水厂智慧水务数字化转型

水厂智慧水务数字化转型

石畅

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300000

摘要：智慧水务利用无线网络、压力变送器以及水质流量计等各种在线监测设备对城乡供水系统实际运行情况进行实时感知，同时通过可视化技术对给排水设施与水务管理相关部门进行有机整合，从而形成“水务物联网”。系统平台对海量的水务信息分析处理，将得出的分析结果作为依据，为管理部门开展水务系统的管理、生产以及服务决策提供辅助支持，从而实现水务“智慧化”状态。本文对水厂智慧水务数字化转型进行分析，以供参考。

关键词：水厂智慧水务；数字化；转型

引言

随着云计算、物联网、大数据、人工智能以及5G通讯等新技术突破式发展，各级政府部门对水务监管模式的改革，运营智慧化手段提升水务运营水平、监管力度的需求不断增加，但由于受基础条件及管理体制等限制，我国的水务运管尚处于信息化的初级阶段和平台阶段，尚未形成将水务业务及智慧技术深度融合，以业务为导向的智慧水务运管模式。行业内外都处于“摸着石头过河”的状态，智慧水务的真正内涵和外延仍在不断探索，缺乏从水务智慧运管模式的角度进行深入思考和研究。

1．智慧水务的概念

智慧水务是将智能技术集成到原始供水系统中,并在整个供水过程中完成智慧供水系统的集成和控制。在信息技术的支持下,各子系统可以高度互联,系统的集成使得智慧水务管理系统可以对各供水环节进行处理,实现智能控制,大幅提高了供水效率,同时也创造了更大的社会效益和经济效益。智慧水务作为一种新的水务管理理念,要求水务企业建立自身的发展模式,实现运营管理模式的完全适应， 形成一整套供水智慧化管理机制。依托数据采集、传输等智能技术和设备,完成对水务系统实时参数监控，并通过构建数字化业务管理平台, 实现水务经营管理、供水调度、应急抢险业务数据的可视化，为精细化水务企业供水管理提供数据分析和决策支撑。

2．水务行业智慧化发展的需求

2.1水务行业的智慧化现状

目前大多数地区供水设施的运行调控方式较为粗放，控制精度低，时效性弱，运行成本居高不下，建设一套有效实现供水设施稳定、低碳、高效运行的全流程智慧水务系统很有必要。而智能控制技术又要以大量基础设备仪器的实际运行数据为依托，这就需要形成针对水务行业数字化、网络化、智能化的需求。以海量数据的采集、汇聚、分析、服务为基础，建设支持资源泛在连接、弹性供给和高效配置的开放式云平台，为水务企业提供高效的数据处理与全流程水务智能控制策略。

2.2智慧水务的价值和意义

智慧水务数字化转型融汇水务企业多年积累的行业知识与工艺技术，结合智慧水务的运营理念，建立“数字化”应用和标准化运营体系，实现运营管理能力的深度提升。以数据采集、汇聚、分析和服务体系为基础，建设支撑业务能力提升、资源配置的开放式系统平台，是水务行业智慧管理的核心。其实质是通过搭建行业大数据的存储、集成、访问、分析、管理等开发环境，构建精确、实时、高效的数据收集和连接系统，实现行业技术、经验的模型化、标准化、软件化、复用化，进而不断优化水务运营管理的资源配置效率，形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的水务行业新生态。

3．智慧水务视角下水务企业数字化转型的实践

3.1 供水系统基础设施的数字化改造

采用先进成熟的计算机信息处理技术、通信网络技术、传感技术、给水工程技术，通过对水厂设备运行状态和各种信息的自动远程监测和控制，实现对生产、经营全过程的有效管理。

基础设施运行监管能够再生供水过程运行信息，包括生产运行信息关键信息、工艺画面、关键数据历史趋势曲线、运行报警信息等，集中反映和监督供水整体运行情况，实现供水运行多个KPI分析和关键事件管理。供水系统基础设施的数字化建设将对提升供水保证率、供水水质、经营效益和优质服务水平具有积极的保障作用。

3.2．综合展示平台

综合展示平台建设是智慧水务初级框架的关键组成，分析供水规律，为供水管理提供数据上的支撑。这是资产管理最关键环节的开端,也将成为供水业务进一步完善的基础。以工程位置卫星影像地图为底层数据，结合水厂三维BIM模型，将供水基础设施监测数据，集成到GIS平台下进行展示，为供水业务系统应用管理提供基础数据底板。综合展示平台支持管网管理业务移动端与桌面端部署,拓展多渠道业务管理模式,实现各级管理机构和项目之间的业务渗透管理,同时最大限度地发挥专家资源的价值。

3.3．信息管理层设计

水厂供水系统数字化的先决条件是建立数据标准和统一的流程和业务管理。由于水务信息的种类丰富多样，并且在信息格式方面也存在一定的不同，为了实现信息分析处理更加便捷，智慧水务管理系统还应该加设规范化的数据服务接口，并在服务接口位置加设格式转换器，对不同格式的水务信息进行转换，使之成为标准格式的水务信息。同时，还要严格依照相关服务管理标准管理各类信息的访问和存储。

智慧水务系统信息管理一般是通过数据库来完成的，将SQL server作为开发工具，通过SQLserver对数据表结构进行创建，对水务信息进行填充，完成主键设置，并对各表间的关系进行创建，从而形成数据表结构。若存在水务信息调用需求的情况下，可依据查询需求将信息查询的范围缩小，确定查询条件之后，智慧水务系统便会将查询结果自动生成并显示。除此之外，该系统还能够对信息进行删改、共享和更新等操作。可将水务信息共享到平台上，用户可根据自身需求通过权限认证查看水务信息，不仅提升了信息的保密性，而且还使用户的信息需求得到满足。

3.4．业务层设计

业务层属于智慧水务的核心层，业务系统基于数字孪生技术，以水厂整体数字孪生模型信息为载体，集成监测终端及仪器数据，信息系统录入数据等，根据自动化监控、自动采集数据展示、自动研判分析。并利用数据挖掘技术对水务管理涉及的重要信息进行挖掘，将其作为水务管理的重要依据，进而实现水务经营管理、供水调度、应急抢险业务数据的可视化，为供水公司精细化供水管理提供数据分析和决策支撑。

业务系统采用多系统融合接入方案，在集控平台中设计应用逻辑，实现多系统之间智能化调用。在实现多系统融合接入的基础上，在三维可视化环境中实现，各个系统之间根据运维场景智慧联动，运管人员可以对实时情况实现全方位的掌控，仅需少量操作人员就可以实现对所有系统快速协同调用，实现多系统的协同调控，降低运维人力资源成本，提升管理工作效率。

4.结束语

综上所述，水厂智慧水务数字化技术较为成熟，基于行业供水安全的高要求，在数字化转型的驱动下，可形成制水、输水、售水的全链路信息化体系。近年来，随着人工智能和计算机技术的快速发展，各种智能优化调度算法相继提出，水源地管控依托供水系统也得到一定程度的发展，使供水一体化调度成为可能。同时，得益于高空遥感技术及水质生态模型技术的发展，水色解译及智能化调度分析也得到了一定程度上的在线应用。目前，水厂智慧水务数字化转型拥有较为清晰的框架体系，但在智慧化应用仍受到了诸多限制，地下管线状态模糊，各项监测数据各自孤岛化应用，导致供水各类应用多停留在数据展示及业务交互层面。整合各个业务环节的重要信息，实现水务公司统一调度智能管控，数据融合、智能分析及决策支持应用才能得到较好的实现。

参考文献：

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