智慧水務指揮中心方案設計與建設實踐

翁巧龍 王梅芳 陳文杰 張耀

[摘 要]隨著智慧水務建設的不斷深入和發(fā)展，智慧水務指揮中心作為智慧水務建設的先行項目及主要硬件平臺，為綜合調度運營和應急指揮提供一個良好的環(huán)境。以深圳市深水寶安水務集團有限公司智慧水務指揮中心為例，分別從功能定位、方案設計、建設內容及實踐經驗等方面進行闡述，并重點介紹大屏顯示、會務值守、安防及設備間配套等系統(tǒng)設計及建設。

[關鍵詞]智慧水務;指揮中心;大屏顯示系統(tǒng);安防系統(tǒng)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.02.034

[中圖分類號]F299.24;TP315[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）02-00-02

0? ? ?引 言

深圳市深水寶安水務集團有限公司（以下簡稱“深水寶安”）是集自來水生產及輸配、水務設施設計及建設等業(yè)務為一體的綜合水務服務商，總設計供水能力176萬噸/天，擁有分、子公司5家，水廠9座，服務人口約550萬人。隨著社會現(xiàn)代化進程的加速及信息技術的快速發(fā)展，深水寶安將智慧水務作為重點工作來建設。作為智慧水務建設總體方案的重要組成部分，深水寶安2018年正式啟動智慧水務指揮中心的建設工作，并在深圳市供水企業(yè)中第一次采用包括室內小間距（1.27 mm點距）LED顯示屏、分布式控制架構等先進技術。經過半年緊張有序的建設實踐，深水寶安建成了包含綜合運營（調度）管理、應急指揮等功能的業(yè)內先進的智慧水務指揮中心。

1? ? ?功能定位與設計原則

1.1? ?功能定位

智慧水務指揮中心作為日常調度和應急指揮的運營場所，主要用于綜合運營（調度）管理和應急指揮。①綜合運營（調度）管理：將水廠生產、管網(wǎng)運行、客戶供水等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一集中展示、分析、協(xié)助調度管理人員及時了解數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)問題，下達調度指令。②應急指揮：與上級單位或政府部門和各分、子公司進行遠程視頻會議，緊密聯(lián)系，各司其職，協(xié)調配合，統(tǒng)一指揮，共同完成應急處置工作，最大限度地預防和減少突發(fā)公共事件及其造成的損壞，保障供水安全。

1.2? ?設計原則

1.2.1? ?整體規(guī)劃

在規(guī)劃和建設過程中，要以充分考慮項目的建設為目標，對智慧水務指揮中心功能、性能、軟硬件配置等進行整體規(guī)劃和統(tǒng)籌安排。同時，要考慮具體建設內容的緊迫程度、復雜程度、建設資金和周期等因素，為后續(xù)項目建設奠定基礎。

1.2.2? ?集約性

智慧水務指揮中心必須從功能、硬件配置等各個方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃，以期最大限度地與原有系統(tǒng)兼容，以便充分利用前期建設成果，避免重復建設和資源浪費，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一使用。

1.2.3? ?高可靠性、高可用性

智慧水務指揮中心各種設備應用大多數(shù)都是關鍵性應用，因此對中心的可靠性要求很高，要求系統(tǒng)每年365天、每天24小時不停運行。指揮中心各種設備要求7×24小時的持續(xù)服務能力，因此在方案設計時，首先應考慮選用穩(wěn)定可靠的產品和技術，提供高可用服務。

1.2.4? ?先進性與成熟性相結合

為了保證智慧水務指揮中心的技術先進性以及可靠性，本項目使用的軟硬件設備以及維護設施，均需選擇技術先進的、有技術保障的、得到廣泛認可的可靠廠家的產品。

2? ? ?建設內容與實施

智慧水務指揮中心建設主要分為大屏顯示系統(tǒng)、會務及值守系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、設備間配套系統(tǒng)4個部分。

2.1? ?大屏顯示系統(tǒng)

