀和遠傳設備，可以對每天夜間的可能漏失的噪音進行記錄，并且實時傳輸回來。根據(jù)漏失的情況，進行判斷是否需要派出探漏隊伍進行檢漏，當漏失水平下降時，可以方便的移除噪聲記錄儀到其他漏失較高的區(qū)域進行布署，即主動測漏。

（1）噪聲記錄儀工作特點

?GPRS或3G模式

?自供電

?IP68防護等級

?探頭底部磁鐵，可吸附在金屬管道或閥門上，安裝非常簡易

?安裝完畢后，通過內(nèi)部算法（噪聲水平和持續(xù)性等參數(shù)）判斷

（2）主動測漏的意義：

①快速找出重點或漏點區(qū)域，進行漏點精定位確認，以降低產(chǎn)銷差；

②可以在第一時間發(fā)現(xiàn)管道滲漏，及時預警，減少爆管幾率；

③可以在第一時間發(fā)現(xiàn)管道泄漏，減少漏水點泄漏時間，從而減少漏水量，達到節(jié)水降耗的目的；

④通過長期監(jiān)測和統(tǒng)計漏水狀況，可以了解管網(wǎng)的整體健康狀況，為管網(wǎng)的壓力模型分步，管網(wǎng)平差計算，供水模型建立等管理維護、更新等工作提供詳實的科學依據(jù)。

建立區(qū)域泄漏噪聲監(jiān)測預警系統(tǒng)是供水企業(yè)安全、優(yōu)質、高效供水的必然選擇，“Permalog+”噪聲預警系統(tǒng)與GIS,GPS系統(tǒng)的一體化功能實時監(jiān)測使管網(wǎng)漏損管理進入實時，遠程，在線管理時代。

三、數(shù)據(jù)通信方式和穩(wěn)定性.

在我國供水行業(yè)中，GIS和SCADA軟件的應用都比較成熟，但在很多水司供水系統(tǒng)管理應用中，GIS和SCADA軟件基本都是作為單獨的軟件平臺參與供水管理，無法發(fā)揮兩者功能互補的優(yōu)勢，為加強智慧水務數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性，青島水務智慧供水應結合GIS靜態(tài)數(shù)據(jù)和SCADA動態(tài)數(shù)據(jù)的管理平臺的功能互補建立供水管理軟件平臺。

四、結論

為理清地下管網(wǎng)分布、支持輔助管網(wǎng)科學規(guī)劃，管網(wǎng)科學管理、自動化管理及信息共享，有效配合城市的快速發(fā)展，管網(wǎng)高級分析、管網(wǎng)防災、減災能力的提高，對水廠及管網(wǎng)重點位置的壓力分布、流量狀況、水質情況，供水管理部門需要用遙測系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)來實現(xiàn)和模擬，強化管網(wǎng)查漏工作，改善檢漏效果，實行管網(wǎng)分區(qū)查漏修漏方式，增強降漏實效等提供專業(yè)的信息資料。