1、前言

目前關(guān)于智慧水務(wù)的定義、設(shè)計方案非常多，各有各的優(yōu)點與不足，因為基礎(chǔ)條件有區(qū)別，則重點不同，應(yīng)選擇符合自身實際需求的。智慧水務(wù)作為智慧城市的一部分，涵蓋范圍非常廣泛。

它包括城市的水資源系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和防汛防澇系統(tǒng)等。從數(shù)據(jù)的檢測、采集到數(shù)據(jù)的傳輸、存儲，再到數(shù)據(jù)的處理分析，利用結(jié)果進行生產(chǎn)管理和輔助決策等，便于快捷科學(xué)地管理系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)城市安全管理、行業(yè)節(jié)能生產(chǎn)、資源合理利用的社會目標(biāo)。同時將部分信息進行共享互通，服務(wù)城市居民，提高對城市資源和環(huán)境的感知力，提高人們的環(huán)保護意識，共同創(chuàng)造環(huán)境友好、經(jīng)濟良性發(fā)展、人們安居樂業(yè)的和諧社會。

作為城市中的供水企業(yè)，應(yīng)開展大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，通過對數(shù)據(jù)的收集、處理、分析，同時實時監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程，以更加精細和動態(tài)的方式管理供水系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)管理數(shù)字化、調(diào)度更科學(xué)、流程更合理、系統(tǒng)更節(jié)能的目標(biāo)。通過實時監(jiān)控系統(tǒng)平臺及智慧水務(wù)綜合應(yīng)用平臺，以Web服務(wù)等形式，將數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程信息覆蓋至系統(tǒng)內(nèi)任何一個角落，使數(shù)據(jù)展示實現(xiàn)智能化，協(xié)助全體生產(chǎn)管理人員實時了解、分析、控制生產(chǎn)流程中任一環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)過程不斷*、管理水平不斷提高，從而達到“智慧"的目標(biāo)。

2、系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)從頂層架構(gòu)開始，各相關(guān)部門充分論證，根據(jù)不同的基礎(chǔ)條件進行調(diào)整，逐步*、不斷推進。

圖1涵蓋了供水企業(yè)的主要系統(tǒng)。智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的意義在于幾乎匯集了企業(yè)所有生產(chǎn)經(jīng)營活動過程中的數(shù)據(jù)，通過綜合應(yīng)用平臺進行分析與處理，解決了各子系統(tǒng)孤立存在、數(shù)據(jù)無法共通、各個部門的報表重復(fù)提交的問題。同時又保證了各子系統(tǒng)獨立運行的特點，提高了數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、應(yīng)用方面的能力，確保數(shù)據(jù)提取高效、準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)辦公效率。

2.1數(shù)據(jù)倉庫

2.1.1功能

數(shù)據(jù)倉庫是智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的核心系統(tǒng)。硬件上它是一個數(shù)據(jù)服務(wù)器群，軟件上它就是個大型數(shù)據(jù)庫。它的主要功能是匯集、存儲從各個子系統(tǒng)提取的數(shù)據(jù)，并向綜合應(yīng)用平臺提供數(shù)據(jù)，各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將實現(xiàn)共享互通。

2.1.2數(shù)據(jù)庫選型

數(shù)據(jù)倉庫選用的數(shù)據(jù)庫軟件，應(yīng)從系統(tǒng)的開放性、可伸縮性、并行性、安全性、數(shù)據(jù)庫性能、客戶端支持及應(yīng)用模式、操作簡便性、兼容性等多個方面進行比較。從性能出發(fā)，目前建議選用Oracle或DB2，考慮到必須與現(xiàn)有的子系統(tǒng)進行對接，或許不得不選用SQL Server，但這肯定不是選擇。還應(yīng)綜合考慮其他要素。

2.1.3接口

為確保與各個子系統(tǒng)的連接，需要統(tǒng)計出各子系統(tǒng)可以提供的接口模式，但以后建設(shè)或升級改造的子系統(tǒng)，應(yīng)提供數(shù)據(jù)倉庫軟件的標(biāo)準(zhǔn)接口，或有直接讀寫功能，或有ODBC、JDBC、OCI等模式，但都必須使用最短的途徑，考慮安全性及可靠性。

