基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的二次供水智能管理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】" " 本文中主要提出一種以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用傳感器技術(shù)、MQTT協(xié)議以及GIS服務(wù)等技術(shù)為核心，并通過可視化泵房管理、網(wǎng)絡(luò)化告警管理以及智能化運維管理等方式，構(gòu)建起能夠?qū)崿F(xiàn)二次供水全過程智能管理的平臺，為提升我國二次供水管理水平作出積極的貢獻，希望為相關(guān)人員帶來一些參考。

【關(guān)鍵詞】" " 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)" " 二次供水" " 智能管理平臺

引言：

在日常生活中，二次供水主要是指有關(guān)供水單位將源自水廠、水井等區(qū)域的供水，通過展開儲藏、加壓以及針對性消毒處理后，依托供水管道面向用戶進行供水的方式。但由于我國城市化建設(shè)越發(fā)加快，導致高層建筑物持續(xù)增多。同時由于市政供水管網(wǎng)的供水壓力有限，因此普通供水往往只能供給六層以下的用戶使用，對于超出六層的高層建筑則需要展開二次供水設(shè)計。相較于供水管道直接供水而言，二次供水由于需要通過二次供水設(shè)施這一環(huán)節(jié)，如果這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)施工不達到、管理不健全等問題，則很有可能導致安全事故的出現(xiàn)。

一、重點功能模塊

本次構(gòu)建系統(tǒng)主要包含，以下幾個功能模塊，包括大屏、實時監(jiān)控、運維管理、智能分析等（如圖1所示）。

1.1首頁

在用戶進入系統(tǒng)后則首先進入首頁，首頁當中將會出現(xiàn)下列信息。第一，系統(tǒng)內(nèi)部的泵房總數(shù)量、出水總量、信息告警處理頻率[1]。第二，泵房水質(zhì)數(shù)據(jù)，其中包括：“優(yōu)秀、良好、及格、差”等有關(guān)水質(zhì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。第三，泵房場景數(shù)據(jù)。其中包括學校內(nèi)部泵房總數(shù)、小區(qū)內(nèi)部泵房總數(shù)、寫字樓內(nèi)部泵房總數(shù)、建筑工廠內(nèi)部泵房總數(shù)等。第四，本地區(qū)月供水的排名情況，以及本地區(qū)供水數(shù)量排名情況[2]。第五，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的實時動態(tài)，例如，有關(guān)用戶登錄信息、修改數(shù)據(jù)信息、工單處理情況等。第六，首頁將基于GIS服務(wù)，展示泵房實際位置、基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)及相關(guān)地理信息信息，例如，當用戶當鼠標移動到某一個具體泵房位置時，界面中會顯示出該泵房的實時運行狀態(tài)、水質(zhì)信息、綜合供水情況等；通過對圖層的放大，可以查看到泵房所在小區(qū)邊界、周邊管網(wǎng)信息、供水用戶數(shù)量等。

1.2大屏

通過應(yīng)用圖片化的形式來進行泵房總數(shù)量、泵房月供水排名情況、迸發(fā)供水區(qū)域的統(tǒng)計、系統(tǒng)報警次數(shù)、工單、報警的處理效率、區(qū)域設(shè)備量所占比例、進、出水壓力等[3]。

1.3視頻監(jiān)控

系統(tǒng)通過對接現(xiàn)場的視頻監(jiān)控，與門禁及報警設(shè)施聯(lián)動，對非相關(guān)人員或是動物等進入泵房內(nèi)部的報警，實現(xiàn)對現(xiàn)場的安全的管理；同時通過視頻監(jiān)控還可對現(xiàn)場設(shè)施實現(xiàn)電子巡檢，從宏觀層面觀察設(shè)備運行情況、現(xiàn)場環(huán)境情況等。

1.4實時監(jiān)控

實時監(jiān)控當中將會對水質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、告警記錄、工單記錄等有關(guān)情況進行展示[4]。首先，水質(zhì)數(shù)據(jù)當中包括水質(zhì)的實時渾濁度、PH數(shù)值、溫度以及針對水質(zhì)的優(yōu)劣等級展開評估。其次，設(shè)備數(shù)據(jù)當中包含供水的總流量、瞬間流量、設(shè)備運行狀態(tài)、變頻器是否出現(xiàn)故障、變頻器應(yīng)用頻率、電流等數(shù)據(jù)。再次，告警記錄當中包含有當前階段實際選擇泵房的告警級別情況、異常描述情況，相關(guān)責任人、聯(lián)系方式等。最后，工單記錄當中包含指定泵房的工單生成、處理、完成等情況。

