城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)中智慧水務(wù)云平臺(tái)的應(yīng)用研究

趙宇

深圳市深水龍華水務(wù)有限公司 廣東 深圳 518000

引言

“智慧水務(wù)”云平臺(tái)是在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)新的水綜合管理生態(tài)系統(tǒng)，目前，我國(guó)正在加速推進(jìn)智慧城市的建設(shè)，伴隨著網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，“智慧水務(wù)”的出現(xiàn)給城市供水企業(yè)帶來了巨大的沖擊。文章對(duì)“云平臺(tái)”概念進(jìn)行了闡述，探討了“云平臺(tái)”對(duì)“智慧水務(wù)”的重要意義，并對(duì)其在“智慧水務(wù)”中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討，并對(duì)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了剖析。

1 智慧水務(wù)云平臺(tái)的相關(guān)概述

1.1 智慧水務(wù)云平臺(tái)

智慧水務(wù)云平臺(tái)就是以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個(gè)集水源調(diào)度，設(shè)備健康，水費(fèi)征收為一體的集中化平臺(tái)，它將原本分散的信息整合到一起，讓人們可以更直觀的了解到供水信息，并使用基于云計(jì)算的SaaS管理模式來向城市供水，使供水企業(yè)的管理體系得以健全。

1.2 智慧水務(wù)的核心理念

智慧水務(wù)是水務(wù)行業(yè)的技術(shù)革命。將信息化技術(shù)應(yīng)用于自來水公司，打破了傳統(tǒng)的管理模式，使整個(gè)管理體系更加科學(xué)、高效、智能化?！皞鞲小笔侵腔鬯畡?wù)系統(tǒng)的重要組成部分，它是將各種傳感器連接到網(wǎng)絡(luò)上，并與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，從而構(gòu)成智慧水務(wù)系統(tǒng)。

傳感器能夠采集到海量的實(shí)時(shí)信息，利用網(wǎng)絡(luò)將其顯示出來，從而構(gòu)建出智慧供水系統(tǒng)的核心；所謂“智能化”，就是水廠采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理模式或軟件，通過計(jì)算機(jī)等儀器，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、篩選、分析，使之成為一種可供選擇的數(shù)據(jù)，從而提高水廠的經(jīng)營(yíng)與決策水平[1]?！拜o助”是指在水處理流程中，各個(gè)環(huán)節(jié)間相互協(xié)作的關(guān)系，它能將水處理流程有機(jī)地、理性地結(jié)合起來，從而大幅提升水處理流程、數(shù)據(jù)處理和管理決策的效能。

1.3 智慧水務(wù)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)水利信息化的整體發(fā)展可分為3個(gè)層次，即自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化。目前，我國(guó)的水利信息化正在由“數(shù)字化”階段過渡到“智能化”階段[2]。

一是自動(dòng)化階段：該階段目的是實(shí)現(xiàn)水業(yè)基本信息的自動(dòng)收集，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門、泵站和污水處理流程等的自動(dòng)控制，提升水業(yè)中與水業(yè)有關(guān)的數(shù)據(jù)（水質(zhì)、水壓和流量）的自動(dòng)監(jiān)控。

二是數(shù)字化階段：這一階段的重點(diǎn)是建立信息系統(tǒng)，運(yùn)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)來建立業(yè)務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，對(duì)信息的存儲(chǔ)、查詢和跟蹤的效率進(jìn)行了極大的提升，從而使行政辦公室和業(yè)務(wù)管理的初步信息化得以實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)時(shí)期，中國(guó)的大部分水資源都處于這種狀態(tài)。

三是智能化階段：在這個(gè)階段，利用數(shù)字化新興技術(shù)，并與實(shí)際的業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘和處理展開深入的工作，緊跟市場(chǎng)，隨需應(yīng)變，進(jìn)行智慧建設(shè)，智慧運(yùn)營(yíng)，推動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

然而，受基礎(chǔ)設(shè)施、管理體制等因素的制約，目前國(guó)內(nèi)外已有的智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系大都是以具體的水業(yè)務(wù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，而真正形成一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系的還不多。目前，很多行業(yè)的各層次企業(yè)、各部門都在積極探討建立智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)想。由于給水產(chǎn)業(yè)的高收益、高安全性等特點(diǎn)，使得在給水產(chǎn)業(yè)中的智能應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。以水為動(dòng)力，水從生產(chǎn)到運(yùn)輸，再到銷售，都是一個(gè)完整的全鏈條信息系統(tǒng)。

近年來，隨著人工智能、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的迅速發(fā)展，人們不斷地研究和開發(fā)出多種智能優(yōu)化調(diào)度算法，從而實(shí)現(xiàn)了水資源的一體化調(diào)度。水源控制是依靠給水系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，而且在某種程度上也得到了一定的發(fā)展。近年來，隨著高海拔遙感、水環(huán)境模擬等技術(shù)的不斷進(jìn)步，水體顏色解譯與智能調(diào)度分析已初步實(shí)現(xiàn)了在線的應(yīng)用。相對(duì)于給水工程的清晰邊界，對(duì)給水工程的智能運(yùn)用卻存在著諸多限制。由于地下管線狀況不明確，給水、排水資料嚴(yán)重缺失，目前國(guó)內(nèi)各類應(yīng)用仍處于數(shù)據(jù)展示、業(yè)務(wù)互動(dòng)的階段。而要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，智能分析，輔助決策，則需要在幾個(gè)大中型城市擁有較強(qiáng)實(shí)力的市政投資和水務(wù)企業(yè)的共同參與下進(jìn)行。

