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基于智慧水务系统的设计研究

孙羽竹

天津,300220

摘要: 随着城市化的快速发展和人口的增加,水资源管理、供水管理和污水处理等问题日益突出。为了更有效地管理和保护水资源,智慧水务信息化系统应运而生。该系统利用先进的信息技术和通信技术,实现对水务领域的全面数据采集、传输、处理和分析,为决策者提供科学的依据和精准的指导。
关键词: 智慧水务;信息化系统;系统设计
DOI:10.12721/ccn.2025.157009
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智慧水务是一种现代化的作业模式,也是一种工作理念。是指选择合适的信息技术,将其与水务技术深度融合,充分发掘数据价值和逻辑关系,实现水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精确化、决策智慧化,保障水务设施安全运行,使水务业务运营更高效、管理更科学和服务更优质。智慧水务模式已较早进行了智慧城市建设,并以智慧水务作为重点项目优先投入实践建设,收效良好。

1城市智慧水务的建设

1.1城市智慧水务的建设价值

城市智慧水务的建设价值集中于四个方面:(1)用户用水全流程监测;(2)供水管网漏水点的精准定位;(3)智慧水量调节分配;(4)智慧供水管网模型建立与应用。“智慧水务”平台系统能够通过智能技术和设备完成对用户端信息的有效采集,实时了解用户用水信息,组织管理、计费。而广泛分布的传感器等执行终端则能有效侦知管网工作情况,根据水压变化评估是否存在漏水问题,并在确定漏水情况发生后进一步评估漏水具体位置,为管理工作提供依据。水量调节与分配,则建立在管网供水实时信息基础上,通过分布在用户端的工作设备,了解其用水情况,在用户用水量增加时提升供水能力,反之则予以下调,避免供水能耗过高的情况。智慧供水管网模型建立与应用强调长期性、服务性、稳定性,供水管网数据更新和维护难是管网建模和使用的主要障碍,在“智慧水务”平台系统支持下,研究开发的模型旨在克服该障碍,使得基础数据可实时更新、自动校核,并结合水量预测,将建模结果应用于管网规划、供水调度、事故时评估、消防时评估、管径优化、管网改造评估等实际生活中。

1.2智慧水务信息化系统的基本原理和关键技术

智慧水务信息化系统的基本原理是利用传感器、物联网和云计算等技术手段,实现对水资源、供水设施和污水处理过程的实时监测和数据采集。在传感技术方面,可以用于监测水质、水位、流量、温度等各种参数,通过安装在各个关键点上的传感器,可以实时获取水资源和供水设施的状态信息。在数据传输与通信技术方面,通过物联网技术,将传感器采集到的数据传输到云端服务器。在云计算和大数据分析方面,可以提供强大的计算和存储能力,以处理大规模的数据。通过对采集到的数据进行存储、管理和分析,可以得出水资源利用情况、供水设施运行状况以及污水处理效果等方面的重要信息。在人工智能技术方面,可以对大数据进行深度学习和分析,从中挖掘出潜在的关联和模式。

2智慧水务系统的构建分析

2.1系统构建思路

智慧水务系统的构建,思路上关注多技术的联用,重视以集成技术、PLC逻辑控制器等,保证系统作业逻辑清晰,各部分功能也能得到有效履行。原则上看,系统构建主要考虑三个方面要求,即适用性、易维护性、便捷性。(1)适用性是指“智慧水务”平台系统能够满足其服务区域给排水要求,且能够从共性角度出发,满足其他类似区域的水务管理需要;(2)易维护性是指“智慧水务”平台系统建设完成、投入使用后,后续管理工作仍可有序开展,在发现工作问题或例行维护时,无需投入过多资源、人力,即可完成维护等一般性工作;(3)便捷性是指“智慧水务”平台系统使用方便,用户端和管理端使用的技术设备具有通用性,无需借助复杂的技术手段进行运营操作。

