李兵兵

摘要：隨著物聯(lián)網、新一代 5G 網絡、云計算等信息技術的迅速發(fā)展和深入應用， “智慧地球”、“智慧城市”、“智慧水務”等與“智慧”相關的概念應運而生。 “智慧水務”利用其信息化和智能化集中監(jiān)測凈水廠各工藝環(huán)節(jié)運行數據和現(xiàn)場 工況，水泵和閥門聯(lián)動控制實現(xiàn)凈水廠運行自動化，多維度統(tǒng)計分析輔助管理決 策，實現(xiàn)凈水廠信息化、自動化和智能化管理，全方位保障凈水廠正常運行，提 高生產效率，降低運行能耗，輔助智慧決策。因此，智慧水務已經成為許多國家 和地區(qū)完善水資源科學管理的有效載體。

關鍵詞：智慧水務;信息化;自動化;凈水廠

引言

隨著科學技術的高速發(fā)展和城市人 口的快速增長，造成資源的短缺、環(huán)境的 惡化和交通的擁堵越來越嚴重。為了解決影響城市發(fā)展的難題，人們提出了打造 智慧城市的概念，將城市中的水、電、油、氣、交通等公共服務資源信息通過互 聯(lián)網有機連接起來，智能化做出響應，對交通的管理、環(huán)境的控制等更好的服務 于城市發(fā)展[1] 。

一、 智慧水務概述

智慧水務在凈水廠的建設及應用使得生產運行管理者通過物聯(lián)網數字化技 ?術實現(xiàn)廠內、泵站的關鍵生產指標（進出水流量和壓力、進出水各指標濃度等） 、 生產運行數據（閥門狀態(tài)、設備開關、電流、電壓、電量等） 的自動采集、遠程 ?實時監(jiān)視、智能預警，加強各級管理人員對凈水廠運行情況的實時監(jiān)管力度[2] 。依托機制創(chuàng)新，整合共享生產現(xiàn)場的各類運行數據，通過可視化的方式將各類數據展示于數據中心，并可將大量的水務信息進行分析和數據挖掘，為凈水廠運營管理提供實時運行監(jiān)測、全廠過程控制、工藝運行模擬、運行異常預警、優(yōu)化運行決策等功能，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務系統(tǒng)的整個生產、管理和服務流程，從而達到“智慧”的狀態(tài)。

二、智慧水務平臺搭建系統(tǒng)

（一） 系統(tǒng)構成

凈水廠自控系統(tǒng)一般由數據采集、遠程在線控制及網絡傳輸等幾個系統(tǒng)組

成，實現(xiàn)制水工藝數據的實時采集與傳輸并對數據進行處理分析、對設備運行狀 態(tài)及運行方式進行遠程監(jiān)視與控制等功能。以某凈水廠為例，智慧水務網絡架 構分成三個級別。

第一級為凈水廠信息管理系統(tǒng)，采用 1000MBPS 的 Ethernet 網絡系統(tǒng)，該 網絡是一個開放型的結構。并且設置了信息瀏覽網，在主要的管理人員的計算機 上可以了解系統(tǒng)的有關數據，用以實現(xiàn)信息共享，手機端、電腦端、LED 大屏等 終端通過網絡均可訪問數據，此系統(tǒng)集中在中央控制室。

第二級為凈水廠的控制網絡級，網絡形式采用雙環(huán)型工業(yè) Ethernet 網絡。 采用以中控室為核心的工業(yè) Ethernet 網絡為主控制網絡連接現(xiàn)場各個車間 PLC 系統(tǒng)。

第三級為凈水廠現(xiàn)場控制級，現(xiàn)場各個車間 PLC 以現(xiàn)場總線為副控制網絡連 接各個車間下屬的遠程 I/O，該網絡是完成系統(tǒng)的數據采集和控制的終端設備。

（二） 系統(tǒng)功能

（1） 信息管理系統(tǒng)具有的數據庫服務器是可視化的工廠信息管理系統(tǒng)，以直觀的可視化圖形的方式，方便、簡單、清楚地表述企業(yè)管理的整個過程。其主要功能是：接收、處理所有的上傳數據，集中管理、控制水廠現(xiàn)場 PLC，提供清晰、友善的人機界面，完成生產管理的日報、月報、年報，也可以在中央控制室集中控制水廠的運行。并設置歷史數據庫服務器，從主服務器獲取實時數據并保存到歷史數據庫。