2.1.4數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提取，應(yīng)根據(jù)實際需求進行，不必全部提取出來。針對不同的子系統(tǒng)，提出標(biāo)準(zhǔn)的、精確的數(shù)據(jù)提取模板，每個子系統(tǒng)按數(shù)據(jù)模板提供，從而不會對眾多子系統(tǒng)的建設(shè)、升級更新造成影響。

2.2綜合應(yīng)用平臺

2.2.1平臺功能

綜合應(yīng)用平臺是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的集合，將數(shù)據(jù)倉庫數(shù)里的數(shù)據(jù)進行挖掘、加工、匯總、統(tǒng)計等操作，然后以圖表（報表）等多種形式通過內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)展示給用戶。

2.2.2應(yīng)用系統(tǒng)類別

應(yīng)用系統(tǒng)類別可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求開發(fā)，但主要有以下幾種。

（1）服務(wù)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理使用的系統(tǒng)。如統(tǒng)計報表系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、經(jīng)營決策分析系統(tǒng)等。

（2）面向公眾使用的系統(tǒng)。如綜合門戶網(wǎng)站、微信系統(tǒng)等。

（3）向政府相關(guān)部門發(fā)布信息的系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)倉庫的建立，將支持開發(fā)更多類別的應(yīng)用系統(tǒng)。各部門的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)共享互通，企業(yè)可根據(jù)需求建設(shè)。

2.3各子系統(tǒng)概況及建設(shè)

系統(tǒng)中的營收管理系統(tǒng)、用戶維修報裝管理系統(tǒng)、NC財務(wù)管理系統(tǒng)、物資采購申領(lǐng)及倉庫管理系統(tǒng)、熱線管理系統(tǒng)、人工填報生產(chǎn)報表系統(tǒng)與設(shè)備管理系統(tǒng)等為現(xiàn)存系統(tǒng)并且已使用多年，根據(jù)其功能特點及數(shù)據(jù)提取要求，增加與數(shù)據(jù)倉庫的接口。接口編程一般由服務(wù)商或廠家開展。

系統(tǒng)中的排水生產(chǎn)管理系統(tǒng)、水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)，這些跨子公司或跨主管部門的子系統(tǒng)，可以提供接口標(biāo)準(zhǔn)及連接辦法，多方協(xié)調(diào)處理。但這些子系統(tǒng)的建設(shè)與珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)相仿，雖然也復(fù)雜龐大，但提供數(shù)據(jù)倉庫的接口不難實現(xiàn)。

珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)，目前已完成一期建設(shè)，建成了包括5個水廠、3個大泵站、3個小泵站的實時監(jiān)控系統(tǒng)，已使用數(shù)年，主系統(tǒng)相當(dāng)穩(wěn)定。但由于系統(tǒng)中各廠站的PLC系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量參差不齊、部分?jǐn)?shù)據(jù)采集不完整等原因，系統(tǒng)需要進一步*。供水管網(wǎng)及二次供水實時監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)采用技術(shù)大部分相同，以下著重探討這方面的建設(shè)。

2.4珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)

珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)是一個非常龐大的子系統(tǒng)，它將對珠海市所有水廠、取水泵站、加壓泵站的生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控。因此，涉及這些廠、站的自動化系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)據(jù)采集。目前已直接連接超過70個PLC子站、3個大型數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（Modbus TCP/IP），全部建成估計連接PLC子站超過120個。它將為珠海水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺提供大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由PLC集成系統(tǒng)、子數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)服務(wù)器系統(tǒng)等組成。其中網(wǎng)絡(luò)可以是光纖以太網(wǎng)、無線以太網(wǎng)、用4G路由器組成的網(wǎng)絡(luò)等。

目前各廠站大部分有自控系統(tǒng)，不同的自控系統(tǒng)采取不同的通訊方案，通過通訊軟件、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、OPC服務(wù)器等技術(shù)，將數(shù)據(jù)直接傳到集團公司的組態(tài)服務(wù)器，或先匯集至本地的數(shù)據(jù)服務(wù)器，然后再統(tǒng)一傳送至集團公司的組態(tài)服務(wù)器。