1.5運行管理

這一環(huán)節(jié)當中包含設(shè)備配置、泵房展示、配置綁定等信息[5]。首先，設(shè)備配置當中具體針對泵房設(shè)備進行配置和管理，包括其設(shè)備類型、層高、最低進出水壓力、最高進出水壓力、揚程等。其次，泵房展示當中的內(nèi)容包含針對泵房進行預(yù)覽，其中包括水質(zhì)檢測情況、泵房的應(yīng)用狀態(tài)等。通過這一環(huán)節(jié)可以針對泵房的所有狀態(tài)信息進行查看，包括進出水壓力、水質(zhì)PH值、變頻器電流等。同時這一環(huán)節(jié)可以用于操作泵房基礎(chǔ)信息的增設(shè)和修改。最后，通過綁定配置的應(yīng)用，可以實現(xiàn)將泵房與物聯(lián)網(wǎng)卡進行關(guān)聯(lián)，這樣的方式能夠使泵房數(shù)據(jù)依托無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到云儲存平臺當中[6]。

1.6運維管理

運維管理工作中包含工單管理、工作單概覽以及設(shè)備的巡檢管理工作。首先，工單管理包含工單歷史、流程以及實踐經(jīng)驗儲存庫。通過工單管理能夠在工程從生成直到完成的全過程中實現(xiàn)嚴格管理。工單歷史則能夠依托列表的形式，進一步展現(xiàn)各個工單、過程的實踐情況，同時責任人、開始時間、名稱、編碼等都可以作為檢索詞進行查詢，其也支持模糊查詢的應(yīng)用。另外的經(jīng)驗庫可以選擇一些具備有實踐意義的工單處理方式進行儲存，為后續(xù)的運維管理工作提供可靠的理論根據(jù)。其次，工作單預(yù)覽。通過工作單預(yù)覽功能能夠?qū)⒐螖?shù)量、效率、待辦工單數(shù)量、工單類型、狀態(tài)、完成量、巡檢率、及時率等相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并以圖片的形式進行展示。最后，巡檢管理包含遠程電子巡檢和現(xiàn)場巡檢計劃管理?？芍贫ㄏ鄳?yīng)的周期性巡檢工單，即可通過數(shù)據(jù)實時采集與視頻監(jiān)控技術(shù)的結(jié)合進行遠程巡檢，也可以安排人員定期到達泵房現(xiàn)場進行巡檢。

1.7告警管理

告警管理功能中包括告警總覽、今日告警以及歷史告警。

首先，告警總覽功能依托報警中心展開，將一級、二級故障以及水質(zhì)預(yù)警當做內(nèi)環(huán)，并將元素超標、設(shè)備停運、水壓問題、污染問題等當做外環(huán)，充分構(gòu)建起一個告警信息篩選信息圓環(huán)。只要鼠標相應(yīng)點中環(huán)中的任意一個位置，則可以針對有關(guān)告警信息展開篩選。最終完成篩選環(huán)節(jié)的告警信息，將會以列表的形式呈現(xiàn)出來，并在此同時展示各個泵房報警總數(shù)量。其次，今日告警當中會顯示出一級、二級預(yù)警數(shù)量、待處理異常、設(shè)備異常頻率、已處理異常數(shù)量、告警信息列表。這一過程中技術(shù)人員可以通過告警狀態(tài)、泵房名稱等當做檢索條件展開篩選和檢查。最后，歷史告警。其將會以列表形式作為核心，進行有關(guān)告警詳細信息的展示工作，在這一過程中技術(shù)人員可以根據(jù)告警狀態(tài)、告警發(fā)生日期以及有關(guān)泵房名稱作為檢索條件展開查詢工作，與此同時也可以通過導出告警數(shù)據(jù)，進一步展開二次處理。這其中每一條告警信息都會與對應(yīng)泵房關(guān)聯(lián)，依托泵房點位信息，則可以在GIS地圖當中明確某一泵房的負責人、位置等。并應(yīng)用轉(zhuǎn)工單功能，則可以將有關(guān)告警信息相應(yīng)地進行工單轉(zhuǎn)換，并傳遞給有關(guān)運維人員，通知相關(guān)運維人員對工單問題進行處理。同時通過點擊“忽略”按鈕，則可以對有關(guān)告警信息做出標識。

