淺談上海水務(wù)集團(tuán)供水調(diào)度信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

【摘要】城市供水是城市的命脈，是保障人民生活和社會(huì)進(jìn)步不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)其進(jìn)行信息化管理和科學(xué)調(diào)度顯得尤為重要，供水調(diào)度系統(tǒng)的信息化和自動(dòng)化是供水企業(yè)發(fā)展建設(shè)的必然趨勢(shì)。供水調(diào)度信息系統(tǒng)是一個(gè)綜合的供水信息化管理平臺(tái)，可以將水務(wù)集團(tuán)管轄的原水、水廠、泵站、供水管網(wǎng)等重要供水單元納入全方位的監(jiān)控和管理。供水調(diào)度信息系統(tǒng)是保障供水管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的重要手段，建立具有科學(xué)性、實(shí)用性、可操作性的供水調(diào)度信息系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系，無(wú)疑具有重大意義。

【關(guān)鍵詞】技術(shù)；系統(tǒng)；功能；應(yīng)用

1、城市供水調(diào)度信息系統(tǒng)應(yīng)用

1.1 水廠泵站自動(dòng)化系統(tǒng)

目前，上海的水廠工程已進(jìn)入自動(dòng)化，向智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的水廠工程受到經(jīng)濟(jì)條件和科技水平的限制，自動(dòng)化水平普遍偏低，僅具備常規(guī)的運(yùn)行控制功能，無(wú)法滿足時(shí)代發(fā)展的需求。因此，必須采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)其改造。近年來(lái)，上海建設(shè)的水廠泵站充分滿足了自動(dòng)化發(fā)展的需求，利用可編程邏輯控制器終端安裝了通訊裝備，實(shí)現(xiàn)了與城市供水調(diào)度中心的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送和信息共享。水廠和泵房運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集是通過(guò)可編程邏輯控制器終端集成來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它能有效收集電纜信號(hào)，并傳輸至各個(gè)水泵機(jī)組、在線儀表等，以便于相關(guān)人員調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。經(jīng)過(guò)改造后的水廠和泵房的整個(gè)控制流程和運(yùn)行模式都發(fā)生了一系列的改變，具備了更強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能：①能通過(guò)可編程邏輯控制器終端觸摸屏在泵房現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行相關(guān)操作。②授權(quán)后，集團(tuán)調(diào)度室調(diào)度人員可直接對(duì)水泵機(jī)房進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，公司調(diào)度中心的調(diào)度人員與技術(shù)控制人員能同時(shí)在線查看水廠站泵房系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括余氯、pH 和耗電量等。而系統(tǒng)可以圖表、曲線和動(dòng)圖等形式顯示這些參數(shù)，從而使相關(guān)人員更快地掌握系統(tǒng)運(yùn)行的基本情況。這種模式已經(jīng)打破了時(shí)間和空間的限制，只要具備網(wǎng)絡(luò)條件，相關(guān)工作人員便能隨時(shí)隨地掌握水廠泵站的運(yùn)行情況。③水廠泵站自動(dòng)化系統(tǒng)不僅功能齊全，還具有相應(yīng)的安全保護(hù)措施，在防雷、防電等方面的維護(hù)措施相當(dāng)?shù)轿唬耆凑找?guī)范設(shè)計(jì)，消除了潛在的安全隱患，且在系統(tǒng)終端配備了專門的備用電源，可避免測(cè)控系統(tǒng)紊亂的情況發(fā)生。

1.2 供水管網(wǎng)監(jiān)控終端

根據(jù)城市的地形和管網(wǎng)分布情況確定合適的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和科學(xué)的水管網(wǎng)數(shù)量。在主城區(qū)，可在各水廠的分界處建立監(jiān)控終端；在居民生活區(qū)及閉塞、偏僻的區(qū)域，可通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)控。此外，本系統(tǒng)充分利用GPRS 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將所采集到的數(shù)據(jù)上傳至集團(tuán)運(yùn)管中心供水調(diào)度服務(wù)中器，調(diào)度人員可通過(guò)對(duì)比服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，全面了解配水管網(wǎng)的壓力、流量情況進(jìn)，從而進(jìn)行科學(xué)、有效的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水設(shè)施的優(yōu)化和科學(xué)調(diào)度。目前，上海城投水務(wù)集團(tuán)有限公司已建立了完善的管網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端，平均每十平方公里配備有一處管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)非常精準(zhǔn)。需要注意的是，在建設(shè)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端時(shí)，要充分考慮公司的實(shí)際供水情況，結(jié)合公司未來(lái)的建設(shè)和發(fā)展思路，并從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的角度考慮。在管網(wǎng)終端的建設(shè)中，還需要考慮建成后的水質(zhì)和流量。監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)傳輸主要采用無(wú)線服務(wù)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度中心的有效連接和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可根據(jù)工作需求添加程序更新等功能。配水管壓力監(jiān)控終端主要通過(guò)市電或鋰電池供電，運(yùn)行機(jī)制安全、有效，效果較好。

