城乡供水一体化智慧水务综合信息管理平台的研究---(枣庄科技创新智库课题研究项目成果)

城乡供水一体化智慧水务综合信息管理平台的研究---(枣庄科技创新智库课题研究项目成果)

渐磊,闫滨,孙亮,郭方旭,庄德金,韩云龙,卢贞辉,颜滕

（山东海宸钢结构工程有限公司；枣庄宏禹数字科技有限公司）

摘要： 智慧水务综合信息管理平台项目建设应以“事件清、人物明、处置快、管理好、服务优、保障足”为总体目标，促进水务管控、战略发展，实现全面感知、广泛协同、智能决策、主动服务。通过智慧生产系统建设，运用物联网、云计算、大数据和移动互联网等新一代信息技术，实现对供水业务整个运行过程的全程监控，充分保障水质、水量和水压要求。同时对数据进行深度处理，开发客户服务智慧应用，实现服务主动化，打造智慧服务链，实现经营管理协同化，创建规范化、现代化和科学化的水务经营企业

关键词：智慧水务；大数据；城乡供水；

一、研究背景

随着工业园区和城市新区的快速发展，居民及工业企业对水越来越高的需求，与目前自来水普及率较低、水源地可取水量小的矛盾加深。台儿庄工业园区与城市新区供水管网覆盖率低，城市消防设施建设进度缓慢，且存在大量自备井，不符合水资源节约集约和地下水保护的规范要求，且不适应城市发展的要求。另外，台儿庄区农村供水管理体制主要采用乡镇供水协会管理模式，存在水费收取标准缺失、设备维修不及时、供水管网覆盖不全面、供水规模小等问题。为解决上述问题，本文提出了城乡供水一体化智慧水务综合信息管理平台的研究。

二、智慧水务综合信息管理平台

智慧水务支撑平台旨在提高信息资源共享水平，能全面提升信息化应用水平，增强信息资源共享服务力度，依托基础设施和信息资源，以“物联网”、“大数据”、“云计算”、“GIS（地理信息系统）”等信息技术为支撑，实现将生产运行影像资料和数据实时传输到数据平台，进行实时监控和智能分析，将统计分析和预警情况以报表、短信、微信、音频等形式展现。

综合信息管理平台建设基于共性剥离、柔性扩展、融合共享的思路，按照微服务及流程化生产的技术路线，面向服务的架构（SOA）构建智慧水务的统一IT资产库，有效支撑智慧水务上层业务应用的快速构建和需求变更的及时响应。将共享信息资源进行服务加工，更好地支撑业务应用，促进跨业务高效协同、实现服务化整合，全面提升信息共享服务能力。总体上达到为台儿庄区智慧水务各个应用系统提供聚合的资源、统一的服务、全方位的监控管理支撑，为最终决策提供基础支撑保障，以提高指挥决策的人性化、自动化、标准化水平。

图1 智慧水务综合信息管理系统平台运行系统图

三、平台研究建设规模与内容

经过调研分析，课题组研究建设智慧水务综合信息管理平台项目由五部分组成，分别为智慧水务平台基座、智慧生产、智慧经营服务、机房IT支撑硬件设备和设备智能化改造与数据采集硬件部分，覆盖了从源头到客户全流程的信息化系统、支撑硬件设备和相关配套功能，以解决水质不达标、水量漏损、水压不足、水量漏损信息“孤岛”、信息互联互通欠佳的问题。项目技术构架主要研究内容如下：

1、智慧水务平台基座

主要建设内容包括：公共管理平台、物联网设备管理平台、GIS服务平台、web组态平台、报警管理平台、外业管理平台、综合安防管理平台、网络安全防护等。管理者可在最短的时间内把握全局运行动态，发现风险因素。包含城区供水区域的水源、水厂、管网分布和监测情况、供水规模情况、日供水总量、日用水总量、管网总长、产销差率、用水总用户、水质监测和异常情况等。

2、智慧生产调度研究

主要建设内容包括：智慧水厂运营管理系统、泵站设备管理系统、供水全网综合调度系统、供水管网地理信息系统、DMA分区计量系统、水质监测预警系统等信息系统。

（1）智慧水厂运营管理系统，基于业互联的数字化智慧，围绕务企业战略发展标，整合云计算、数据、物联、智能、数字建模等多种技术，实现从源保护地到制艺全流程的透明化、数字化、可视化、智慧化管理，通过供数据预测模型、加药数据分析模型、质模型等18个数据模型以更加精准的方式为水务系统的整个生产产、管理和服务流程提供可靠的数据支撑，解决水量漏损信息“孤岛”、信息互联互通欠佳问题为实现经济效益和社会效益的不断增长提供有利支撑。

（2）泵站设备管理系统关注设备的使用状态与流程，以设备的使用和寿命作为关键点进行跟踪，主要覆盖需求采购、主数据维护、维修和保养和统计分析五大类。主要功能包括运行监视、报警中心、台帐管理、设备巡检、维修保养、维修工单管理、提醒功能、故障跟踪、流程管理，将生产过程中与设备相关的信息进行收集、处理及统计，利用该管理软件全面提升生产运营调度的设备管理效率和运营管理水平。

（3）供水全网综合调度系统将水厂生产、管网运行数据进行统一的展示和汇总，并对以上数据进行实时分析、预警，帮助调度人员及时的发现生产、运行问题，提高水厂生产和管网运行的效率，减少由于管理不善和处理不及时导致的水损。并通过系统能够智能的提供出最优化的供水方案，实行科学的供水调度，使用最低的能耗满足供水需要；通过实时监测管网压力流量的变化，提升官网管理水平，降低漏损，从而最大程度的降低供水的成本，提高运行的效率。