1.4 智慧水務(wù)云平臺(tái)技術(shù)的重要性

面向水務(wù)行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，我們擬搭建一個(gè)面向海量數(shù)據(jù)采集、聚合、分析與服務(wù)的開放平臺(tái)，為水務(wù)行業(yè)提供服務(wù)，提升其服務(wù)水平，構(gòu)筑其生態(tài)體系。它的實(shí)質(zhì)是要建立一個(gè)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集和連接系統(tǒng)，構(gòu)建出一個(gè)能夠存儲(chǔ)、集成、訪問、分析和管理的行業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展環(huán)境，實(shí)現(xiàn)行業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的建模、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化和復(fù)用，持續(xù)優(yōu)化研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)管理等資源的配置效率，最終構(gòu)建出一個(gè)資源富集、多方參與、合作共贏的水務(wù)產(chǎn)業(yè)協(xié)同進(jìn)化新生態(tài)。

以新一代的數(shù)字化技術(shù)為支撐，融合水務(wù)集團(tuán)多年來在行業(yè)中所積累的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，運(yùn)用智能化經(jīng)營(yíng)管理的思想，構(gòu)建了水務(wù)企業(yè)“智慧經(jīng)營(yíng)”平臺(tái)，并在地方水務(wù)企業(yè)中構(gòu)建了“數(shù)字化”應(yīng)用與規(guī)范化經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與管理水平[3]。在此基礎(chǔ)上，建立“全面感知，設(shè)備互聯(lián)，數(shù)字集成，智能預(yù)測(cè)”的智慧云平臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)。

2 傳統(tǒng)水務(wù)管理平臺(tái)存在的問題

2.1 數(shù)據(jù)信息共享機(jī)制不完善

因?yàn)榈乩憝h(huán)境、水文氣象等方面的原因，導(dǎo)致了其服務(wù)對(duì)象的差異，這些地理信息及水文監(jiān)測(cè)部門并沒有建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字化信息共享平臺(tái)，而這也導(dǎo)致這些部門得到的數(shù)字信息無法共享，也無法幫助水務(wù)工作提供解決問題的舉措。

2.2 智能化技術(shù)普及不高

目前，我國(guó)城市供水信息化水平不高，但防汛信息化水平相對(duì)較高。為保障城市供水安全，各供水系統(tǒng)的信息化發(fā)展方面存在顯著差異。有一部分水利設(shè)施因?yàn)槭褂脮r(shí)間長(zhǎng)已經(jīng)陳舊，出現(xiàn)瑕疵，而且由于人工智能發(fā)展未能很好普及，也無法適應(yīng)智能水務(wù)平臺(tái)的發(fā)展。

3 智慧水務(wù)云平臺(tái)的創(chuàng)建

3.1 大數(shù)據(jù)決策平臺(tái)創(chuàng)建

充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在水務(wù)系統(tǒng)中的作用，結(jié)合水務(wù)地理信息和費(fèi)用支付服務(wù)平臺(tái)，獲取水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。利用現(xiàn)代的數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建水務(wù)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，將水務(wù)系統(tǒng)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的挖掘，并以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成具有現(xiàn)實(shí)意義的報(bào)告。利用這些水情資料，對(duì)水情資料進(jìn)行存取與分析，實(shí)現(xiàn)了水情預(yù)報(bào)。而且為了避免居民出現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)損失，水務(wù)管理平臺(tái)可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，明確供水系統(tǒng)問題多發(fā)區(qū)，并依據(jù)此數(shù)據(jù)建立一套完備的應(yīng)急預(yù)案，降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

3.2 水務(wù)云管理平臺(tái)建設(shè)

利用云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建出一個(gè)實(shí)現(xiàn)供水用戶綜合管理，水表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)管為一體的水務(wù)終端管理平臺(tái)，而且為保證平臺(tái)安全，還將智能消防栓也錄入其中，保證平臺(tái)更加安全。同時(shí)，為了保證數(shù)字化智能終端之間的互聯(lián)互通，各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都要求有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這個(gè)平臺(tái)是一個(gè)智能水務(wù)綜合管理平臺(tái)，他可以通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與各種監(jiān)控設(shè)備相連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類水務(wù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)水務(wù)問題，保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全。研究監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)流域水資源的最優(yōu)分配。而通過設(shè)立各類監(jiān)測(cè)站，能夠構(gòu)建出一個(gè)水綜合管理平臺(tái)，并將收集到的數(shù)據(jù)信息傳送給城市水務(wù)調(diào)度中心，幫助提升整個(gè)城市水務(wù)的管理能力。

3.3 水務(wù)繳費(fèi)平臺(tái)建設(shè)