2.1.1? ?顯示大屏

智慧水務指揮中心要求每年365天、每天24小時不間斷監(jiān)控，調度值守人員需要根據(jù)可靠的顯示界面做出決策，下達調度指令，所以指揮中心對可視化的要求相當苛刻。從安裝環(huán)境的限制，運行可靠性及綜合性能等方面分析比較：室內小間距LED大屏顯示技術，相比傳統(tǒng)的DLP背投拼接技術與LCD液晶拼接等顯示技術，具有無縫拼接、色彩還原度高、易于維護、使用壽命長等優(yōu)勢，已經在指揮、監(jiān)控、演播等多種顯示應用領域得到應用和推廣。結合實際需求，智慧水務指揮中心采用大屏顯示采用了高精度小間距（1.2 mm）的LED顯示大屏幕（21.83 m2，分辨率6 144×2 208），搭載基于人眼視覺特性的顯控技術，低灰畫面進行優(yōu)化，讓圖像顯示更加細膩。屏幕采用遠程直流供電技術，屏體無高壓交流電，消除觸電的可能，保障運維人員的人身安全，同時功耗更低、更節(jié)能。雙電源、雙信號冗余，接收卡、控制器物理雙備份，可保證信號穩(wěn)定傳輸。

2.1.2? ?顯示控制系統(tǒng)

顯示控制系統(tǒng)整體采用分布式視頻處理架構。即每一個節(jié)點都是一個單獨的邏輯運算單元，無須配備中控設備，通過定制的控制軟件即可實現(xiàn)對所有設備的可視化操作。因為沒有中央處理主機，任何一個設備故障不會影響系統(tǒng)運行，同時設備更換無須關閉系統(tǒng)，實現(xiàn)快速修復。

2.1.3? ?定制控制軟件

智慧水務指揮中心的控制軟件是根據(jù)中心功能定位和操作人員的實際使用需求，基于長圖的分布式管理系統(tǒng)定制開發(fā)?？刂栖浖譃殡娔X端（C/S架構）和移動端兩部分，具有以下功能。①大屏顯示系統(tǒng)控制功能：包括大屏開關操作、視頻信號預覽與切換、分屏顯示（支持四、九、十六分屏，跨屏，畫中畫功能）等。②會議系統(tǒng)控制功能：會議麥克風升降、音頻信號切換、音量大小控制等。③環(huán)境控制功能：霧化玻璃、照明、窗簾控制等。④預案保存和調用功能：可以根據(jù)需要制定不同預案（值守模式、會議模式等），支持預案一鍵調用。

2.2? ?會務及值守系統(tǒng)

2.2.1? ?會務系統(tǒng)

作為日常調度和應急指揮的場所，指揮中心必須滿足各種會議活動的要求。因此，需要配置會議發(fā)言、音響擴聲系統(tǒng)、會議桌椅、遠程視頻會議系統(tǒng)等。①會議發(fā)言、音響擴聲系統(tǒng)。由數(shù)字音頻處理器、時序器、功放、全數(shù)字嵌入式升降定向麥克風、無線手持話筒、天花喇叭等設備組成。具體設備包括：1臺音頻矩陣、13臺定向麥克風、4個無線手持話筒、一臺功放、10個天花喇叭。②會議桌椅。根據(jù)指揮中心的裝修風格，配備13位座席的U型會議桌椅。材料采用高密度板基材、天然橡木皮飾面、表面環(huán)保油漆處理。椅子背面使用暖白色西皮，人體接觸面使用咖啡色黃牛皮。③遠程視頻會議系統(tǒng)（預留）。緊急情況下需要與上級單位、政府部門和各下屬單位進行遠程視頻會議，便于在突發(fā)事件情況下上線聯(lián)動指揮、處理。具體建設過程中，由于其他單位尚未制定統(tǒng)一的遠程視頻會議標準，所以預留必要的布線和空間。

2.2.2? ?值守系統(tǒng)

值守系統(tǒng)用于日常綜合運營及調度，由6臺調度操作工作站及操作臺椅組成。操作工作站根據(jù)業(yè)務需要，由4臺配備23.5英寸高清液晶顯示屏的雙屏工作站，及一臺配備28英寸4 k（3 840×2 160）高分辨率顯示屏工作站組成。操作臺椅根據(jù)業(yè)務需要配置5個座席，風格和材質與會議桌椅保持一致。

2.3? ?安防系統(tǒng)