各廠站應(yīng)具有*的自控系統(tǒng)，確保每個儀器儀表正常工作，數(shù)據(jù)采集是一項關(guān)鍵的工作。除了在儀器儀表選型上要下大功夫外，制定科學(xué)有效的儀表管理制度也是重要的工作之一，確保數(shù)據(jù)長期準(zhǔn)確有效是努力的目標(biāo)。

2.4.2HMI Server服務(wù)器系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)組態(tài)服務(wù)器系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)HMI組態(tài)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)組成，是整個實時監(jiān)控系統(tǒng)的核心組成部分。它既要承擔(dān)數(shù)以百計來自各種客戶端的在線服務(wù)請求，又要接收與處理來自各個子服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)。服務(wù)器中HMI組態(tài)軟件的選擇將是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。

2.4.3網(wǎng)絡(luò)HMI組態(tài)系統(tǒng)

應(yīng)選用基于Web平臺架構(gòu)的組態(tài)軟件，確保多用戶并發(fā)訪問的速度，同時具有優(yōu)秀的歷史數(shù)據(jù)庫技術(shù)。以此建立起來系統(tǒng)具有如下幾個突出的特點。

（1）跨平臺系統(tǒng)架構(gòu)，不依賴任何服務(wù)器環(huán)境平臺，支持多種IE及客戶端同步訪問方式，客戶端數(shù)量達300個或以上，客戶端可跨平臺布署，能同時布署Windows、Android、蘋果iOS等。

（2）的服務(wù)器內(nèi)核結(jié)構(gòu)，BS/CS模式同屬于一個服務(wù)器內(nèi)核，項目無需發(fā)布或轉(zhuǎn)換，保存即可立刻通過IE訪問，所見即所得。

（3）高效的及高壓縮比的歷史數(shù)據(jù)庫，以分鐘為時間單位可以同時記錄數(shù)以萬計的歷史數(shù)據(jù)。

（4）對象矢量化，支持大圖模式，對象可以拖動。

（5）具有P2P云組態(tài)功能。

（6）與外部數(shù)據(jù)庫連接功能，如SQL Server、DB2、Oracle等。

2.4.4子數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)（Date Server）

子數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)是分布在各個水廠、泵站或河流綜合檢測點、水庫等地的子服務(wù)器，作為與主服務(wù)器配套的子服務(wù)器群。子數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)現(xiàn)場的不同的PLC系統(tǒng)進行配置，融合多種PLC系統(tǒng)解決部分PLC系統(tǒng)不能跨網(wǎng)段傳輸數(shù)據(jù)的問題。組態(tài)子服務(wù)器系統(tǒng)主要有四個重要的功能。

（1）通過以太網(wǎng)連接中心服務(wù)器，以Modbus Tcp/IP、P2P或系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送的方式，為服務(wù)器提供數(shù)據(jù)，通訊速度以毫秒為單位。

（2）通過各種不同的網(wǎng)絡(luò)方式（如有線以太網(wǎng)、無線以太網(wǎng)、4G路由等）、不同的協(xié)議（如Modbus RTU、MODBUS/TCP等）與PLC系統(tǒng)相連。

（3）可作為客戶端的子系統(tǒng)接入點，其系統(tǒng)接入性能與中心服務(wù)器相同，便于當(dāng)?shù)丶夹g(shù)管理人員直接管理，同時各類客戶端根據(jù)權(quán)限可以跨越中心服務(wù)器直接訪問子服務(wù)器。形成多種層次的訪問/服務(wù)結(jié)構(gòu)，使整個系統(tǒng)更具靈活性。

（4）根據(jù)需要，子服務(wù)器可擴展下一層子服務(wù)器，連接更多的PLC及現(xiàn)場儀表系統(tǒng)，同時不會形響任何在用的系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)的安全擴展性更強。

2.4.5系統(tǒng)建設(shè)情況

（1）系統(tǒng)首頁（如圖3所示）。珠海供水系統(tǒng)中的各個水廠、泵站、水庫等，按地圖位置分布其中。比較直觀，易于監(jiān)控及管理。

（2）水廠具體頁面。對水廠的監(jiān)控，通過點擊菜單或頁面中的圖標(biāo)進入即可。如圖4所示。

（3）流程具體頁面。點擊菜單進入次氯酸鈉消毒車間。如圖5所示。

由此可見，當(dāng)系統(tǒng)建設(shè)完成后，每個生產(chǎn)單位、生產(chǎn)流程狀況都處于監(jiān)控當(dāng)中，只要有互聯(lián)網(wǎng)就可以實現(xiàn)監(jiān)控。

