王蘭

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要 本文簡單介紹了城市智慧水務建設的相關內容，通過對現階段城市智慧水務建設中存在的問題進行分析，來探討城市智慧水務(供水)建設的有效措施，以明確城市智慧水務(供水)建設的重要性，轉變傳統的城市水務管理模式，充分發揮現代科學技術的作用，利用信息資源來構建*的智慧水務體系，優化管理供水系統生產、調度和服務各個環節，以提高供水質量，滿足人們的供水需求，從而保障市政公共服務質量。

關鍵詞 城市；智慧水務；供水；建設；有效措施

引言

近年來，隨著我國社會經濟的高速發展，人們的生活水平逐步提升，其對生活質量要求越來越高，關注于城市建設工作。為加快城市現代化建設進程，應當引入智慧城市概念，充分發揮現代科學技術，以提高城市現代化水平。在智慧城市建設過程中，智慧水務建設是其中的重要組成部分，須予以高度重視，不容忽視。智慧水務建設中重要的生產要素是信息資源，其需要利用先進的科學技術來采集相關數據，并對其進行自動分析，構建*的水務系統，以為相關決策提供可靠的參考依據，以保障決策的正確性，規范供水系統生產流程，轉變傳統的粗放型管理模式，實施精細化管理，從而提高水資源利用率。

1城市智慧水務建設的相關內容

城市智慧水務建設，要求將信息資源作為主要生產要素，旨在推動供水、排水系統的改革，充分發揮現代計算機信息技術，提高供水服務質量，實現供水調度的智能化，轉變過去傳統的粗放型管理模式，走精細化管理道路，管控管網供水系統的每一個環節和步驟。為實現城市智慧水務建設目標，需優化資源配置，實現資源數據共享，以便于減少能源消耗，提高資源利用率。

城市智慧水務建設，具有較好的經濟效益，其主要體現在以下幾個方面：一是能夠強化城市的水務協同智慧能力，有利于降低智慧水務建設的經濟損失。可通過現代化科學技術，實施監測工作，增設監測站點，掌握監測信息，并據此來進行科學的指揮調度，重視水環境治理工作，有效應對突發事件，降低安全風險。二是有利于實現資源的優化配置，提高投資效益。智慧水務建設需遵循集約共享原則，基于云計算環境，所有的信息基礎設施中的信息都要進行統一管理，相互連接，于水務行業內部共享信息資源，以便于各部門之間協調配合，協同作業，提高各項設施的應用效率，實現投資效益大化。三是有利于統一水務數據服務，降低重復性投入，避免資源、資金的浪費。通過建立專業數據庫，能夠提供可靠的水務設施數據服務，為各行業提供可靠的供水務管理數據服務，以便于做出科學的分析和決策，減少重復性建設，獲得更多的經濟效益。四是有利于推動水務改革，解決城市水務管理中存在的各項問題，緩解水資源供需矛盾，推動智慧水務的建設，拉動城市經濟增長，構建*的數字資源共享機制。

2現階段城市智慧水務建設中存在的問題

現階段，在城市智慧水務建設過程中還存在著一定的問題，有待于進一步解決，其問題主要有：一是并未明確城市智慧水務建設目標，沒有根據實際情況來細化城市智慧水務建設目標，未能據此來制定*的分步實施計劃，以致城市智慧水務建設工作缺乏指導性和目標性。部分人員并不具備良好的計算機運用能力，缺乏扎實的計算機基本知識，以致智慧水務 (供水)建設工作難以有序展開。二是在建設城市智慧水務 (供水)之前，沒有根據市場需求和企業的實際情況，來科學規劃建設方案，缺乏*的頂層設計，未制定適宜的實施步驟，以致建設工作質量得不到保障。三是沒有將企業現有的系統與城市智慧水務建設相結合，缺乏集成化管理，各系統之間缺乏一定的關聯性，無法實現信息數據共享，不利于城市管網供水系統的長久發展。四是未成立專門的管理小組來實施城市智慧水務(供水)建設工作，相關人員缺乏定期培訓，不具備良好的創新意識，未能掌握扎實的計算機信息技術，以致智慧水務建設工作開展難度較大。

