一種融合“數據+水務”的智慧水務解決方案

徐俊 中鐵水利水電規(guī)劃設計集團有限公司 江西省南昌市 330029

童河華 鉛山縣水利局 江西省上饒市鉛山縣 334500

0 概述

水是生命之源，供水系統(tǒng)是每個城市的必備的基礎設施之一，是城市生存和發(fā)展、群眾安身立命的必備條件之一，城市的發(fā)展以及社會經濟活動都離不開水。供水行業(yè)的服務質量不僅關系到政府形象，也會影響到社會的安全穩(wěn)定，同時，對供水企業(yè)自身的經濟利益也有直接的影響。當前，隨著信息化技術的高速發(fā)展，水務行業(yè)的信息化建設也在許多供水企業(yè)中如火如荼地展開。許多供水企業(yè)相繼建立了水費收費系統(tǒng)、水質監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，效益好的供水企業(yè)還陸續(xù)建設了SCADA管理系統(tǒng)和管網GIS維修系統(tǒng)等符合自身發(fā)展需求的信息化系統(tǒng)，這些系統(tǒng)已成為供水企業(yè)日常管理工作中不可缺少的工具。但是，因為各系統(tǒng)是由不同的軟件公司開發(fā)，沒有形成統(tǒng)一的綜合管理系統(tǒng)平臺，雖然積累了大量的各類數據，但信息的處理和利用僅限于單個系統(tǒng)或部門，無法進行數據挖掘應用，從而形成信息孤島[1]。

在“智慧+”的信息時代，智慧城市、智慧水利、智慧交通、智慧水務等建設飛速發(fā)展，各城市的供水企業(yè)結合自身發(fā)展的需求，利用智能物聯(lián)網、三維地理信息系統(tǒng)、云計算、邊緣計算和大數據等新信息技術建設符合自身需求的供水業(yè)務綜合運維信息管理平臺。通過供水業(yè)務綜合運維信息管理平臺打通企業(yè)的各信息孤島，實現(xiàn)企業(yè)級的數據共享；同時，諸多供水企業(yè)還在加信息化頂層設計上加大投入，制定企業(yè)的信息化發(fā)展規(guī)劃，增強企業(yè)對供水業(yè)務的運營能力、維護響應能力和監(jiān)管的能力的提升，從而實現(xiàn)提升供水企業(yè)管理水平、服務水平和增加企業(yè)效益。

1 智慧水務現(xiàn)狀

智慧水務屬于“物聯(lián)網+”的新信息技術應用，智慧水務的特點是充分利用物聯(lián)網技術，采集相關數據，并對數據進行統(tǒng)計分析研究，做出輔助決策的建議，從而達到水務智能化的管理。目前，我國各城市的智慧水務進入了高速發(fā)展的時期，許多供水企業(yè)都結合自身的需求，建設符合自身業(yè)務需求的智慧水務管理平臺。由于智慧水務系統(tǒng)有著傳統(tǒng)水務所不具備的優(yōu)越性，例如：具備智能感知能力、系統(tǒng)協(xié)同處理能力、輔助決策能力等優(yōu)點。智慧水務不僅要求智慧水務系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)加大對市場的推廣力度，還需要在政府層面上對智慧水務系統(tǒng)所運行的城市其他管理系統(tǒng)進行聯(lián)運，才能真正使得智慧水務系統(tǒng)發(fā)揮倍增器的作用。 智慧水務系統(tǒng)優(yōu)勢體現(xiàn)在供水企業(yè)內部的生產、運營和監(jiān)管過程中的智能化水平和體現(xiàn)在供水行業(yè)與居民生活、環(huán)境衛(wèi)生和餐飲等行業(yè)的協(xié)同響應能力。目前，智慧水務發(fā)展主要存在以下問題：

（1）信息系統(tǒng)功能不全，生產全過程的監(jiān)管缺乏，對事故的應急處理能力的待提高，供水企業(yè)的資產利用率低和管理成本高[2]。

（2）供水企業(yè)的信息化建設遠還處于初級階段，沒有達到社會發(fā)展對供水企業(yè)數字化的要求，僅僅完成了傳統(tǒng)業(yè)務用信息化來進行管理的階段，雖然積累了大量數據，但是缺乏對采集到的數據進一步挖掘、分析和預判等應用。

（3）供水企業(yè)的收費系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等各子系統(tǒng)各自為政，缺乏統(tǒng)一的智能化和數字化的應用平臺，各子系統(tǒng)的信息只能在子系統(tǒng)內部進行處理和流轉，在企業(yè)的其他信息化平臺不能進行共享，從而形成了信息孤島，沒有發(fā)揮信息數據的應該產生的效益。

智慧水務建設是一項系統(tǒng)性工程，涉及到供水企業(yè)的信息化軟硬件的建設，還涉及到供水企業(yè)生產全過程的各個方面。智慧水務建設周期長，需要持續(xù)的投入和建設，才能發(fā)揮其應有的作用。因此，智慧水務系統(tǒng)的建設應做好頂層設計、分步實施，逐步完善整個智慧水務系統(tǒng)。

2 智慧水務系統(tǒng)架構設計

智慧水務就是充分利用物聯(lián)網技術，通過各水源地監(jiān)測、輸配水設施運行和供水生產處理等安裝的智能化傳感器采集相關數據，通過網絡把采集的數據與服務器連接起來，整合利用SCADA 監(jiān)測點、供水管網、營業(yè)收費等信息數據，并對數據進行統(tǒng)計、分析，為決策者做好參謀。同時，結合供水事務條理化、網格化的管理，開成覆蓋整個行業(yè)數據的應用系統(tǒng)，并對獲取的信息進行智能化處理和分析，支撐供水事務協(xié)同管理。智慧水務系統(tǒng)分為二層，分別為支持體系統(tǒng)層和保障體系層，其中支持體系層主要包括各相關的硬件、采集信息數據的傳輸、計算機通信網絡、應用支撐系統(tǒng)、數據分析處理、業(yè)務應用系統(tǒng)等；保障體系層包括標準規(guī)范體系和信息安全保障體系[3]。

