智慧水务建设城市供水管理的应用

智慧水务建设城市供水管理的应用行业背景随着经济发展和水环境资源日益突出的矛盾，迫切需要信息技术带动水务行业整体的生产服务水平提升，以高效、精
准的方式配置水资源，用智慧、前瞻的视角解决水环境问题。智慧水务通过在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，并将收集到的海量信
息进行及时的分析和处理，辅助决策管理，以更加精细化、动态化、系统化的方式管理水务系统的整个生产、运营、管理和服务流程；有望成为缓解
水资源短缺、解决水环境问题、保障水安全的途径。智慧水务建设是以供水业务高效协同为目标，将传感、通讯、数据存储等应用技术，整合城市现
有营收、热线、工程、抢修、GIS等业务子系统的相关业务数据，融合建立数据、通讯、数据字典、数据接口等标准，更便捷的对用户服务，公司
管理，企业发展等各种需求做出智能化的响应和决策支持，行业现状和痛点大部分水司已建立的应用系统主要有SCADA监控系统，包含水压、流
量、水质和水位等供水管理所需数据。营业收费系统，包含用户、用水类型，水费缴纳等主要数据，GIS系统（GeographicInfo
rmationSystem即‘地理信息系统’）包含管道，阀门，流量计，材质、管龄等资产空间数据。维修养护系统，包含管道巡检，现场
维护，泄漏修复，管道更换及工单派发等信息。客户服务系统，包含业务咨询，故障报修，客户投诉等数据。虽然信息化技术在大部份水司的应用日
益广泛，随着供水业务和城市扩展格局变化。面向现代化供水管理的需求，已有业务应用系统存在的问题日益突出。主要表现为以下几方面。第一，
规划不到位，缺乏整体性和前瞻性的IT规划，常见的“头痛医头，脚痛医脚”的现象比较突出。第二，供水基础建设过程中重视硬件基础投入，轻
视配套软件系统建设。在应用系统建设过程中以部门为单位满足个别业务需求为前提，对系统的灵活性、扩展性差，应用系统间的交互性、数据互通
性没有考滤，业务协同信息逐渐敝塞各应用系统形成一个个信息孤岛，终部分项目的建设反到受制于原有系统的牵绊，反成了信息化包袱。第三，服
务沟通存在障碍，面向原来供上水转向现在供好水的服务需求，一方面被动式的服务，缺乏高水平服务带来的尊严和尊重感，另一方面，客户服务和
沟通的渠道相对单一，用水用户投诉不断。客户满意度成为水司日常考核指标中很关键的一项。整体建设目标综合大部份水司信息化建设现状，为解
决各应用系统协同工作，打通信息孤岛等问题。智慧水务的建设应遵循以下原则：第一标准化，基于主流技术和标准，建议建全各项技术规范和标准
。二是流程化，基于工作流程实现业务流程便捷管理。三是集成化，多系统间的数据集成与信息整合。四，便捷化，用户操作和体验简单易用。五，
先进性，对技术和应用的发展要有远景规划，既能兼容目前的常规系统架构，同时能支持未来对大数据和云计算的混合架构。智慧水务综合平台是一
个复杂的、综合的系统平台，系统的架构应满足现代联网和云计算的架构要求，主要分为四个层面。物联网框架中“感知层”在供水管理中体现为水
量、水压、水位、水质以及漏损信息和监控或数据采集设备。这些数据通过无线移动通信（GPRS、3G/4G）、5G物联网等方式所构成的“
传输层”，进入基于云架构的数据解析平台，汇总存储到统一的存储系统的“存储层”，并通过对这些数据的清洗、转换、挖掘、抽取等大数据计算
。从而满足在供排水管理的不同业务需求的“应用层”以各个功能模块或平台的方式展现出来。提供精准的数据辅助管理层支撑决策。实现路径之一
对于目前国内多数水司来讲，智慧水务的建设并不是从零开始，每个水司的现状不同应根据各水司现有的业务结构和目前管理痛点，综合整体战略发
