韓小樂

（慶陽市供排水公司，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

在城市建設(shè)的過程中，應(yīng)用計算機信息技術(shù)來解決實際問題集中體現(xiàn)在建設(shè)智慧城市當(dāng)中。當(dāng)前，大數(shù)據(jù)信息平臺無疑是計算機技術(shù)應(yīng)用的大背景、大前提。當(dāng)前計算機信息技術(shù)水平日新月異，在智慧城市的建設(shè)與發(fā)展過程中展現(xiàn)出了尤為突出的特點和優(yōu)勢。以慶陽市供排水公司為例，這是一家承擔(dān)慶陽市城區(qū)供水、排水任務(wù)的公益性事業(yè)單位。由于當(dāng)?shù)厮吹貏葺^低，慶陽市源水提取情況復(fù)雜，需要多級提升泵站協(xié)調(diào)運行（如圖1 所示）。才能保障城市居民的自來水供應(yīng)。隨著供水覆蓋面積逐年擴大，人口日益增多，供水要求不斷地提升，傳統(tǒng)的依靠電話上傳下達和簡單的自控平臺的方式已經(jīng)不適應(yīng)時代的發(fā)展和城市供水智慧化的需求，這就需要結(jié)合城市與供水的實際情況對其進行全面的升級優(yōu)化。因此，自來水調(diào)度智慧化大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)運而生。

圖1 慶陽市自來水工藝流程

2016 年初，公司全面上線了智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)管理平臺，以實現(xiàn)水務(wù)管理的自動化，智能化。并且對各生產(chǎn)車間、前池的液位、輸送的流量、管網(wǎng)漏損等多個環(huán)節(jié)進行了實時監(jiān)控，同步傳輸至大數(shù)據(jù)平臺，并綜合分析，形成可視化報表，建立起全方位的自動控制管理系統(tǒng)。

1 智慧水務(wù)調(diào)度自動化系統(tǒng)

智慧水務(wù)調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)分為四個模塊，分別為服務(wù)器物理設(shè)備及中央調(diào)度控制大廳建設(shè)、智能水位流量畫面實時監(jiān)控、城區(qū)管網(wǎng)DMA 分區(qū)和SCADA 管網(wǎng)漏損預(yù)警的自動控制管理系統(tǒng)。

1.1 服務(wù)器及PLC 自動化控制器遠(yuǎn)端傳輸部署

每個提升泵站以及水廠通過數(shù)據(jù)采集器、PLC 自動化控制模塊采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，并使用光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)集中到光纖收發(fā)器，用光纖收發(fā)器將數(shù)據(jù)匯聚到交換機，通過光纖傳輸?shù)椒?wù)器機房，再通過服務(wù)器部署到中央信息管理調(diào)度大廳，如圖2 所示。

圖2 PLC 模塊數(shù)據(jù)采集拓?fù)?/p>

1.2 中央調(diào)度控制大廳建設(shè)

通過遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集及部署，在中央控制大廳建設(shè)中控大屏及數(shù)據(jù)管理控制端，將收集到的數(shù)據(jù)進行集中的實時監(jiān)控。其中包括各泵站前池液位、水廠產(chǎn)水量及清水池液位、實時流量等。通過自動化計算，配合PLC 自動化控制器，優(yōu)化各泵站前池液位，自動調(diào)整水泵的功率及閥門開度。最大化地降低產(chǎn)水成本，以及人為因素造成的各種損失，降低能耗及產(chǎn)銷差。

1.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸

在綜合集成PLC 數(shù)據(jù)傳輸，DMA 分區(qū)，漏損管理等功能的基礎(chǔ)上，以供水管網(wǎng)信息為載體，實時、全面、清晰、直觀地展示制水、供水、用水等各環(huán)節(jié)相關(guān)信息，通過在線監(jiān)測、信息化通信等手段，確保各項生產(chǎn)經(jīng)營活動安全有序，最終實現(xiàn)計算機智能化指揮調(diào)度及大數(shù)據(jù)分析，給城市數(shù)字化提供有力依據(jù)。

1.3.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)

利用PLC 模塊化專線傳輸，采集水廠及泵站全生產(chǎn)工藝過程數(shù)據(jù)等，將管網(wǎng)全過程壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)、流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過實時數(shù)據(jù)采集上傳至服務(wù)器，通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)匯集、加工、資源整合及數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

1.3.2 視頻數(shù)據(jù)

通過各水廠及泵站遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)傳輸線路，建設(shè)水廠泵站實時視頻監(jiān)控，統(tǒng)一管理，以流媒體引擎將數(shù)據(jù)接入生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控與應(yīng)用系統(tǒng)的聯(lián)動，完成可視化管理，提高調(diào)度效率，加強供水生產(chǎn)線的優(yōu)化管理。

1.3.3 生產(chǎn)報表數(shù)據(jù)

生產(chǎn)報表主要實現(xiàn)對公司下設(shè)的自來水廠及泵站生產(chǎn)業(yè)務(wù)的管理以及對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。傳統(tǒng)的生產(chǎn)報表需要各自來水廠及泵站運行工作人員通過現(xiàn)場查抄上報，以書面紙質(zhì)方式進行上傳匯報。這種方式存在難統(tǒng)計、誤差大、失誤率大、人為造成數(shù)據(jù)失效等問題。而應(yīng)用PLC 模塊化可獲取最精確數(shù)據(jù)，無須專人進行查抄，通過開發(fā)數(shù)控程序獲取數(shù)據(jù)到服務(wù)器，以電子報表的方式呈現(xiàn)，自控截獲的數(shù)據(jù)，無論是水量，電量還是瞬時流量等都可達到最大化精準(zhǔn)。方便大數(shù)據(jù)進行整合分析，降低產(chǎn)銷差。從而提高管理效率，提升管理水平。

