淺談智慧水務綜合管理平臺研究與運用

安科瑞 陳聰

摘要：在當前城市持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展背景下，人們生活水平顯著提升，用水量不斷增長，地下排水基礎設施不斷擴張，使對應的管理工作迎來全新挑戰(zhàn)。一直延續(xù)著傳統的方式進行排水的管理工作已經無法滿足社會發(fā)展需求，存在著許多有待優(yōu)化的問題，其中比較常見的包括了資料儲存方式多樣.圖紙更新頻率比較低以及紙質檔案不方便調閱等等。處在當前智能化與現代化背景下，相關工作人員應當靈活運用互聯網技術與移動通信技術，構建智慧綜合管理平臺，為建設.監(jiān)理以及施工等單位工作的順利開展提供良好支持。

關鍵詞：智慧水務；綜合管理平臺；管理平臺研究；優(yōu)化調整；可視化

1背景研究

在城市化進程下，城市運營模式.城市建設發(fā)展工作難度顯著提升，為了促使城市持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，應當順應當前智能化與現代化發(fā)展腳步，實現智慧管理。水務作為城市建設重要組成部分，信息化平臺可以促使水務管理效率與質量顯著提升，因此得到了人們的廣泛重視。在當前智慧水務以及信息技術迅猛發(fā)展背景下，國內也紛紛建設信息化平臺，但是對應的軟件數量比較多.種類也比較繁雜，依然存在許多有待優(yōu)化的問題。而國家針對城市水務管理工作也提出了全新的要求，在進行智慧綜合管理平臺建設過程中，應當綜合考慮當前智慧城市建設主體，在對應的框架下統籌安排，實現雙向融匯，促使智慧水務發(fā)展。

2智慧水務綜合管理平臺建設存在的分析

2.1大數據分析不夠，多源異構數據還需要進一步整合

數據作為整個智慧水務綜合管理的關鍵，在實際運用過程中，數據比較復雜，對應的來源也比較廣泛，并且這些數據格式以及屬性之間存在較大差異，因此在進行智慧水務綜合管理平臺構建中，需要整合數據內容與格式，形成統一的數據庫。但是當前大部分工作人員并沒有跟上時代發(fā)展，缺少大數據思維，無法建立起水務業(yè)務與信息化之間的互相融匯與，對應的管理部門重要業(yè)務信息系統建設方面也需要進一步完善，各個業(yè)務系統標準還需要進一步的統一。除此之外，因為第三方系統開發(fā)性較強，無法實現數據之間的共享與互通，成為了當前研究中的技術難點。

2.2業(yè)務協同有待深化，分散資源還需要進一步整合

除了基本的數據之外，智慧水務綜合管理系統的體系構建也是關鍵內容，在進行指標體系建設的過程中，相關技術人員需要掌握水務業(yè)務情況，了解不同層次管理者關注的重要內容，進而可以生成與實際管理相匹配的業(yè)務指標體系。而在生成業(yè)務指標體系的基礎上，促使數據組織聯系到一起，當前水務信息系統建設的年代不同.分散臨時性需求比較多，而不同的承擔單位在技術方面有著較大的區(qū)別，系統無法打通，進而導致數據出現孤島現象。

2.3信息管理不夠及時，運維的方式還需要進一步提升

當前大部分地區(qū)的信息系統運維之間缺少緊密聯系，基本都是交給不同單位來負責，導致信息管理缺少準確性與及時性。通過對智慧水務數據集成以及綜合管理系統技術的研究，在面對不同對象時，可以提供對應的展示界面進而實現分區(qū)管理，做到多系統聯合辦公，為水務公司不同單位運維管理提供針對性以及可靠的應急處理方案，使水務公司管理層以及水廠管理層決策以及工作順利開展。

3智慧水務綜合管理平臺建設的重要意義與價值

結合當地水資源基本現狀以及水環(huán)境綜合治理實際需求，將計算機通信網絡與各采集控制終端作為重要基礎，實現對物聯網.大數據以及人工智能等多種先進技術的靈活運用，統籌規(guī)劃.系統治理，形成良好的智慧水務綜合管理應用體系，對應的信息采集呈現出自動化，信息系統集成化.決策調度智慧化以及公眾服務便捷化特點，實現對知識的覆蓋，進而掌握相關信息，傳輸時間也并沒有局限性，貫穿到整個工作中，保證城市稅工作的管理水平顯著提升，構建我國比較先進的智慧水務工程。

3.1貫徹城市相關政策與制度

綜合分析當前各個城市智慧水務項目實現靈活運用，在此過程中應當包含供水全過程.涵蓋水量.水壓.水質以及水設施等信息采集.處理以及控制體系，促使水務管理效率與質量顯著提升，滿足當前城市建設國家新型智慧城市的戰(zhàn)略目標。