（4）管网地理信息系统为管网管理、维护、爆管抢修、管网改造、扩建、支持供水调度优化运行等应用，提供准确、快速、网络化的共享基础信息资源。利用公用无线数据通讯网络和卫星定位系统，建立供水管网、抢修车辆等设备的GPS卫星定位系统，成为爆管事故抢修车辆快速导航到达现场、闸门准确定位的主要技术手段。系统可快速定位爆管位置，现场抢修人员与调度中心实时互动，实现爆管影响客户的通知推送、抢修物资的调配、抢维修的过程记录（图片、视频等）。

（5）DMA分区计量系统是建立一套区域计量系统，通过建立分区计量系统，对各计量区域实行水量的实时分析和统计。通过数据的变化规律判断区域供水状况，及时发现供水、用水异常，结合压力等数据，定位问题点，做到快速响应，在最短的时间内处理问题，做到损失的最小化，降低漏损，从而降低公司的产销差。供水水量产销差和漏损率是衡量供水企业管理水平的的综合性指标，因此控制产销差和漏损率具有十分重要的意义。从供水企业经营角度来看，控制产销差和漏损率可有效降低供水成本；提高经济效益，从宏观政策考虑，是实现水资源保护和可持续利用的主要技术手段。

（6）水质监测预警系统运用现代自动监测技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。系统完全实现水质分析仪器的连续自动运行，对监测数据能自动采集和存储，能提供远程传输接口及控制接口。水质监测系统能够实时、连续监测和远程监控，对管网重要位置的水质数据，包括余氯、浊度、PH这三个参数利用RTU远传终端进行数据采集传输，并利用平台进行监控、分析、预警，提供日、月、年、合格率等重要报表，可结合监测的数据分析出管网水质变化的趋势和各管段水龄情况。

3、智慧经营服务

主要建设内容包括：多渠道抄表管理系统、表务管理系统、业扩报装管理系统、营业收费管理系统、供水服务热线系统、网上营业厅系统、漏损控制管理系统、水务一体化业务门户系统、综合指挥大屏系统等信息系统。

4、机房IT支撑硬件设备

主要建设内容包括：服务器机柜、服务器、UPS、交换机、大屏显示设备、操作台等。

（三）智慧水务综合信息管理平台数据综合应用研究

1、大数据分析系统，数据中心对接生产SCADA 系统、GIS 管网地理信息系统、营业收费系统、客服工单系统、厂站视频系统等已有及在建的信息系统，将生产、管网、营收、客服、视频等运营和管理环节的数据进行综合、归类和分析利用，每一个主题基本对应一个分析领域。根据业务和应用的需要，为达到数据与业务紧耦合的目的，便于数据的拓展和使用，对每个主题划分边界形成主题域。主要包括水务对象主题域、水务产品主题域、资源资产主题域、空间区域主题域、业务计费主题域、事件监控主题域和财务管理主题域。

2、水力模型在供水规划，管理和调度方面有着广泛的应用，主要包括现有管网系统的评估和诊断，优化管网规划设计，辅助供水管理调度，分区漏损管理等，随着信息技术的进步和各种数据处理，分析技术的发展，水力数学模型有着更加广泛的应用前景。

3、水质实验室管理系统是帮助完成实验室数据和信息收集、分析、报告、整理的高效集成系统。实现对水质实验室仪器仪表设备管理、水质检测数据的管理、水质监测报告的输出管理等功能。

4、优化调度系统整合管网压力监测、流量计监测、大口径水表运行监测、水质监测、泵站监控、水厂监控于一体，实现 GIS 整合展示和数据分析；提供调度人员日常工作需要的信息监视、业务处理、调度辅助决策、相关分析等业务管理，为供水规划、合理运行、爆管预警、漏损分析和应急服务等高层次的决策和优化调度提供更强大的基础数据和技术支撑，从而改善管理作业，及时发现供水异常，降低运行维护成本。系统提供与营业收费、热线电话、GIS、管网巡检、移动应用等系统的接口。

5、应急抢修系统当发生紧急事件时形成“城乡一应急一张图”，包括快速定位、辅助决策、应急保障方案、应急参考文档、物资指挥调度。方便领导全面获取现场信息和所需资源信息，也有利于领导根据有用信息做出正确决策。在爆管、水质污染等重大事件来临时应急指挥调度平台会接到报警信息， 快速定位到事发位置，并且支持多个事发位置的登记。

（四）实施效果

1、通过本次实施，智慧水务综合信息管理平台系统运行稳定，并较强的容错力；

2、从水务公司角度出发，方便使用、操作简单；界面表达清晰、美观；并提供联机式在线帮助。

3、功能全面、实用，技术先进，专业性强；

4、对必须录入的项目进行控制，使用户确保信息录入的完整。

5、智慧水务综合信息管理平台系统对一些重要的数据按一定的算法进行加密。允许用户进行数据的备份和恢复，以弥补数据的破坏和丢失。

6、系统数据安全，记录系统运行时所发生的所有错误，包括本机错误和网络错误。这些错误记录便于查找错误的原因。

结论

智慧水务综合信息管理研究核心理念为水务企业生产、经营、服务和管理提供服务决策支撑，以云计算、大数据、物联网和移动互联网等信息技术为支撑，通过智能设备感知水务企业生产、环境、状态等的全方位变化，对海量感知数据进行传输、存储和处理，以实现运营管理逐步走向标准化、精细化、协同化与智慧化。智慧水务是落实科学发展观的重要举措；为推进“乡村振兴战略”、促进 “工业强市、产业兴市”战略和行业发展提供更加坚实的基础支撑，具有推广应用价值。

（枣庄科技创新智库课题研究项目成果）