展目标，结合现状进行整体的规划，制定分布实施的计划。在实施过程中，为解决“信息孤岛”问题，让各业务系统所产生的数据真正得到有效利用
，需要对现有的业务系统进行整合，对不同满足业务管理的系统进行改造升级。构建一个可以集成各业务系统数据的综合管理平台，根据给管理者提
供智能决策支持的需求，结合实际业务需求开发不同的功能模块。其中关键的一点就是不同业务系统数据的整合。因来自不同系统的数据汇总到一起
后是海量的，对其进行挖掘、分析可以产生不同的功能模块。为了让智慧水务的建设更加容易落地，首先需要找到水司目前管理中的痛点切实解决现
状实际，结合业务发展趋势要求。然后在数据不断完善、管理水平不断提高的前提下，逐步扩展综合管理平台的功能。制定标准大多数水司因发展不
同，已有系统建设年代不同有不同的执行标准，在智慧水务建设中带来很多技术壁垒，为更顺畅的推进智慧水务建议，应对各环节点制定统一的标准
。包含如下范围网络通讯：网络通讯的建设是智慧水务建设中必不可少的环节，是数据交互的“桥梁”。网络通通讯建设包含骨干网、局域网和数据
采集层工控网、物联网等组成。规划网络传输系统应满足如下要求系统骨干网(Intranet))应适应服务区域广、服务机构分散的特点，采
用政府公网、城市公用宽带网、电信网、或城市公用无线数据网、无线专网等通讯方式，快速构建稳定安全的水司专用骨干网。不备直接实线链路的
场合，可利用网络运营商（ISP）的网络资源组建加密专网。骨干网应配置网络安全和管理的硬件+软件。骨干网网络速度不低于1000Kbp
s。局域网(LAN)厂站局域网采用光纤铺设组成工业环状网络，网络速率不低于100Mbps厂站工控网应满足实时性、可靠性和可扩展性为
基础，网络通讯负荷不超过50%。局域网与Internet网物连接边界配备网络安全硬件设备，配置安全策略。企业互联网（Interne
t）水司应配备两条宽带网络，并配备有固定公网IP地址互为备用。保障业务连续性。网络边缘配备网络安全硬件，配置安全策略保障网络安全。
配备网络上网行为管理系统，提高网络利用率。应用系统数据库业务子系统数据库应采用主流数据库如SQLServer,Oracle,
MySQL、DB2供水行业常用SCADA数据库与第三方通讯应支持DDE、OPC、ODBC、OLEDB等连接方式。应用系统数据接口
水司存在多个业务应用子系统，各子系统的数据交互通过数据接口的方式进行通讯，规范应用系统的数据接口可以更好的保障数据互通的准确性、提
高数据互通的顺畅性、稳定性、安全性。更好的服务于供水管理各个部门。制定数据接口的标准包含如下范围。基本要求：接口应实现对外部系统的
接入提供企业级的支持，在系统的高并发和大容量的基础上提供安全可靠的接入；提供完善的信息安全机制，以实现对信息的全面保护，保证系统的
正常运行，应防止大量访问，以及大量占用资源的情况发生，保证系统的健壮性；提供有效的系统的可监控机制，使得接口的运行情况可监控，便于
及时发现错误及排除故障；保证在充分利用系统资源的前提下，实现系统平滑的移植和扩展，同时在系统并发增加时提供系统资源的动态扩展，以保
证系统的稳定性；在进行扩容、新业务扩展时，应能提供快速、方便和准确的实现方式。物理感知层通讯数据采集层智能仪表设备，执行器接入工控
网采用标准ModBusRTU,ModBusTCP通讯协议数据采集智能仪表设备、执行器采用以太网互连时，满足与控制系统或平台之
间的实时双向通讯。供水设备数据点表制定统一的供水设备控制逻辑数据字典。统一规范与上位机通讯协议。制定统一数据字典说明文档。供水综合
联动调度科学构建供水调度管理系统，以水力模型应用为基础，务实完善基础数据，整合系统充分利用数据为为手段，实现供水全流程精准、科学、