3.2水務精細化管理的重要意義

用水務精細化與智慧化管理是當前水務事業(yè)發(fā)展的關鍵，而當前水務信息化發(fā)展中存在著數據壁壘補償以及智能應用程度較低.業(yè)務協同形式比較簡單等多個方面問題，通過智慧水務綜合管理平臺，保證水務管理呈現出信息化特點，跟上當前時代發(fā)展的腳步，整個的自動化控制水平將顯著提升。

3.3提升城市水安全保障能力的必然選擇

構建智慧水務綜合管理平臺，使排水防澇工程體系更加完善，降低城市洪澇災害的發(fā)生概率，保證城市突發(fā)事件的應急處理能力顯著提升。除此之外，還為當地排水公司制定內澇對策以及應急搶險預案提供了良好的決策支持，保證城市水質污染以及水務調度等工作順利開展。

4 智慧水務綜合管理系統組成分析

4.1地理信息系統

地理信息系統主要是地理科學.空間科學以及計算機發(fā)展持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展背景下所衍生出來的，主要是通過對計算機技術的靈活運用做好空間數據管理。目前GIS已經普及到城市管理各個方面，國內也有許多發(fā)達的城市實現了對GIS技術的靈活運用，將其與城市排水聯系到一起，開發(fā)各自的排水管網系統。未來城市排水信息系統發(fā)展中城市排水管理需要靈活運用GIS技術。

下面將從GIS平臺功能出發(fā)，在這一基礎上構建排水系統數據庫，實現對排水箱涵可視化信息管理，掌握排水箱涵地理空間信息.屬性數據以及工程信息，進一步分析排水箱涵資產狀態(tài)，掌握排水箱涵的實際情況。在此過程中，將排水箱涵運維工程精細化管理作為主要目標，完善業(yè)務流程，實現對整個運維工程的動態(tài)化管理。

4.2項目管理系統

排水管網運維作為一項長期的工作，在以往管理模式中，各個單位以及層級之間溝通過程中需要消耗較大成本，對應的效率也比較低。面臨著繁雜的事物，對應的施工周期顯著提升，項目中存在著各種各樣的問題，所以許多數據信息并沒有得到良好的運用。

當前項目管理系統基本上都是通過完善工程數據錄入以及項目管理模式，構建完善的規(guī)范化業(yè)務流程，促使排水箱涵運維工程管理模式顯著提升，在此過程中做好排水箱涵運維工程數據信息錄入.粗存.管理以及流轉，進而方便管控整個運維工程。

4.3移動管理系統

移動管理系統直接建立起了GIS技術與移動通信技術之間的緊密聯系，對應的工作人員可以通過手機.平板等移動設備這一載體實現對排水管網巡查工作的數字化管理。選差人員在日常工作中可以將移動設備作為主要載體，針對自己管轄范圍內的設備進行巡查。在發(fā)現問題后，將對應的信息上傳到平臺上，促使巡查養(yǎng)護工作效率顯著提升，降低了人工成本的支持，直接優(yōu)化了以往現場錄入時自己不夠清晰或者出現數據錯誤的現象。

5智慧水務綜合管理系統功能分析

排水管網綜合管理平臺主要是以運維管理過程作為重要基礎，在這一基礎上做好箱涵以及相關運維工程的管理工作。在此過程中可以將后臺手機運維數據信息融入到GIS，為箱涵管理部門提供相關的GIS平臺圖形化展示工具。

5.1綜合管網

綜合將會直接彰顯出行業(yè)主管部門管理區(qū)域內箱涵走向以及箱涵有關檢查井.接入口以及工程.盲區(qū)的地理面貌，進而更好的查詢到地理位置與屬性參數，了解排水管網實際施工情況。

5.1.1數據展示

通地圖真實箱涵地理位置，靈活運用管網查詢掌握當前箱涵以及相關設施的屬性信息。不同對象所展示的內容有著明顯區(qū)別，其中包括了選擇箱涵展示箱涵編號.名稱.長度.大小以及埋深等等，選擇對應的檢查井則顯示編號.名稱.坐標以及井蓋材料等等。

5.1.2工況展示

利用地圖將整個工況圖形化展示出來，可以使用戶們更加直觀了解運維工程實際情況，同時通過對查詢功能的靈活運用，查詢每段箱涵的歷史工程記錄，使整個內容以文字.圖片以及音頻的方式呈現出來。

5.1.3事件展示

巡查人員應當利用移動子系統上報的事件將會在地圖上通過醒目的方式呈現出來，在點擊后詳細信息也會展現出來，并且還有從便捷操作按鍵，使管理人可以快速的執(zhí)行與操作。

