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(guān)內(nèi)容，通過對現(xiàn)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(zhuǎn)變傳統(tǒng)的城市水務管理模式，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學技術(shù)的作用，利用信息資源來構(gòu)建完善的智慧水務體系，優(yōu)化管理供水系統(tǒng)生產(chǎn)、調(diào)度和服務各個環(huán)節(jié)，以提高供水質(zhì)量，滿足人們的供水需求，從而保障市政公共服務質(zhì)量。

關(guān)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(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活水平逐步提升，其對生活質(zhì)量要求越來越高，關(guān)注于城市建設工作。為加快城市現(xiàn)代化建設進程，應當引入智慧城市概念，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學技術(shù)，以提高城市現(xiàn)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(chǎn)要素是信息資源，其需要利用先進的科學技術(shù)來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并對其進行自動分析，構(gòu)建完善的水務系統(tǒng)，以為相關(guān)決策提供可靠的參考依據(jù)，以保障決策的正確性，規(guī)范供水系統(tǒng)生產(chǎn)流程，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)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(guān)內(nèi)容

城市智慧水務建設，要求將信息資源作為主要生產(chǎn)要素，旨在推動供水、排水系統(tǒng)的改革，充分發(fā)揮現(xiàn)代計算機信息技術(shù)，提高供水服務質(zhì)量，實現(xiàn)供水調(diào)度的智能化，轉(zhuǎn)變過去傳統(tǒng)的粗放型管理模式，走精細化管理道路，管控管網(wǎng)供水系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)和步驟。為實現(xiàn)城市智慧水務建設目標，需優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)資源數(shù)據(jù)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(jīng)濟效益，其主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是能夠強化城市的水務協(xié)同智慧能力，有利于降低智慧水務建設的經(jīng)濟損失?？赏ㄟ^現(xiàn)代化科學技術(shù)，實施監(jiān)測工作，增設監(jiān)測站點，掌握監(jiān)測信息，并據(jù)此來進行科學的指揮調(diào)度，重視水環(huán)境治理工作，有效應對突發(fā)事件，降低安全風險。二是有利于實現(xiàn)資源的優(yōu)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(huán)境，所有的信息基礎設施中的信息都要進行統(tǒng)一管理，相互連接，于水務行業(yè)內(nèi)部共享信息資源，以便于各部門之間協(xié)調(diào)配合，協(xié)同作業(yè)，提高各項設施的應用效率，實現(xiàn)投資效益大化。三是有利于統(tǒng)一水務數(shù)據(jù)服務，降低重復性投入，避免資源、資金的浪費。通過建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫，能夠提供可靠的水務設施數(shù)據(jù)服務，為各行業(yè)提供可靠的供水務管理數(shù)據(jù)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(jīng)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(jīng)濟增長，構(gòu)建完善的數(shù)字資源共享機制。

2現(xiàn)階段城市智慧水務建設中存在的問題

現(xiàn)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(jù)實際情況來細化城市智慧水務建設目標，未能據(jù)此來制定完善的分步實施計劃，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(jù)市場需求和企業(yè)的實際情況，來科學規(guī)劃建設方案，缺乏完善的頂層設計，未制定適宜的實施步驟，以致建設工作質(zhì)量得不到保障。三是沒有將企業(yè)現(xiàn)有的系統(tǒng)與城市智慧水務建設相結(jié)合，缺乏集成化管理，各系統(tǒng)之間缺乏一定的關(guān)聯(lián)性，無法實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，不利于城市管網(wǎng)供水系統(tǒng)的長久發(fā)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(guān)人員缺乏定期培訓，不具備良好的創(chuàng)新意識，未能掌握扎實的計算機信息技術(shù)，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(tǒng)，自動采集相關(guān)數(shù)據(jù)并對其進行科學分析，以充分發(fā)揮水務系統(tǒng)的作用，不斷地優(yōu)化水務系統(tǒng)，加大管網(wǎng)系統(tǒng)管理力度，實施有效的監(jiān)控工作，以促進水務系統(tǒng)信息化水平的提升，使之綜合功能得到充分發(fā)揮。對于企業(yè)來說，智慧水務轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)管理模式，其實施了精細化管理，對供水系統(tǒng)進行動態(tài)化控制，以便于規(guī)范供水系統(tǒng)的生產(chǎn)流程，做好供水調(diào)度工作，提高供水系統(tǒng)的服務質(zhì)量，以減少漏損率，降低每一噸水的成本，縮小企業(yè)生產(chǎn)和銷售之間的差額，在避免水價增高的基礎上，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)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(jié)合，協(xié)同發(fā)展，以為城市現(xiàn)代化建設決策提供重要依據(jù)。