1.4 城區(qū)管網(wǎng)DMA 分區(qū)的重要性

城市供水管網(wǎng)是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是城市的“生命線”，而自來水的有效輸送已成為城市保持生命活力的重要前提條件之一。城市供水管網(wǎng)的運行可靠與否，同市民的生活、工作、工業(yè)生產(chǎn)等各個方面密切相關(guān)，因此管網(wǎng)漏損成為供水安全線的首要任務(wù)。

1.4.1 漏損控制率及達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求

國家要求在2020 年漏損率不超過12%，而達到這一要求，最優(yōu)解決方案就是建設(shè)DMA 分區(qū)及管網(wǎng)漏損分析系統(tǒng)。DMA 采用多級獨立分區(qū)計量監(jiān)控能夠及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)漏失、不規(guī)范用水等行為，在控制漏損上更有效率。搭配更精細(xì)的物聯(lián)網(wǎng)水表，增加抄表準(zhǔn)確率，可獲得最真實的用戶水量依據(jù)，為智慧水務(wù)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。海威茨DMA 分區(qū)計量管理系統(tǒng)是智慧水務(wù)管控模式，可以保障設(shè)備的穩(wěn)定運行，數(shù)據(jù)的真實有效，實現(xiàn)水務(wù)管理的智慧增效。

1.4.2 GIS 系統(tǒng)的建立

GIS 系統(tǒng)是科學(xué)規(guī)劃DMA 分區(qū)的重要依據(jù)，通過GIS 系統(tǒng)對城區(qū)管線進行普查及數(shù)據(jù)整合，同時標(biāo)注管網(wǎng)材質(zhì)、計量表位置、閥門位置等。

利用物探系統(tǒng)得出的結(jié)果，生成詳細(xì)精確的管網(wǎng)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立城區(qū)管網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，依據(jù)此結(jié)構(gòu)規(guī)劃出管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系。再依據(jù)地形數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)庫，對DMA 分區(qū)進行科學(xué)化區(qū)分。由此可以根據(jù)爆管情況進行主動干預(yù)，更高效地處理各種突發(fā)事件。

1.4.3 SCADA 管網(wǎng)漏損預(yù)警及精準(zhǔn)定位

在建設(shè)好DMA 分區(qū)計量管理系統(tǒng)后，對城市現(xiàn)有管網(wǎng)布局進行物探，在合理分區(qū)規(guī)劃后，通過SCADA 計量系統(tǒng)控制水量，并且進行分級管理。通過信息化手段，配備遠(yuǎn)程水量計量和管網(wǎng)壓力監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)分區(qū)分級精確計量，檢漏定位50m 范圍之內(nèi)。實現(xiàn)了漏損處的精準(zhǔn)定位。

1.4.4 調(diào)度系統(tǒng)與DMA 和SCADA 的配合運行

調(diào)度工作人員通過漏損預(yù)警系統(tǒng)，第一時間發(fā)現(xiàn)漏損情況，通過信息化手段，分析區(qū)域管網(wǎng)可能的漏水量和漏水點范圍，如果數(shù)據(jù)大幅波動，可通過查看相應(yīng)分區(qū)計量表、定位更精細(xì)漏損范圍查找原因，第一時間將分析出的數(shù)據(jù)傳遞給巡檢員。最大限度地減少盲目檢測、被動檢測。實現(xiàn)最快速搶修，精準(zhǔn)檢漏、主動檢漏、從而達到有效降低管網(wǎng)漏損的目的。

1.5 數(shù)據(jù)整合及大數(shù)據(jù)分析中心

在統(tǒng)一構(gòu)架下構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析中心，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。大數(shù)據(jù)中心以信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)設(shè)計。供水基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，基于內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)更新機制和各水廠的自有數(shù)據(jù)庫，將水廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集到大數(shù)據(jù)中心，對接管網(wǎng)及DMA 分區(qū)設(shè)施定位數(shù)據(jù)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)表達、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)更新等服務(wù)。最優(yōu)化地實現(xiàn)數(shù)字化管理。

1.6 實現(xiàn)智慧化調(diào)度

在智能水位流量畫面實時監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時傳輸、管網(wǎng)DMA 分區(qū)和SCADA 管網(wǎng)漏損預(yù)警等自動控制管理系統(tǒng)的輔助基礎(chǔ)上，調(diào)度工作人員可實現(xiàn)用更精確，更自動化的調(diào)度方式，極大地降低了因人為因素造成的調(diào)度不準(zhǔn)確、不及時的損失。更能提高管理效率、提升管理水平。

2 結(jié)語

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)從數(shù)據(jù)角度建立起“原水—制水—供水—配水—用水”的廠、站、網(wǎng)一體化數(shù)據(jù)監(jiān)測體系，通過計算機技術(shù)對供水動態(tài)數(shù)據(jù)進行實時分析、診斷預(yù)警，對異常事件進行及時報警，輔助調(diào)度管理人員全面了解供水運行情況，提高應(yīng)急處置能力，保障供水安全與穩(wěn)定?；诠芫W(wǎng)智能感知設(shè)備，動態(tài)掌握供水管網(wǎng)各級分區(qū)內(nèi)流量、壓力，水質(zhì)數(shù)據(jù)，有效降低漏損，提升水資源利用率，提高企業(yè)運營效益。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，消除各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島和業(yè)務(wù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，業(yè)務(wù)協(xié)同，提高工作效率，提升精細(xì)化管理水平。應(yīng)用智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺是確保供水安全、高效、經(jīng)濟運行的重要生產(chǎn)和管理手段，讓管理更輕松、決策更智慧。