5.1.4管網查詢

查詢方式包括了支持點查詢.查詢.沿線查詢與緩沖區(qū)查詢等多種方式，而查詢結果的范圍將會生成一個表格，方便管理人員去選擇。后選擇箱涵設施比較高的顯示出來，通過提示框的方式掌握更多的詳細參數信息。

5.1.5管網統計

管網統計主要是針對轄區(qū)氛圍內的進行科學的統一，更好的展示出各箱涵檢查井以及接入口設施的數量，隨后與項目管理中的數據進行對接，明確工程以及費用概況。

5.2項目管理

項目管理的主要作用就是使整個項目實施過程中所產生的大量信息能夠實時.同步且統一的傳遞給項目相關方。因此在項目過程中應當記錄好項目信息，把控項目關鍵點，了解項目實施現象，在這一基礎上做好工程基本信息.施工質量以及過程文檔的管理。

5.2.1業(yè)務審核

業(yè)務審核需要落實到所有能夠審批的業(yè)務流程中，在此過程中根據工作流程以及可視化圖形管理思路，進一步完善項目審批流程以及業(yè)務流程管理過程，促使各個單位以及各個層級之間實現業(yè)務流轉。因為上一節(jié)點流傳來的審批信息將會被展示出來，不同業(yè)務流程，對應的審批流程將會存在著較大差距。面對不同角色對應的審批權限有著明顯區(qū)別，單純通過審批本限下項目信息，實現對流轉到的項目進行科學的審批與進度查詢。

5.2.2項目管理

項目管理主要就是以單項工程管理模式，構建一個從計劃制定到施工申請以及工程實施后的驗收的業(yè)務閉環(huán)，實現對箱涵運維工程基本信息.施工方案.施工過程等信息的科學管理。同時還需要創(chuàng)新辦公方式，做好工程進度的動態(tài)化管理，保證審批管理效率與質量顯著提升。

項目管理主頁面除了基本的項目信息之外，還需要劃分整個工程業(yè)務流程。不同類型運維工程的業(yè)務流程有著明顯區(qū)別，通過對當前流程的調查與分析，梳理流程狀態(tài)，進而形成完善的業(yè)務閉環(huán)。

每個業(yè)務流程都具有的操作頁面，對應的業(yè)務流程需要根據工程進展有序開展。而在流程推進的過程中，不同項目的工作人員可以根據流程中的分工進行數據的錄入。在此過程中施工單位對施工作業(yè)全流程的過程文檔進行編輯與提交。通過對工程實施過程分析，記錄整個構成，方面后續(xù)工程數據信息的查詢與統計。

5.2.3事件管理

事件管理主要負責的工作內容就是記錄110或者熱心市民電話上報的事件。對應的管理人員可以整合相關事件內容隨后生成工單，將其發(fā)送給對應的施工單位，為起操作提供的指導。

5.2.4統計分析

針對系統中記錄的數據需要從各個維度進行統計，隨后通過圖形化界面更加生動的展示出來，目前比較常見的包括柱狀圖.折線圖.餅狀圖與儀表盤等圖形種類。除此之外，還可以利用Excel報表工具，將對應的報表更好的展示與打印出來。而在系統中存在許多歷史數據，可以利用圖像與報表的方式進行專項數據展示，進而滿足建設單位對項目管控以及決策登記的基本要求。

6智慧水務綜合管理平臺運用策略

6.1數據采集自動化

可以針對水務核心業(yè)務，構建科學完善的檢測體系，更好的感知全要素涉水信息，在此過程中還可以實現對雷達.衛(wèi)星或者互聯網等技術構建智能感知體系，建立起信息之間的聯系，實現資源共享，逐漸形成綜合化水務立體感知檢測體系。除此之外，還應當制定各類信息編碼.標識.展示的統一，且深入的采集城市水務信息，其中包括了雨量.水位.積水以及流量等等，在這一基礎上匯集水務信息，實現科學的儲存與交換，形成完善智慧綜合管理數據庫，為水務綜合管理平臺的靈活運用提供良好的數據支持。

6.2信息系統集成化

當前大部分城市水務業(yè)務系統呈現出分散化以及信息孤島的特點，在此過程中可以間數據倉庫設置為數據存儲模式，將所有系統以及業(yè)務數據多源異構數據整合到其中，實現集中化管理，進而形成智慧水務綜合化應用平臺，其中包括了排水防澇的預警應急功能以及水資源智能監(jiān)控功能.供水檢測調控功能等，實現信息化管理，將綜合整治業(yè)務過程的整體智慧水務解決方案。

