李曉旭

(遼寧遼東水務經(jīng)營管理有限責任公司，遼寧 本溪 117000)

智慧水務系統(tǒng)為供水企業(yè)水務日常調(diào)度和優(yōu)化管理提供了有效平臺。城市擴張，供水管網(wǎng)不斷延伸致使水務管理和供水調(diào)度復雜程度呈非線性增長。通過數(shù)采儀、通信網(wǎng)絡、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測設(shè)備，實時感知供水系統(tǒng)的運行狀態(tài)[1]，通過海量水務信息及時分析處理并且輔助管理整個供水系統(tǒng)，以提高供水企業(yè)決策效率和管理水平是必要的。

1 平臺總體架構(gòu)

平臺總體架構(gòu)是基于GIS建立管網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)，與SCADA系統(tǒng)有機融合，并對管網(wǎng)壓力、水表、二次加壓泵站、水廠等監(jiān)測系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)管網(wǎng)在線監(jiān)測、爆管感知與報警、漏損監(jiān)測、科學調(diào)度與優(yōu)化運行等功能，保障供水系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、高效運行的總體需求，見圖1。

圖1 系統(tǒng)平臺總體架構(gòu)

1.1 感知層

主要是對管網(wǎng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸，包括管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)、二次供水數(shù)據(jù)、大用戶數(shù)據(jù)、水廠數(shù)據(jù)、閥門控制數(shù)據(jù)等。

1.2 數(shù)據(jù)層

主要是系統(tǒng)服務平臺，提供服務與接口功能。包括I/O服務、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務處理服務、WEB服務和遠程控制等。

1.3 應用層

提供系統(tǒng)用戶應用，以文字、表格、界面、圖形等方式表現(xiàn)。主要包括供水管網(wǎng)在線監(jiān)測與展現(xiàn)、爆管感知與報警、漏損監(jiān)測與分析、移動應用、管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測與報警、供水管網(wǎng)科學調(diào)度、水廠在線監(jiān)測、二次加壓泵站監(jiān)測、視頻查看及預留閥門遠程監(jiān)控。

2 平臺總體設(shè)計

結(jié)合供水企業(yè)信息化核心需求，綜合考慮系統(tǒng)的先進性和功能適用性，提出了如下應用架構(gòu)，見圖2。

圖2 系統(tǒng)應用架構(gòu)

系統(tǒng)功能主要包括在線監(jiān)控、預警處置、智能決策、運行分析、業(yè)務管理、報表統(tǒng)計和系統(tǒng)設(shè)置等七大模塊，見表1。

表1 系統(tǒng)功能模塊

2.1 在線監(jiān)控

監(jiān)控供水管網(wǎng)運行時的壓力、流量、水質(zhì)、開關(guān)、泵房、遠控及水廠運行數(shù)據(jù)這幾大類型的監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)。可從多方面、多角度對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行歸類、匯總、分析，并提供強大的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、事件預警機制，幫助調(diào)度人員全面了解供水管網(wǎng)運行情況，確保城市供水安全可靠。

2.1.1 實時數(shù)據(jù)

展示出各個監(jiān)測點、監(jiān)測區(qū)域的實時監(jiān)測值，結(jié)合監(jiān)測點的預警限值進行預警提醒，可以分類型、分區(qū)域進行數(shù)據(jù)瀏覽，幫助調(diào)度員快速發(fā)現(xiàn)異常點，及時下達調(diào)度指令。

2.1.2 分區(qū)監(jiān)控

以區(qū)域為單位，對區(qū)域內(nèi)的總流量及分表流量進行實時在線的監(jiān)控管理，分析出總表和各個分表的變化量和變化趨勢是否一致，以達到對該區(qū)域的流量變化情況以及漏失情況進行管理的目的。

2.1.3 站點分布

結(jié)合GIS技術(shù)，將空間數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)進行融合，對各個管網(wǎng)監(jiān)測點進行定位，結(jié)合漏點、隱患點、管網(wǎng)作業(yè)點，多維化的對管網(wǎng)運行情況進行實時監(jiān)控、管理、分析，輔助調(diào)度分析決策工作的有效執(zhí)行。