2.4.6子系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄情況

包括各個生產(chǎn)單位、生產(chǎn)流程過程數(shù)據(jù)的記錄。目前是以每分鐘為單位進行記錄，盡可能實時動態(tài)地反映生產(chǎn)情況，可根據(jù)需要選擇數(shù)據(jù)間隔時間，如圖6所示。

圖6是部分表格展示形式，還有圖形展示方式，這里不詳述。下面簡單探討管網(wǎng)及二次供水實時監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

2.5管網(wǎng)及二次供水實時監(jiān)控系統(tǒng)

管網(wǎng)及二次供水實時監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控項目為：用戶端遠傳水表集抄；大客戶流量計；二次加壓泵房；管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)（如關(guān)鍵點的壓力、流量、濁度、余氯等數(shù)據(jù)）；高位水池等。對其進行實時監(jiān)控，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行歷史記錄。

2.5.1用戶端遠傳水表集抄

用戶端遠傳水表集抄目前有非常多的解決方案，技術(shù)路線也非常多，主要是設(shè)備廠家提供的解決方案，各有優(yōu)缺點。

除了要認(rèn)真考慮技術(shù)方案以外，更需要重視的是成本效益問題。比如說初次更新安裝費用、維護成本、設(shè)備使用周期到后再更新的成本等。對于一座具有數(shù)十萬個水表的城市來說，不得不認(rèn)真考慮。

因此，采用的辦法是配置關(guān)鍵節(jié)點的流量計、大水表，大客戶水表采用遠傳集抄方式實時記錄與監(jiān)控；一般用戶水表采用人工集抄（部分外包）方式。實現(xiàn)了有效的管網(wǎng)流量實時監(jiān)控及大規(guī)模的用戶水表集抄的低成本方案。

2.5.2大流量計、大水表實時監(jiān)控

通過光纖網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、GPRS等，對大流量計、大水表進行實時監(jiān)控、實時記錄。通過歷史曲線可以動態(tài)分析管網(wǎng)流量情況、用戶用水情況，便于及時采取有效的應(yīng)對措施。

2.5.3二次加壓泵房

由于城市高速發(fā)展，高樓大廈林立，二次加壓泵房數(shù)量不斷增多，因此，用戶反映供水問題的機率越來越大。為進一步提高供水服務(wù)質(zhì)量，有必要對二次加壓泵房進行組網(wǎng)，實時監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備運行情況，確保居民安全用水，提高用戶的滿意度。

2.5.4管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)

城市中的管網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，對一個城市的供水調(diào)度是相當(dāng)重要的。它涉及一個城市的用水安全、供水系統(tǒng)的節(jié)能運行等問題。因此，實時監(jiān)控其中關(guān)鍵點的壓力、流量、濁度、余氯等數(shù)據(jù)，是每個供水系統(tǒng)都必須完成的技術(shù)任務(wù)。

幾十個類似的生產(chǎn)單位，記錄生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)需要提取到數(shù)據(jù)倉庫中，形成一個龐大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，然后再進行更高層次的智能、智慧應(yīng)用。

珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)，在完成系統(tǒng)內(nèi)各水廠、泵站、管網(wǎng)、用戶水表等生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的實時動態(tài)監(jiān)控外，也完成了龐大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲及提取，對智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)起到關(guān)鍵性作用。

可以預(yù)見，當(dāng)多個類似珠海供水實時監(jiān)控系統(tǒng)建成時（如管網(wǎng)、排水、水資源等），全系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成，智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺將漸趨*。

3、人才隊伍培養(yǎng)

智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)中，人才培養(yǎng)成為項目能否順利實施、建成后能否良好使用的關(guān)鍵。公司層應(yīng)予以足夠的重視，盡早規(guī)劃才能有效解決。

按系統(tǒng)從上到下的層次分，關(guān)鍵人才大概可分為如下幾種。

3.1系統(tǒng)管理人才

要求精通各類子系統(tǒng)建設(shè)及管理方法、熟悉各種業(yè)務(wù)流程、各種生產(chǎn)工藝流程、管網(wǎng)管理及項目管理知識，具有良好的協(xié)調(diào)溝通能力等。