2.3.1? ?門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)采用?？低暤娜四樧R別門禁考勤一體機，主要由門禁控制器一體機、電鎖、專用電源（12 V/3 A）、出門按鈕、通訊轉換器、管理工作站組成。支持人臉識別、指紋、IC卡、CPU卡等多種驗證方式，主要應用于平安社區(qū)、企事業(yè)單位、政府大樓、金融網(wǎng)點、監(jiān)獄等室內場所。

2.3.2? ?視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設備由安裝在各辦公室及出入口等地安裝室內外一體化球形攝像機組成，負責圖像和數(shù)據(jù)采集及信號處理，信號通過網(wǎng)絡交換機傳到網(wǎng)絡視頻錄像機存儲，監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡調用和訪問視頻數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以IP網(wǎng)絡作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)流承載平臺。

2.4? ?設備間配套系統(tǒng)

按照設備要求，屏體內維修寬度空間為3.0 m，維修間的密封、防塵、防雨水、防潮排水、防鼠或其他動物破壞、防盜和與連接系統(tǒng)管線的安裝配合等，整個屏體與維護空間安裝牢固，裝飾美觀太方，符合裝修的相關規(guī)范和規(guī)定。散熱、除塵是確保電子屏長期穩(wěn)定工作的重要設計項目。降溫散熱，即控制屏內熱量，以保持屏內空氣溫度與器件工作溫度處于正常的要求范圍。同時采用屏內防塵、防濕與防腐等措施，保持屏內潔凈。防靜電地板采用全鋼無邊600 mm×600 mm×35 mm。鋪設前應保持地面平整、干燥、無灰塵。同時保證地板下方鋪設的線槽、線管、電纜等管道及空調系統(tǒng)已施工完成。確保安裝固定基座完工，基座高度跟防靜電地板表面高度一致。防靜電地板距離地板高度為150 mm。

2.4.1? ?配電系統(tǒng)（含UPS）

配電系統(tǒng)為設備運行提供電力，為了方便使用，進一步提高系統(tǒng)的智能化管理和動力電源的集成度與穩(wěn)定性，配電系統(tǒng)采用PLC控制、顯示屏智能上電等技術，可實現(xiàn)對LED顯示屏等設備遠程有線控制上電，實現(xiàn)定時開關屏體，方便使用。此外，屏體采用“分步加電”的上電方式，既要避免大負載對電網(wǎng)瞬間的沖擊，又要有效地保護顯示屏體的工作元件，延長屏體的使用壽命。配電設計采用三相配平衡方案，保證零線漏電流為零，要求提供的兩組電源均采用三相五線制供電，保護地線對大地的電阻小于4 Ω。另外需要使用一個獨立于保護地的信號地，供網(wǎng)絡系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，大屏顯示系統(tǒng)及操作工作站接入UPS供電設備。設備間內部署1套30 kVA的UPS配電系統(tǒng)（CASTLE 3C3 Pro，山特），配置32塊松下蓄電池12 V-100 AH。

2.4.2? ?精密空調

根據(jù)《電子計算機機房設計規(guī)范》（GB 50174-93），為保證機房內設備能夠安全、可靠運行，需要提供一個符合其運行標準要求的環(huán)境，對制冷、制熱、加濕、去濕、濾塵提出了嚴格的標準要求。為滿足要求，設備間安裝一臺艾默生DME12MCP5精密空調。

2.4.3? ?氣體消防

由于系統(tǒng)設備對消防的特殊要求，設備間滅火系統(tǒng)禁止采用水、泡沫及粉末滅火劑，適宜采用氣體滅火系統(tǒng)。因此，設備間配置一套七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)（HFC-227ea），由火災探測器、自動報警控制器、固定滅火裝置、滅火輸送管道和噴嘴等組成。

3? ? ?結 語

深水寶安智慧水務指揮中心作為智慧水務建設先行項目及主要硬件平臺，在堅持整體規(guī)劃、高集約性、高可靠性與高可用性、先進性與成熟性相結合等設計原則指導下，以為綜合運營調度和應急指揮提供場所為目標，以大屏顯示系統(tǒng)、會務及值守系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、設備間配套系統(tǒng)為重點，以室內小間距LED顯示、分布式控制等先進技術為依托，為全流程監(jiān)控、供水調度、協(xié)同指揮提供支撐，為智慧水務指揮中心建設提供技術示范。