2.1.4 水量分布

從宏觀角度對區(qū)域的總流量、總壓力進行監(jiān)控，以達到對區(qū)域的整體情況了解，利于調(diào)度及管理人員直觀了解供水管網(wǎng)整體運行情況及片區(qū)之間相關(guān)性。

2.1.5 水廠及二次泵站數(shù)據(jù)監(jiān)控

與水廠自控系統(tǒng)無縫對接，鉆取重要數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析及報警等功能；兼容二次供水系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在工藝流程圖上實時顯示與分析，實現(xiàn)各類報警并實現(xiàn)遠程控制水泵的起停。

2.2 預警處置

系統(tǒng)根據(jù)采集參數(shù)的類型及管理作用的不同分為以下9大預警，即實時預警、壓力預警、分區(qū)流量預警、流量預警、水質(zhì)預警、倒流預警、高層預警、站點離線、歷史報警，從多角度告知調(diào)度人員管網(wǎng)問題點，幫助調(diào)度人員對問題點進行快速定位。

系統(tǒng)提供多樣化的報警方式，包括彈出框報警、RTX報警及短信報警等，讓用戶隨時隨地接收到管網(wǎng)報警信息，做到報警零遺漏。預警的處理結(jié)合工單的形式，將發(fā)生故障點的情況詳細的記錄在系統(tǒng)里，便于對檔案進行管理，為將來發(fā)生類似事件時提供處理經(jīng)驗和指導依據(jù)。

2.3 智能決策

利用管網(wǎng)監(jiān)測點的壓力、流量等數(shù)據(jù)，結(jié)合各種管網(wǎng)事件的物理計算方法、管網(wǎng)模型等工具，智能化的推斷出管網(wǎng)可能發(fā)生問題事件的區(qū)域或地點，做到提前預知、早做決策、杜絕隱患、保障安全、改善服務。

2.3.1 爆管定位

系統(tǒng)在模擬管網(wǎng)爆管時，利用最近5分鐘的壓力差和斜率雙重條件作為依據(jù)，將壓差或斜率最大的三點連接起來，形成封閉區(qū)域，從而模擬出可能發(fā)生爆管的區(qū)域，做到及早干預、提前防范。

2.3.2 應急預案

根據(jù)對歷史事故案例的分析，結(jié)合水力模型的模擬與優(yōu)化計算，系統(tǒng)可制定各類事故在不同條件下的最優(yōu)應急處置預案，建立應急預案庫。當爆管發(fā)生時，調(diào)度人員根據(jù)爆管發(fā)生位置，及已經(jīng)制定好的相應處置預案，輔助應急，確保處置流程高效有序的進行。

2.4 運行分析

通過對管網(wǎng)上各個采集參數(shù)歷史數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計、匯總，結(jié)合調(diào)度理論知識和實際經(jīng)驗，根據(jù)各參數(shù)的運行趨勢預測出未來一段時間內(nèi)該參數(shù)的可能變化規(guī)律，從而為管網(wǎng)調(diào)度提供決策依據(jù)。

2.4.1 水量疊加

通過分區(qū)水量和大用戶水量的疊加分析，得出管網(wǎng)用水變化趨勢是否正常，當這兩者的運行趨勢存在差異時，則管網(wǎng)可能出現(xiàn)漏損，為公司做進一步的工作決策時提供依據(jù)。

2.4.2 最小流量

對水表的最小流量進行監(jiān)控管理，分析水表的最小流量發(fā)生的時間是否在用水規(guī)律中經(jīng)驗值較低的時間段內(nèi)，以及夜間最小流量占平均流量的比重，從而得出該監(jiān)控范圍內(nèi)是否存在漏損點，為企業(yè)查找漏損點，控制漏損提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4.3 水量預測

根據(jù)水表的歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，結(jié)合天氣、溫度等情況，預測出該水表在未來一段時間內(nèi)的水量變化趨勢，幫助調(diào)度員提前了解供水量變化趨勢，做好調(diào)度計劃。