3城市智慧水務(供水)建設的有效措施

3.1明確城市智慧水務(供水)建設目標

為有效建設城市智慧水務(供水)建設，應當明確建設目標，建立健全的智慧水務系統，自動采集相關數據并對其進行科學分析，以充分發揮水務系統的作用，不斷地優化水務系統，加大管網系統管理力度，實施有效的監控工作，以促進水務系統信息化水平的提升，使之綜合功能得到充分發揮。對于企業來說，智慧水務轉變了傳統的供水系統管理模式，其實施了精細化管理，對供水系統進行動態化控制，以便于規范供水系統的生產流程，做好供水調度工作，提高供水系統的服務質量，以減少漏損率，降低每一噸水的成本，縮小企業生產和銷售之間的差額，在避免水價增高的基礎上，為企業帶來更多的經濟效益，貫徹落實惠民政策。對于市政管理來說，城市智慧水務建設有利于降低供水公共安全事故風險，可及時進行事故處理，拓展了事故處理方式，可利用智慧城市平臺，將城市供水、電力、通信等相結合，協同發展，以為城市現代化建設決策提供重要依據。

城市智慧水務(供水)建設目標應當從以下幾個方面著手：

一是要實現供水管網數字化。指的是在建設城市智慧水務(供水)的過程中，應當充分利用大數據技術，建立健全供水管網數據庫，以便于統一管理水廠、用戶的各項供水管網資料，實現信息化管理，有效采集和整理管道資料、水表資料、閥門資料、施工資料、維修養護資料等，以便于保障管網系統的正常運行。

二是要實現管網管理動態化。要加強城市管網資料管理工作，實施動態化管理，既要保存好管網原有的管網資料，還要實時更新新的管網資料，將新建或是改建的管網資料添加于資料庫中，并充分利用衛星定位系統技術，以及其他測繪數據技術，來保證數據庫的同步更新，提高管網數據的真實性、準確性和完整性。

三是要實現供水管網可視化。指的是在進行供水管網管理工作的時候，應當利用現代科學技術，將城市中管網、管線，以及相關資料于地圖中呈現出來，以利于查詢、統計工作的開展。可將其進行打印、輸出，提供地下管線三維可視化瀏覽服務，方便查詢地下管線的橫斷圖、縱斷圖，為城市供水管網的規劃建設提供重要依據和詳細資料，方便改擴建供水管網，并做好相應的維修工作。

四是要實現決策支持智能化。指的是一旦發生城市供水事故，應當通過智慧水務(供水)系統找到故障發生位置，并根據其實際情況來制定適宜的處理方案，提高關閥的科學性和準確性，及時排除供水系統中的故障，縮短停水時間，避免水資源的浪費。可通過現代信息化工具來計算漏水量，合理分布漏水點并予以科學管理，輔助管網部門開展查漏工作，從而優化水資源配置，促進水資源利用率的提升。

五是實現供水信息集成化。指的是應當加強對供水信息數據的管理，于地圖上直觀展示實時檢測結果，將水質信息、水量信息、水壓信息呈現于地圖上，并實時匯報客戶的用水情況，掌握供水管網改建、擴建施工進度，以及相關檢修人員的維修狀況和具體位置，以便于把控城市供水系統運行情況。

3.2優化頂層設計，分步實施

為建立科學的城市智慧水務(供水)系統，應當優化頂層設計。在前期建設過程中，需要基于企業當前的組織框架結構來進行構想，不可脫離現實，需從多方位、多角度來進行綜合性思考，把控好每一個環節，不可忽視生產、營銷、管理和決策各單元。要加強各部門之間的交流與溝通，了解相關部門的實際需求，基于此來確定城市智慧水務(供水)的建設內容。在建設智慧水務(供水)的時候，應當以供水綜合運營指揮平臺為核心，圍繞此核心來開展各項子業務，建立健全子業務系統，有效集成管理各業務系統的軟件、硬件，充分發揮信息技術，加強各業務系統之間的協調配合，突破彼此之間的隔閡，避免出現信息孤島，以便于實現數據共享，提高信息資源利用率，科學分析相關數據，挖掘數據中的各項有效信息，并根據所得到的信息來發現其中存在的問題，實施針對性措施來加以解決，從而促進城市管網供水系統生產效率的提升，保障管網供水系統的正常運行。