監(jiān)控系統(tǒng)是開放的、靈活的，可以對系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制，具有凈水工藝流程展示、動態(tài)畫面顯示功能、實時報警響應聯(lián)動、設備查詢統(tǒng)計、報表輸出功能、趨勢預測功能、歷史數據存儲功能。

（2）凈水廠的控制網絡級。其包括 4 座控制子站分別為：1#變電站控制子站、V 型濾池控制子站、活性碳濾池控制子站、2#變電站控制子站。每個控制子站均獨立由 PLC 及機柜、人機界面（HMI）和工業(yè)以太網交換機等組成，主要功能如下：

a、通過網絡接收設備層上傳數據，同時向設備層發(fā)出控制調節(jié)命令，實現(xiàn) 設備的遠控;

b、通過 I/O 模塊采集設備運行數據，配電系統(tǒng)檢測數據、在線檢測儀表數 據等，對各類信號進行處理和運算，實現(xiàn)自動控制和調節(jié);

c、將采集和接收的數據上傳管理層監(jiān)控主機，接受管理層監(jiān)控主機發(fā)出的 調度指令，并進行相應的操作;

d、通過人機界面 HMI 上在線設定各種控制參數，在線編程，實時顯示該處 理工段的監(jiān)控畫面以及各種圖形、曲線、表格、文字及的報警等;

（3）凈水廠的現(xiàn)場控制級。主要由各種智能測控單元、控制設備、在線儀表設備、水質檢測、分析設備等組成，其功能如下：

a、采集現(xiàn)場設備的運行數據、配電系統(tǒng)檢測數據（SCADA 數據）、在線檢 測儀表數據，通過現(xiàn)場總線和 I/O 模塊將數據上傳 PLC 分站;

b、接受 PLC 分站發(fā)出的控制調節(jié)指令，實現(xiàn)設備的遠控;

三、結論與建議

1、完善基礎設施，加強數據應用。構建集監(jiān)測數據、業(yè)務數據于一體的水 務數據中心，應用云計算、物聯(lián)網、5G 通信等技術，打造集水廠監(jiān)控、廠內管 網監(jiān)控、二級泵房監(jiān)控、DMA 漏損管控、綜合調度等于一體的智慧供水管理平臺， 建立一套統(tǒng)一的數據標準和管理標準，實現(xiàn)標準數據的高效采集與利用，便于多 系統(tǒng)之間的數據融合、共享、交換。

2、加強技術研發(fā)，加大資金投入。智慧水務發(fā)展還處于初級階段，信息技 術人員的技術水平較為落后，因此水務企業(yè)需要加強技術的研究，吸引更多的優(yōu) 秀技術人才，打造專業(yè)的技術團隊，提高信息技術水平，從而推動行業(yè)的進步與 發(fā)展;其次政府應加大工作人員在智慧水務系統(tǒng)應用上的培養(yǎng)，形成相配套的業(yè)務管理、信息技術、建設管理等復合人才培養(yǎng)機制。

總之，智慧水務建設的發(fā)展正快速朝前邁進，完美的實現(xiàn)從“制造”到“智 造”的轉變，從“實用”到“慧用”的升華，仍需順應時代快速發(fā)展的節(jié)奏。通 過智慧水務建立企業(yè)信息平臺，實現(xiàn)節(jié)能降耗，降低成本，及時對異常情況進行 預警，快速響應處理，輔助企業(yè)實現(xiàn)生產運行管理、工藝優(yōu)化調度、綜合運營管 理的信息化、智能化和規(guī)范化管理理念，實現(xiàn)企業(yè)智慧決策，深度挖掘水務數據。

參考文獻：

[1]楊惠.“互聯(lián)網+”時代智慧水務的建設與發(fā)展研究[J].《信息通信》，2018 年第 3 期 ?[2]謝善斌、袁杰、侯金霞.智慧水務信息化系統(tǒng)建設與實踐[J].《給水排水》，2018 年 04 期.