1.8智能分析

通過智能分析功能的應(yīng)用，可以針對水質(zhì)、設(shè)備記錄當中存在的有關(guān)歷史數(shù)據(jù)展開查詢，并切實針對其中的水質(zhì)、設(shè)備情況展開分析。并相應(yīng)的以壓力報表、流量報表等作為核心，以此來生成最終的日、月、年等有關(guān)報表。與此同時這一類報表開放了下載功能，可以通過Excel的形式對其進行保存。

1.9系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能主要針對角色、組織架構(gòu)、用戶、營業(yè)單位等展開管理實現(xiàn)權(quán)限隔離，通過這樣的方式方便后續(xù)在各類區(qū)域、層次當中完成管理工作，以此來保障數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的安全性。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)

本次研究中的系統(tǒng)在應(yīng)用方面可以劃分為客戶端、云端以及泵房等三個維度。依托技術(shù)實現(xiàn)層次又可以劃分為，展現(xiàn)層、服務(wù)層、存儲層、傳輸層以及感知層等五個層面。（如圖2所示）

1.在泵房內(nèi)部除了安裝有二次供水必備的加壓泵、水箱等有關(guān)設(shè)施之外，同時還在有關(guān)位置進行流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、水質(zhì)傳感器、攝像頭、通信網(wǎng)關(guān)等有關(guān)設(shè)備的安裝。額外安裝設(shè)備具有以下個性化功能：

流量傳感器則用來針對進、出水的水量進行檢測。

壓力傳感器的作用是為了針對進、出水水壓展開綜合檢測。

溫度傳感器則用來控制水的溫度。

水質(zhì)傳感器則針對水質(zhì)中的渾濁度、PH數(shù)值等展開檢測。

攝像頭的安裝則用來針對泵房的內(nèi)部情況進行記錄。

通信網(wǎng)關(guān)則可以依托無線網(wǎng)絡(luò)來將系統(tǒng)當中采集的所有數(shù)據(jù)上傳到云平臺當中。

2.云端，就是利用應(yīng)用程序和服務(wù)器的虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)二次供水智能化管理的軟件平臺，其能夠針對有關(guān)數(shù)據(jù)展開處理，并儲存到有關(guān)數(shù)據(jù)庫當中。針對一些具備較高實時性要求的數(shù)據(jù)而言，其可以依托Redis數(shù)據(jù)展開綜合處理。而對于實時性要求相對較低的數(shù)據(jù)則可以依托MySQL數(shù)據(jù)庫展開處理，與此同時通過使用IIS軟件部署WEB服務(wù)，以此來支撐客戶端訪問。

3.客戶端層面，系統(tǒng)支持多終端操作（PC、手機、平板），用戶只需要通過網(wǎng)絡(luò)即可連接平臺進行二次供水泵房管理與維護，外業(yè)人員也可通過手機或平板對二次供水泵房情況進行全面掌握，滿足實時性操作需求。

三、應(yīng)用技術(shù)

1.傳感器技術(shù)。根據(jù)我國國家相關(guān)標準可知，傳感器的意義為：能夠做出測量以及感受行為，同時能夠根據(jù)相關(guān)規(guī)律將信息轉(zhuǎn)化為輸出型信號的設(shè)備。傳感器是當今世界范圍內(nèi)用以信息獲取工作的主流手段，同時其與計算機技術(shù)、通信技術(shù)等共同成為信息技術(shù)三大核心。本次系統(tǒng)當中實際應(yīng)用到的傳感器是智能傳感器，其可以將有關(guān)物理信號進行轉(zhuǎn)化，形成一定數(shù)值的電流信號，以此來滿足PLC的讀取、識別需求。主要應(yīng)用到的傳感器類型包含流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、水質(zhì)傳感器等。

2. PLC技術(shù)。PLC控制系統(tǒng)是立足于傳統(tǒng)順序控制器的基礎(chǔ)上，通過融合計算機、通信定向滾技術(shù)，進一步形成的新式工業(yè)控制設(shè)施。其應(yīng)用目的是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器工作，聽過執(zhí)行計時、技術(shù)等控制功能，構(gòu)建起實時性遠程控制系統(tǒng)，具備有極強的可靠性可適應(yīng)性。

三、結(jié)束語

二次供水是終端用戶與管網(wǎng)之間的緊密橋梁，因此通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進一步展開二次供水管理平臺設(shè)計，并以可視化視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化告警管理、智能化運維管理等功能為核心，為二次供水工作的展開提供積極幫助的同時也為大眾的日常生產(chǎn)生活作出積極的貢獻。

參" 考" 文" 獻

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