在完成城市智慧水務(供水)系統建設構想之后，需要根據所制定的建設方案來分步實施，并從多方面來進行考慮。這并不是一項簡單的工作，其涉及多方面內容，具有一定的復雜性，應當實施綜合性管理。由于其需要的資金投入較大，任務量比較重，則應當根據企業的實際情況來制定分步實施計劃。一般來說，可將其分為三個階段來進行建設，制定科學的近期建設計劃、中期建設計劃和遠期建設計劃。將迫切需求放在近期計劃中，如建設數據中心、建設地理信息系統、整合原有系統，建設DMA分區計量系統等；中期建設計劃應當包括但不限于巡線系統、泵站監控系統、營業收費系統、管網檢測系統和表務管理系統等；遠期建設則涵蓋了客服系統建設、水質檢測系統建設，以及績效分析、產銷差量化分析和能耗分析等內容。

3.3科學整合現有水務(供水)系統

在建設城市智慧水務(供水)的過程中，企業應當基于現有系統來進行有效的整合。以某企業為例，其當前所使用的系統有供水調度系統、客戶服務熱線系統和營業收費系統。這3個系統具有相對獨立性，單獨存在，并不具備聯系性。導致企業在對相關信息進行處理的時候，無法實現信息數據共享，只能在科室內、部門內進行信息處理，存在嚴重的信息孤島現象，不利于水務管理工作的順利開展。基于此，企業應當充分發揮現代科學技術，建立健全的智慧水務綜合運營平臺，突破各部門、各科室之間信息的局限性，消除信息孤島，實施科學的管理工作，以便于根據實際情況來進行綜合調度，保障供水的安全性，起到良好的能源節約作用，減少漏耗，從而提高供水服務水平。

建設供水綜合運營智慧平臺的時候，可將其分為4個板塊：首先是水生產子系統；其次是管理子系統；第三個板塊是營銷子系統；第四個板塊是決策子系統。這4個板塊包括了供水系統的生產、運營、決策等各個環節，涵蓋了所有步驟，具有一定的兼容性，其可以和企業當前現有的系統功能進行整合，比如說可將現有的地理信息系統和財務收費系統融合在一起，均納入到供水綜合運營智慧平臺中。此系統平臺

有著一定的開發性，能夠適應軟件、硬件的升級，有利于優化視頻監控系統、泵站監測系統。

3.4成立專門管理小組

為保障城市智慧水務(供水)建設工作的順利開展，應當成立專門的管理小組，充分認識到此項工作的難度和挑戰性，其需要耗費大量的時間和精力，要從各方面來實施綜合性管控，如此才能有效推進各項工作的開展。可從核心科室中抽取人員，成立專門的城市智慧水務工作管理小組，及時發現工作中存在的問題，并實施針對性措施來加以解決。可定期加強對管理小組人員的培訓，提升管理小組成員的知識水平和業務能力，強化小組成員的責任意識，培養其良好的職業道德素養，從而有效完成城市智慧水務建設目標。

4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，監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。

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。

3.平臺拓撲圖

4.平臺子系統

4.1變電站綜合自動化系統及電力監控

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、異常報警等數據。

4.2電能質量監測與治理

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，通過監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍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。

4.3電動機管理

馬達監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、監測和報警。準確地反映出故障狀態、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，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

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，實現各個工藝環節的能耗對比，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。

能效分析按三級計量架構，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，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/國家指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

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、廠區照明的智能控制達到安全、節能的目的。

4.6電氣安全

4.6.1電氣火災監測

監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。

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和異常情況。

4.6.3消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

4.6.4 防火門監控系統

防火門監控系統集中控制其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態，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控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

4.7 環境監測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、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境。

4.8分布式光伏監測

實時監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，逆變器運行監視，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、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區實際分布情況，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。

4.9工藝仿真監控

平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。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，監視、控制各個工藝設備,保障正常。

5 相關平臺部署硬件選型清單

1.電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

6 結束語

總而言之，在城市智慧水務建設過程中，應當充分發揮現代科學技術的作用，明確建設目標，優化頂層設計，嚴格按照相關步驟來執行作業。

參考文獻

【1】方倩.關于城市智慧水務(供水)建設的幾點思考核心思路[J].科學視野，2022(4):4-6.

【2】趙文珂.城市智慧水務建設路徑思考[J].神州,2017(26):278.

【3】朱棟華,屠琴曉.關于智慧城市水務體系相關問題的思考[J].水能經濟,2016(2):154.

【4】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版