2.2系统架构

智慧水务系统通过相关采集设备(如传感器、水质检测设备、压力表、视频设备、水位测定仪等),实时获取监测对象的相关参数,包括定位信息、视频信息、监测数据等。这些数据通过无线网络或其他传输方式传递到数据中心和信息化管理平台。在数据中心和信息化管理平台中,结合城市地理地形图等城市信息大数据库,对收集到的数据进行分析和模拟。系统架构包含以下内容:(1)实时监测:通过实时采集和传输数据,可以及时了解管网运行状况、水质水量等参数的变化,并对异常情况进行监测和预警。(2)隐患分析:通过对采集到的数据进行分析和模拟,可以发现管网中的潜在问题和隐患,提前采取措施进行修复和维护,避免事故的发生。(3)数据库建立:本系统的核心功能是监测,能够接收下位机的实时数据,并按照通信协议将数据存储在相应的位置。为了管理数据并实现数据操作,水务系统采用数据库表来存储水务信息。通过数据库的结构化存储,可以轻松管理数据,进行数据的增删改查操作,如此水务系统可以作为单一的信息来源,提供全面的水务数据,并支持对数据的灵活操作。

2.3部署架构

智慧水务系统的部署架构,前端监测传感器负责采集水务系统中的各项数据,包括水质、水位、流量等参数,这些传感器将实时采集到的数据发送到监测中心的网络安全系统。网络安全系统负责接收和处理前端传感器采集到的数据,并确保数据的安全性和完整性,可以通过互联网实时接入前端传感器,并进行数据加密和防火墙等安全措施,以保护数据的传输过程。中心内部局域网是连接网络安全系统和智慧水务信息化管理平台的网络,负责将从前端传感器采集到的数据存储到数据库中,以供后续的数据分析和处理。智慧水务信息化管理平台是整个系统的核心部分,负责对采集到的数据进行分析和处理,通过大数据分析和人工智能算法,可以实现对数据的挖掘和预测,生成报警、预测预警信息等,并将其发布给用户和管理者作为决策依据。专线是连接监测中心和各相关部门的网络,通过专线,包括管网办、应急部门、交通部门以及各类管线权属单位可以实现信息共享和数据互通,以提高协同工作效率和应对紧急情况的能力。

2.4智慧排水指挥中心建设

智慧排水指挥中心建设包括指挥中心建设与房间装饰,操作台、机柜、工作站、笔记本电脑、打印机建设。

电气系统:结合指挥中心的功能、安全、智能管理的要求,对指挥中心的电气及灯具系统进行了设计。预留充足的冗余容量以满足近期及远期的用电需求;设置适当数量的市电维修及备用插座,插座类型为220V/16A;电缆为低烟无卤阻燃铜芯的电缆,穿钢管;埋置在地板下部的电源线应远离计算机信号线,全部配电线路必须穿金属线管(槽)敷设;所有供电线缆全部选用低烟无卤阻燃线缆,满足消防部门的相关要求;配电柜各回路设短路、过流双重保护。

网络布线系统:光纤汇接、光纤布线采用地面挖沟槽埋设七孔管进行暗埋走线,在网络设备间配置专用配线机柜为光缆的集中汇接机柜。

结束语

城市智慧水务的建设能够实现用户用水全流程监测、精准定位供水管网漏水点,并为水量调节分配、智慧供水管网模型建立与应用提供支持。从现状上看,大部分地区的智慧水务仅拥有上述部分功能,也有部分地区尚未进行智慧水务系统建设。未来工作中主要强调以既有技术为基础组织智慧水务系统管理,关注结构稳定、技术选取得当,且便于管理。从发展的角度出发,智慧水务技术可能呈现出功能延伸、能力优化和成本削减等趋势,这也为其进一步运用提供了思路和空间。

参考文献

[1]谷宏宇.面向智慧水务建设的排水业务系统设计与应用[J].供水技术,2023,17(3):60-64.

[2]宗延萍.智慧水务系统在城市供水中的运用[J].智慧建筑与智慧城市,2022(5):178-180.