要建立一個(gè)以改善用戶服務(wù)為目的的水費(fèi)支付管理平臺(tái)。在滿足供水公司正常供水轉(zhuǎn)寫、付款、招標(biāo)等服務(wù)條件下，向用戶開通網(wǎng)上支付服務(wù)，并可選擇微信支付、支付寶支付、銀行支付等支付方式。其中，對(duì)水費(fèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。它能夠建立用戶的管理賬號(hào)，讓用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)水務(wù)費(fèi)用的繳納，并對(duì)繳納的費(fèi)用形成一個(gè)賬務(wù)報(bào)表，對(duì)水費(fèi)賬單等業(yè)務(wù)進(jìn)行管理，對(duì)水費(fèi)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行多個(gè)維度的管理，并對(duì)這些數(shù)據(jù)展開統(tǒng)計(jì)和分析。

3.4 水務(wù)地理信息管理平臺(tái)創(chuàng)建

基于給水管網(wǎng)位置信息，可以建立一個(gè)供給水管網(wǎng)位置信息管理平臺(tái)，管理城市給水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)問題的發(fā)生，保證管網(wǎng)及時(shí)得到維修。通過對(duì)管網(wǎng)位置檢測(cè)，可以繪制管網(wǎng)電子地圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)于水資源的調(diào)度，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的檢測(cè)與數(shù)據(jù)的錄入，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)供水設(shè)備的檢測(cè)及管道的數(shù)據(jù)查詢，及時(shí)查證供水系統(tǒng)的運(yùn)行情況。通過對(duì)給水管網(wǎng)運(yùn)行狀況的分析，得出了相應(yīng)的結(jié)果，并通過圖表等方式向管理人員提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，該系統(tǒng)還能為給水管線的緊急檢修提供精確的定位信息，為給水管線的檢修提供科學(xué)依據(jù)。

4 智慧水務(wù)云平臺(tái)建設(shè)效果分析

4.1 加強(qiáng)建設(shè)智慧性城市

在城市建設(shè)中，水務(wù)是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施。充分利用等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于供水系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，將供水?dāng)?shù)據(jù)采集完成后構(gòu)建水務(wù)管理平臺(tái)[4]。將供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，對(duì)其進(jìn)行處理和分析，并將其應(yīng)用到供水系統(tǒng)中，從而能夠有效地監(jiān)控水源、水廠、供水等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的全生命周期管理。利用智能化的管理手段，為用戶提供個(gè)性化的、人性化的供水服務(wù)，構(gòu)建出一套科學(xué)的用水及水管理新系統(tǒng)。將供水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)平臺(tái)中，通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理與分析，把這些數(shù)據(jù)運(yùn)用到水務(wù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類水源地及水資源運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。達(dá)到對(duì)于水務(wù)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且通過現(xiàn)代信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于用戶需求的個(gè)性化定制，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的人性化服務(wù)，建立一套完備的供水服務(wù)新系統(tǒng)。

4.2 有助于節(jié)約水資源

城市供給水系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)各種問題而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在城市供水系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)管道破裂問題，可能會(huì)導(dǎo)致水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而通過數(shù)字化技術(shù)與地理信息技術(shù)的有機(jī)融合，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)破裂問題，及時(shí)安排人員及時(shí)進(jìn)行管網(wǎng)維修，將水資源的浪費(fèi)降到最低，保證供水公司的基本收益。

5 智慧水務(wù)云平臺(tái)應(yīng)用發(fā)展分析

創(chuàng)建一體化的智慧水務(wù)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市給水管理全流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并為給水務(wù)系統(tǒng)等提供各類運(yùn)行數(shù)據(jù)。智慧水務(wù)云平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)與信息化技術(shù)的深度融合，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)方面的信息化進(jìn)程。我們要把信息共享和互聯(lián)互通作為切入點(diǎn)，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品的研究和應(yīng)用，促進(jìn)國(guó)家電子信息系統(tǒng)的建設(shè)，提升政府服務(wù)能力。在城市建設(shè)過程中，必須對(duì)水資源進(jìn)行有效利用。智慧水務(wù)將最大程度推動(dòng)供水公司服務(wù)能力的提升，提高他們的運(yùn)行和工作效率，保證居民能夠及時(shí)獲取供水信息，推動(dòng)社會(huì)健康發(fā)展。

6 結(jié)束語

構(gòu)建智慧水務(wù)云平臺(tái)，可以為水資源管理帶來方便，推動(dòng)信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的深度融合，而物聯(lián)網(wǎng)終端監(jiān)控設(shè)備的使用，則可以為城市供水系統(tǒng)的科學(xué)管理提供保障，為智慧城市的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。借助智慧水務(wù)云平臺(tái)，能夠深度挖掘水、電、氣等數(shù)據(jù)，為城市供水的決策提供數(shù)據(jù)支持，防止發(fā)生嚴(yán)重的水源泄露事件，提升供水的效率和質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)、氣象和國(guó)土資源等信息的共享，為防洪減災(zāi)和降低洪澇災(zāi)害損失提供了科學(xué)依據(jù)。