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(xiàn)供水管網(wǎng)數(shù)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(shù)據(jù)技術(shù)，建立健全供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，以便于統(tǒng)一管理水廠、用戶的各項供水管網(wǎng)資料，實現(xiàn)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(yǎng)護資料等，以便于保障管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。

二是要實現(xiàn)管網(wǎng)管理動態(tài)化。要加強城市管網(wǎng)資料管理工作，實施動態(tài)化管理，既要保存好管網(wǎng)原有的管網(wǎng)資料，還要實時更新新的管網(wǎng)資料，將新建或是改建的管網(wǎng)資料添加于資料庫中，并充分利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)，以及其他測繪數(shù)據(jù)技術(shù)，來保證數(shù)據(jù)庫的同步更新，提高管網(wǎng)數(shù)據(jù)的真實性、準確性和完整性。

三是要實現(xiàn)供水管網(wǎng)可視化。指的是在進行供水管網(wǎng)管理工作的時候，應當利用現(xiàn)代科學技術(shù)，將城市中管網(wǎng)、管線，以及相關(guān)資料于地圖中呈現(xiàn)出來，以利于查詢、統(tǒng)計工作的開展?？蓪⑵溥M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(wǎng)的規(guī)劃建設提供重要依據(jù)和詳細資料，方便改擴建供水管網(wǎng)，并做好相應的維修工作。

四是要實現(xiàn)決策支持智能化。指的是一旦發(fā)生城市供水事故，應當通過智慧水務(供水)系統(tǒng)找到故障發(fā)生位置，并根據(jù)其實際情況來制定適宜的處理方案，提高關(guān)閥的科學性和準確性，及時排除供水系統(tǒng)中的故障，縮短停水時間，避免水資源的浪費?？赏ㄟ^現(xiàn)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(wǎng)部門開展查漏工作，從而優(yōu)化水資源配置，促進水資源利用率的提升。

五是實現(xiàn)供水信息集成化。指的是應當加強對供水信息數(shù)據(jù)的管理，于地圖上直觀展示實時檢測結(jié)果，將水質(zhì)信息、水量信息、水壓信息呈現(xiàn)于地圖上，并實時匯報客戶的用水情況，掌握供水管網(wǎng)改建、擴建施工進度，以及相關(guān)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(tǒng)運行情況。

3.2優(yōu)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(tǒng)，應當優(yōu)化頂層設計。在前期建設過程中，需要基于企業(yè)當前的組織框架結(jié)構(gòu)來進行構(gòu)想，不可脫離現(xiàn)實，需從多方位、多角度來進行綜合性思考，把控好每一個環(huán)節(jié)，不可忽視生產(chǎn)、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(guān)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(nèi)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(yè)務，建立健全子業(yè)務系統(tǒng)，有效集成管理各業(yè)務系統(tǒng)的軟件、硬件，充分發(fā)揮信息技術(shù)，加強各業(yè)務系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合，突破彼此之間的隔閡，避免出現(xiàn)信息孤島，以便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高信息資源利用率，科學分析相關(guān)數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)中的各項有效信息，并根據(jù)所得到的信息來發(fā)現(xiàn)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(wǎng)供水系統(tǒng)生產(chǎn)效率的提升，保障管網(wǎng)供水系統(tǒng)的正常運行。