2.4.4 管網(wǎng)水齡

通過管網(wǎng)容積/遠傳大表實時的日用水量×24 h來計算出管網(wǎng)水齡。對管網(wǎng)水齡進行實時分析，幫助調(diào)度人員實時了解管網(wǎng)水質(zhì)變化情況，提前防范水質(zhì)變化事件。

2.5 業(yè)務管理

系統(tǒng)將企業(yè)日常工作的業(yè)務流程集成進來，包括了調(diào)度管理、水質(zhì)管理、管線管理、設(shè)備管理、工單管理這五大子模塊，每個子模塊都提供了詳細的管理功能，幫助公司調(diào)度或管理部門完善工作流程，提高工作效率，充分發(fā)揮信息化系統(tǒng)作用，從而改善現(xiàn)有工作中的不足。

2.5.1 停水作業(yè)

對管網(wǎng)停水事件進行管理，跟蹤停水事件的執(zhí)行過程，其中可以查詢到閥門操作記錄、重大事件記錄等，所有表單可以進行打印、導出等操作，方便管理人員進行歸檔或向上匯報的需要。

2.5.2 水質(zhì)事件

可對管網(wǎng)中的水質(zhì)事件進行管理，了解水質(zhì)事件發(fā)生的原因及處理的情況等，幫助公司對這些信息進行歸檔，為以后類似事件發(fā)生時提供處理經(jīng)驗。

2.5.3 調(diào)度日志

通過電子日志的形式，調(diào)度人員可及時記錄每日工作情況、存在問題及建議措施等，在提醒交接班人員須注意的事項的同時，也在潛移默化中增強了工作的目的性和針對性，提升了工作的主動性和創(chuàng)造性，加強了工作的計劃性和科學性。

2.5.4 設(shè)備管理

在設(shè)備管理環(huán)節(jié)通過添加、刪除、修改設(shè)備信息完成設(shè)備信息的操作活動，也可實現(xiàn)每一階段設(shè)備庫的更新記錄查詢，例如設(shè)備損耗、設(shè)備更新等，使設(shè)備管理由被動管理轉(zhuǎn)為主動管理。它的使用將極大地提高設(shè)備管理部門的工作效率，使設(shè)備管理人員解脫了繁重的手工勞動，實現(xiàn)了設(shè)備整個生命周期的電子化管理。

2.5.5 工單管理

工單管理用于記錄、處理、跟蹤監(jiān)測點、漏點等各類維修任務的處理情況。一方面可以使維修人員能快速到達現(xiàn)場并及時有效的處理各種維修任務，減少故障時間，提高供水安全性。另外一方面，可以實現(xiàn)公司管理部門與戶外維修人員的數(shù)據(jù)聯(lián)系通道，形成公司內(nèi)部統(tǒng)一的電子化派單、電子化銷單的工作流程控制，提高服務質(zhì)量與水平。

2.6 報表統(tǒng)計

系統(tǒng)提供豐富多樣的統(tǒng)計報表，從簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到復雜的數(shù)據(jù)計算，都囊括在內(nèi)。幫助公司調(diào)度人員或管理人員充分掌握管網(wǎng)運行情況，得出管網(wǎng)運行的健康程度，為管網(wǎng)調(diào)度工作做出更準確的分析預測，減少管網(wǎng)隱患，保障供水安全可靠。

2.7 系統(tǒng)設(shè)置

包含了用戶配置、站點配置、報警配置、系統(tǒng)配置、設(shè)備配置及其他配置等六大功能，可針對各部門對監(jiān)測數(shù)據(jù)及業(yè)務流程的不同需求制定相應權(quán)限。徹底解決以往系統(tǒng)配置復雜、無法靈活定義權(quán)限，采集參數(shù)無法在線配置等根本問題。

3 結(jié)語

建立智慧水務信息化平臺，規(guī)范業(yè)務流程顯著提高了本溪市供水企業(yè)的運行管理效率，降低了管理難度。目前信息化建設(shè)實現(xiàn)了對本溪市供水管網(wǎng)的在線監(jiān)測，結(jié)合GIS系統(tǒng)對管網(wǎng)一體化管理，配合運行維護的輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)了供水企業(yè)的綜合智慧化管理，為城市的供水安全提供了可靠保障。