圖1 系統(tǒng)架構圖

（1）硬件設施層

硬件設施是智慧水務系統(tǒng)最基礎和必需的設備，包括各類數據采集設備、網絡設備、支撐各類數據處理的存儲設備、服務器和各類應用子系統(tǒng)等。硬件設施根據業(yè)務應用需求在已有硬件設施進行擴充建設或新建[4]。

（2）采集信息數據傳輸層

采集信息數據傳輸層是把智慧水務系統(tǒng)中的各采集監(jiān)測點采集的信息數據進行匯總傳輸，主要對水源地、管網關鍵節(jié)點、二次加壓站、水廠處理過程點、用戶等重要環(huán)節(jié)進行采集信息數據，是智慧水務系統(tǒng)的末端基礎設施。

（3）計算機網絡層

計算機網絡是智慧水務系統(tǒng)的紐帶，是智慧水務系統(tǒng)的高速公路，計算機網絡可以在已有網絡基礎上進行擴建或者根據需要進行新建。根據智慧水務系統(tǒng)的安全性和重要性要求，可以分為內網和外網；內網和外網必須進行物理隔離[5]。

（4）數據資源層

數據資源層包括各業(yè)務數據的存儲和數據處理的系統(tǒng)，為信息數據共享、整合和挖掘提供統(tǒng)一的運行環(huán)境和技術架構。是智慧水務系統(tǒng)為業(yè)務應用系統(tǒng)提供數據訪問、進行數據挖掘、數據存儲備份等服務，是智慧水務系統(tǒng)中間關鍵層。

（5）業(yè)務應用層

是智慧水務系統(tǒng)的核心層，提供了水務業(yè)務管理、決策調度和應急管理等功能，是智慧水務為用戶提供業(yè)務管理、考核監(jiān)督等業(yè)務的支撐。

（6）應用交互層

是面向社會公眾的服務門戶和面向水務業(yè)務人員的門戶。是與用戶直接對話交互的層面。

（7）標準規(guī)范體系

是智慧水務各系統(tǒng)實現(xiàn)信息數據共享和業(yè)務協(xié)同處理的基礎，支撐著智慧水務各子系統(tǒng)的信息數據交互的關鍵，可以有效提高信息化建設效率和節(jié)約信息化建設成本，也為系統(tǒng)可升級改造提供了堅實的基礎。

（8）安全保障體系

安全保障體系是智慧水務系統(tǒng)安全運行的基礎，包括用戶權限、網絡安全、數據安全等。

3 智慧水務系統(tǒng)

按照“統(tǒng)一標準、系統(tǒng)集成、資源整合、分級維護”等原則，構建基于“一張圖”的智慧水務體系，實現(xiàn)對取水水源地、管網、水廠、二次供水泵站、水質監(jiān)測等一體化全過程實時監(jiān)管，提高水務數據的利用率，從而達到目快速維護和決策分析的能力。從而有效提升水務企業(yè)的核心競爭能力，實現(xiàn)以用信息化帶動水務企業(yè)的現(xiàn)代化，提升水務企業(yè)的信息化應用水平。

圖2 智慧水務綜合監(jiān)管平臺

智慧水務系統(tǒng)集成了公眾服務、運維管理和決策指揮等業(yè)務應用，整合了與水務相關多類型的信息數據，快速、高效、準確的進行數據共享與交換，實現(xiàn)了從水務業(yè)務數據的采集錄入，到數據的統(tǒng)計分析、實現(xiàn)數據報表的導出、上報等。解決了水務企業(yè)生產過程、工藝流程、能源消耗、水質化驗等生產運行全過程和全要素的實時管理，從而形成了企業(yè)生產運行管理的智慧化。智慧水務系統(tǒng)對水務企業(yè)的生產過程實時監(jiān)控、對采集的數據進行統(tǒng)計分析、形成解決方案有機地結合起來，幫助水務管理人員快速、準確地進行數據交換、共享、分析，從而對供水生產有效控制和對管網輸配方案進行合理調度。通過數據的統(tǒng)計分析，及時準確地生成各要素的統(tǒng)計分析報表，全面提升水務企業(yè)的生產和管理效率，實現(xiàn)提高供水安全保障目標和供水調度的標準化、數字化及智能化。

4 結束語

通過智慧水務系統(tǒng)建設，深度融合“數據+水務”，整合完善補充各類現(xiàn)有應用系統(tǒng)，打破數據孤島，打造水務的數據中心，充分發(fā)揮數據的價值，完善系統(tǒng)運營管理機制，實現(xiàn)以數據支撐的水廠智慧運營、智慧服務和智慧決策，實現(xiàn)優(yōu)化供水調度、業(yè)務電子化綜合管理、調度輔助決策與優(yōu)化調度、生產調度管理的移動業(yè)務處理、遠程現(xiàn)場監(jiān)測、生產調度信息異常事件智能化預警，使企業(yè)價值不斷提升、服務質量不斷改善，動態(tài)和精細化地對水務企業(yè)的生產流程、服務過程進行管理，從而達到水務企業(yè)規(guī)范化、數字化和智能化的“智慧”狀態(tài)。