3.2數(shù)據(jù)庫使用及管理人才

數(shù)據(jù)庫管理人才是重要的技術(shù)人才，是大數(shù)據(jù)平臺能否正確使用、安全運行的關(guān)鍵。要求熟悉數(shù)據(jù)庫編程、維護管理等相關(guān)技術(shù)，特別要掌握Oracle、DB2、SQL Server等技術(shù)，這將關(guān)系到各個子系統(tǒng)到大數(shù)據(jù)平臺接口的定義及日常維護管理。

3.3應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)及管理人才

應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)管理人員，應(yīng)熟悉各類網(wǎng)站構(gòu)建及管理方法，熟悉各類腳本語言，如主流的HTML、PHP、JSP、ASP、.NET、Java和VB等。這是各種應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)流程管理、質(zhì)量把控的關(guān)鍵。

3.4網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器使用及管理人才

要求熟悉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理，熟悉服務(wù)器系統(tǒng)的構(gòu)建與機房管理方法，能進行日常維護。

3.5自動化系統(tǒng)建設(shè)管、儀器儀表使用

這類專業(yè)人才的技能，涵蓋水廠、泵站、管網(wǎng)、二次加壓泵站等所有生產(chǎn)單位、節(jié)點的自動化系統(tǒng)的建設(shè)及管理、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、儀表使用及維護管理。主要是電氣自動化、電子技術(shù)類專業(yè)人才。

自動化系統(tǒng)建設(shè)管理、儀器儀表使用及管理人才是基礎(chǔ)，也可能是數(shù)量需求最多的人才。保證底層系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、數(shù)據(jù)精確計量，大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)才具有實質(zhì)意義。

4、結(jié)語

智慧水務(wù)作為智慧城市的一部分，是體現(xiàn)城市管理信息化水平的標(biāo)志之一，是智慧城市發(fā)展的必然產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)平臺則是智慧水務(wù)建設(shè)的基礎(chǔ)，它將有效改變目前各個子系統(tǒng)孤立存在的局面，思想各子系統(tǒng)互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)更高層次的智慧應(yīng)用。

每個項目的實施都應(yīng)充分考慮社會效益、企業(yè)效益。供水企業(yè)應(yīng)從自身的特點出發(fā)，制定符合自身需求的方案，從而獲得良好的實施效果。

在實施過程中，充分考慮各部門的實際使用需求、使用習(xí)慣，并加強新系統(tǒng)的培訓(xùn)及加大使用力度，共同參與*。使每一個建成的子系統(tǒng)都能為用戶提供良好的應(yīng)用體驗，獲得各個部門的認(rèn)可及支持。

目前珠海水務(wù)集團有限公司的各個子系統(tǒng)建設(shè)情況良好，獲得廣泛的應(yīng)用及認(rèn)同，具備良好的數(shù)據(jù)集合基礎(chǔ)。只要架構(gòu)設(shè)計合理、人才資源配合，大數(shù)據(jù)平臺的實施會獲得良好的效果。

基于GPRS的污水處理遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)字化管理在截流主管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用探析

在當(dāng)前如火如荼的智慧城市建設(shè)中，智慧水務(wù)是其中重要的組成部分。多年來，深圳市水務(wù)科技有限公司一直致力于利用信息技術(shù)實現(xiàn)對水資源的高效利用，同時結(jié)合公司在水質(zhì)預(yù)警、自動化機械、安防監(jiān)控等領(lǐng)域豐富的經(jīng)驗，先后開發(fā)出智慧水務(wù)移動終端、智能調(diào)度管理系統(tǒng)、管網(wǎng)漏損分析系統(tǒng)、客戶服務(wù)信息系統(tǒng)等一系列解決城市供水、排水、污水處理、水廠監(jiān)測等環(huán)節(jié)的產(chǎn)品，逐步形成一套擁有自主核心技術(shù)的智慧水務(wù)整體解決方案，幫助水務(wù)企業(yè)打破企業(yè)內(nèi)部乃至行業(yè)上下游的“信息孤島"難題，實現(xiàn)對生產(chǎn)、監(jiān)管、運營、服務(wù)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的高效管理，從而為智慧城市建設(shè)增添助力。