6.3決策調度智慧化

在現代化背景下，通過對先進技術理念的靈活運用，進一步挖掘與探索智慧水務應用系統中的海量信息，能夠做到對防洪排澇預警.應急智慧調度工作的智慧化決策.水廠管網數字化管養(yǎng)維護的智慧化管理，保證城市城區(qū)水資源以及水環(huán)境問題水平以及應急能力顯著提升，為智慧水務建設提供良好的服務。

6.4公眾服務便捷化

為了更好發(fā)揮出智慧水務工作的質量，應當靈活運用移動社交網絡，為城市水務建設與公眾搭建互動性平臺，調動公眾對城市智慧水務建設以及維護的積性與主動性，進而通過精細化與動態(tài)化的方式促使城市水務管理工作順利開展。

7AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

7.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知.邊緣計算到能效管理平臺的產品體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源.網.荷.儲.充的各個關鍵節(jié)點安裝保護.監(jiān)測.分析.治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，重要監(jiān)測主要用能設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學.精細的解決方案。

7.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統.電力監(jiān)控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統.電氣安全.應急電源.能源管理.照明控制.設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺.一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

7.3平臺拓撲圖

7.4平臺子系統

7.4.1變電站綜合自動化系統及電力監(jiān)控

對水務配電系統中35kV.10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測.遙信.遙控.遙調等功能，對異常情況及時預警。

監(jiān)測變壓器.水泵.鼓風機的電流.電壓.有功/無功功率.功率因數.負荷率.溫度.三相平衡.異常告警等數據。

7.4.2電能質量監(jiān)測與治理

水務中大量的大功率電機.水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統的諧波畸變.電壓波動.閃變和容度指標分析其電能質量，并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

7.4.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現水務中電機的保護.遙測.遙信.遙控功能，電動機保護器能對過載.短路.缺相.漏電等異常情況進行保護.監(jiān)測和告警。.準確地反映出故障狀態(tài).故障時間.故障地點.及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC.軟啟.變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監(jiān)視.控制各個工藝設備,保障正常生產。

7.4.4能耗管理

為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中污水廠.自來水廠.水泵站等的用電.用水.燃氣.冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比.環(huán)比.對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/**進指標對標，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

7.4.5智能照明控制

系統為污水廠.自來水廠.水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控.區(qū)域控制.自動控制.感應控制.定時控制.場景控制.調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內.廠區(qū)照明的智能控制達到安全.節(jié)能.舒適.的目的。

7.4.6電氣安全

7.4.6.1電氣火災監(jiān)測

監(jiān)測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠.自來水廠.水泵站的電氣安全預警。

7.4.6.2消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

7.4.6.3消防設備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

7.4.6.4防火門監(jiān)控系統

防火門監(jiān)控系統集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊.電動閉門器.電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟.關閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路.短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設備發(fā)生短路.斷路等故障時，防火門能發(fā)出告警信號，能指示告警部位并保存告警信息，保障了電氣安全的可靠性。

7.4.7環(huán)境監(jiān)測

污水廠.自來水廠.水泵站等場所溫濕度.煙霧.積水浸水.音頻.UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠.自來水廠.水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

7.4.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網柜每路的電流.電壓.功率等電氣參數及斷路器開關狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓.直流電流.直流功率，逆變器交流電壓.交流電流.頻率.功率因數.當前發(fā)電功率.累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂.車棚的分布情況，顯示匯流箱.并網點位置，各個屋頂的裝機容量。

7.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D.3D方式實時監(jiān)視粗格柵.污水提升.細格柵.曝氣沉砂.改良生化處理.二沉.加接觸.污泥濃縮壓濾.生物等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機.污水提升泵.回流泵.曝氣風機.加藥泵.濃縮壓濾機.吸沙泵.吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路.過流.過載.起動超時.斷相.不平衡.低功率.接地/漏電.te保護.堵轉.逆序.溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC.軟啟.變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監(jiān)視.控制各個工藝設備,保障正常生產。

8相關平臺部署硬件選型清單

8.1電力監(jiān)控.電能質量.電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統

8.2智能照明系統

9結束語

根據上述文章敘述，當前城市建設已經提升了水務管理工作重視程度，為了跟上現代化技術發(fā)展，應當構建智慧水務綜合管理平臺。在此過程中可以發(fā)揮出GIS系統所具有的優(yōu)勢，強化空間地理信息以及屬性數據存儲與管理能力，根據實際運維情況構建排水管網綜合管理平臺，對應的管理人員能夠更好的掌握排水管網以及設施空間位置，動態(tài)化監(jiān)督工程進度，為整個水務工作順利開展奠定堅實基礎。

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