在完成城市智慧水務(供水)系統(tǒng)建設構(gòu)想之后，需要根據(jù)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(nèi)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(jù)企業(yè)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(shù)據(jù)中心、建設地理信息系統(tǒng)、整合原有系統(tǒng)，建設DMA分區(qū)計量系統(tǒng)等；中期建設計劃應當包括但不限于巡線系統(tǒng)、泵站監(jiān)控系統(tǒng)、營業(yè)收費系統(tǒng)、管網(wǎng)檢測系統(tǒng)和表務管理系統(tǒng)等；遠期建設則涵蓋了客服系統(tǒng)建設、水質(zhì)檢測系統(tǒng)建設，以及績效分析、產(chǎn)銷差量化分析和能耗分析等內(nèi)容。

3.3科學整合現(xiàn)有水務(供水)系統(tǒng)

在建設城市智慧水務(供水)的過程中，企業(yè)應當基于現(xiàn)有系統(tǒng)來進行有效的整合。以某企業(yè)為例，其當前所使用的系統(tǒng)有供水調(diào)度系統(tǒng)、客戶服務熱線系統(tǒng)和營業(yè)收費系統(tǒng)。這3個系統(tǒng)具有相對獨立性，單獨存在，并不具備聯(lián)系性。導致企業(yè)在對相關(guān)信息進行處理的時候，無法實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，只能在科室內(nèi)、部門內(nèi)進行信息處理，存在嚴重的信息孤島現(xiàn)象，不利于水務管理工作的順利開展。基于此，企業(yè)應當充分發(fā)揮現(xiàn)代科學技術(shù)，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(jù)實際情況來進行綜合調(diào)度，保障供水的安全性，起到良好的能源節(jié)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(chǎn)子系統(tǒng)；其次是管理子系統(tǒng)；第三個板塊是營銷子系統(tǒng)；第四個板塊是決策子系統(tǒng)。這4個板塊包括了供水系統(tǒng)的生產(chǎn)、運營、決策等各個環(huán)節(jié)，涵蓋了所有步驟，具有一定的兼容性，其可以和企業(yè)當前現(xiàn)有的系統(tǒng)功能進行整合，比如說可將現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)和財務收費系統(tǒng)融合在一起，均納入到供水綜合運營智慧平臺中。此系統(tǒng)平臺

有著一定的開發(fā)性，能夠適應軟件、硬件的升級，有利于優(yōu)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)、泵站監(jiān)測系統(tǒng)。

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(zhàn)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?？蓮暮诵目剖抑谐槿∪藛T，成立專門的城市智慧水務工作管理小組，及時發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題，并實施針對性措施來加以解決?？啥ㄆ诩訌妼芾硇〗M人員的培訓，提升管理小組成員的知識水平和業(yè)務能力，強化小組成員的責任意識，培養(yǎng)其良好的職業(yè)道德素養(yǎng)，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(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)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，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。

2.平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、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(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)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(tǒng)

4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)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(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

4.2電能質(zhì)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(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)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)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)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(xiàn)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(chǎn)。

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(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)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(shù)據(jù)統(tǒng)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(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，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(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，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)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.5智能照明控制

系統(tǒng)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(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能的目的。

4.6電氣安全

4.6.1電氣火災監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)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(jù)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(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

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。

4.6.4 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)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(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)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，防火門監(jiān)控器能發(fā)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(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、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(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

4.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側(cè)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(shù)、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(shù)據(jù)。

平臺結(jié)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(wǎng)點位置，各個屋頂?shù)难b機容量。

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、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭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(zhuǎn)、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(xiàn)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。

5 相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1.電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

6 結(jié)束語

總而言之，在城市智慧水務建設過程中，應當充分發(fā)揮現(xiàn)代科學技術(shù)的作用，明確建設目標，優(yōu)化頂層設計，嚴格按照相關(guān)步驟來執(zhí)行作業(yè)。

參考文獻

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