优化为目标的系统性建设。首先实现从源水、水厂、管网、二供的供水调度整合，打造从源头到水龙头的一站式供水全流程调度系统。目前水司的供
水调度系统现状存在多方面的问题，第一，有限的监测手段和数据无法全在反映管网的水力状态。第二，基于人工经验的调度，在全面性、一致性
、合理性、稳定性、可传承性比较差。第三，传统指令发布的方式可追溯性差，难以进行有效的统计和分析，从而进行调度优化。供水调度系统系统
以水力模型为基础，集成来已有的厂站SCADA系统、管网GIS系统、建设维护管理系统，泵站控制系统，应急调度和预案管理系统、管道阀门
管理等系统的数据，输出在线监测和报警、模型预测、应急调度方案和预案，综合决策报表和报告等，以精准全面的数据辅助决策、分析、在线调度
和指令管理，应急响应事件管理等信息。实现实时监测、优化调度、节以降耗、辅助科学决策等。这种全面的以全面数据支撑的业务应用为全面的科
学调度系统可以根据实时用水需求制定合理的调度措施，优化管网运行，以确保供水安全的基础上降低管网运营成本。产销差综合管理产销差管理是
水司为关心的考核指标，在日常管理中也是重点的工作之一，其建设和解决的突破口也很明显。有几方面原因，第一，产销差是所有水司都开始或者
将来会调度关注的问题，对水司的意义体现在水资源匮乏的情况下，能更有效地利用资源，在政府控制的比较低的水费定价下，减少化学污染和能耗
；减缓供水系统基础设施建设从而减少投资；供水企业技术和管理水平的指标。第二，产销差的产生是一个综合问题，涉及到现有各个业务系统数据
的整合，以及明确各部门在产销差管理上的职责。第三，产销差管理可以更容易找到商业模式。智慧水务建设趋势城镇化稳步推进，水务设备智能化
。随着城市化进程的加快，为实现城市现代化发展目标，保障城镇可持续发展，实施区域水资源整合，实现智慧供水一体化势在必行。城镇智慧供水
一体化，加大城镇供水管网建设的力度，发展城乡统筹的区域供水，是保证水资源得到合理利用的有效方式之一，符合城乡一体化建设的需要。随
着智慧水务的发展，传统的水表会逐渐退出市场，取而代之的将会是无线远传智能水表。通过智能水表，自来水企业就能随时掌握和监控城镇居民用
户的用水情况。一旦出现用水量激增的情形，比如忘关水龙头，家中水管破裂等，智能水表会自动向抄表员发出提醒并告知用户。新技术应用加速，
利好智慧水务发展。当前，以云计算、大数据、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术正带来第三次信息技术革命，信息技术逐步在与水务建
设企业基础设施相融合、与水务企业的生产运行相融合、与水务企业的经营管理相融合，使智慧水务建设在技术层面得到了更为广泛的支撑。智慧
水务借助新一代无线网络、物联网、云计算等信息技术，从水务产业源头的水源水库等到中端的供水站到终端的用户，所有的环节都处于监控监测之
下，相关数据自动采集，并能对供水变化趋势预测及应对、突发事件预警及应急处置等辅助决策功能，能有效提升城市水务管理智慧化水平。水务
智慧化是水务企业正在努力或即将实现的目标，智慧化水务阶段成熟运用物联网、云计算、大数据和移动互联网等新一代信息技术，同时对数据进行深度处理，实现信息化和运营管理的充分结合，以求支持企业模式创新和产业转型升级，智慧运营将助推企业获得长远发展竞争优势。供水和污水处理，并购重组将加速。由于历史原因，早的城市水务服务都是由地方政府提供，因此水务行业企业数量众多，并且存在比较明显的区域垄断特征。经过市场化改革，在供水行业引入外资和民营资本之后，供水行业的企业数量呈现下降的特征，但是供水行业的企业数量依然偏多，区域垄断特征依然明显。