1.3 供水調(diào)度管理系統(tǒng)

1.3.1管網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水廠出水流量和壓力。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中途加壓泵站/小區(qū)加壓泵站的進(jìn)站壓力或水庫(kù)水位、泵站出水壓力和流量、泵組運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。

3）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)的供水壓力、流量、流向等信息。

4）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)各區(qū)域用水總量信息。

1.3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

1）數(shù)據(jù)查詢：支持各種監(jiān)測(cè)信息、控制信息、報(bào)警信息、操作信息的存儲(chǔ)和查詢，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出和打印功能。

2）統(tǒng)計(jì)與分析：自動(dòng)生成制水、供水各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的匯總報(bào)表和統(tǒng)計(jì)報(bào)表；自動(dòng)生成各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歷史曲線、柱狀圖等分析圖表。

1.3.3智能預(yù)警、遠(yuǎn)程指令下達(dá)

系統(tǒng)管網(wǎng)的各種工況狀態(tài)參數(shù)判定預(yù)警，系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)壓力、水廠或加壓泵站出水流量、泵組運(yùn)行狀態(tài)等信息預(yù)警，當(dāng)數(shù)據(jù)超出常規(guī)設(shè)置，以對(duì)話框形式彈出具體信息，供調(diào)度人員作為決策參考。

系統(tǒng)同時(shí)具有發(fā)布遠(yuǎn)程調(diào)度指令功能，可給水廠調(diào)度、泵站管理中控等下達(dá)即時(shí)調(diào)度命令。

1.4 終端數(shù)據(jù)的有效采集

1.4.1 數(shù)據(jù)查看方式多樣化

供水調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型多種多樣，數(shù)據(jù)的查看方式也有很多種。以地圖監(jiān)控為例，其主要包括百度地圖和衛(wèi)星地圖兩種。其中，在百度地圖中能對(duì)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)、泵房終端等位置進(jìn)行標(biāo)注，通過(guò)點(diǎn)選能彈出相應(yīng)的參數(shù)菜單，從而實(shí)時(shí)查看和分析這些數(shù)據(jù)。這種方式比較直觀，且能及時(shí)更新數(shù)據(jù)，便于管理人員調(diào)整調(diào)度方案，且在遇到突發(fā)狀況時(shí)，管理人員能依據(jù)這些參數(shù)對(duì)事件進(jìn)行科學(xué)分析，從而找到相應(yīng)的解決辦法。此外，也可采用參數(shù)總覽查看方式。該方式具有一定的優(yōu)越性——水廠站與泵站等運(yùn)行參數(shù)能在同一個(gè)頁(yè)面顯示，有利于調(diào)度人員對(duì)水廠站的運(yùn)行情況進(jìn)行全面了解。

1.4.2 數(shù)據(jù)的有效分析

數(shù)據(jù)分析中的數(shù)據(jù)主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩種，主要通過(guò)報(bào)表、柱形圖和曲線圖等形式顯示這些數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際需要對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)間、測(cè)點(diǎn)和參數(shù)進(jìn)行分析，并生產(chǎn)不同類型的數(shù)據(jù)圖。比如，要想了解某地的壓力變化指標(biāo)，只需要選取相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)并確定時(shí)間段即可獲得這些指標(biāo)。不同的查詢方式的顯示形式也有所不同，如果選取曲線查詢，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成曲線圖，顯示這一時(shí)間區(qū)域內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的壓力變化情況。這具有一定的直觀性，且能使管理人員有效判斷、分析這些參數(shù)指標(biāo)，從而進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。

1.4.3 系統(tǒng)管理功能的多樣化

數(shù)據(jù)的采集和分析系統(tǒng)能滿足不同用戶的多樣化需求，使城市供水調(diào)度系統(tǒng)的管理更具科學(xué)性和有效性，避免交叉管理現(xiàn)象的發(fā)生。該系統(tǒng)的管理功能主要有以下幾項(xiàng)：①能對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，比如，某些儀表的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差后，可通過(guò)后臺(tái)修正這些數(shù)據(jù)；②能發(fā)布相關(guān)的公告和生產(chǎn)指標(biāo)等信息，以便于管理人員或技術(shù)人員參考；③管理人員或技術(shù)人員能通過(guò)分系統(tǒng)瀏覽數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)中的工作人員能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通，從而共享信息，這大大地提升了管理效率；

2、城市供水調(diào)度信息系統(tǒng)架構(gòu)

運(yùn)管中心新系統(tǒng)平臺(tái)采用VMware服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)解決方案，虛擬化技術(shù)的引入大大減少了需要維護(hù)和管理的設(shè)備，如服務(wù)器、交換機(jī)、機(jī)架、網(wǎng)線、UPS、空調(diào)等。原先設(shè)備可以根據(jù)制度進(jìn)行折舊報(bào)廢、或者利舊更新，使得IT管理人員有了更多的選擇。虛擬化可以提高資源利用率，降低硬件采購(gòu)成本，更加節(jié)能和節(jié)省空間，讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心更加靈活。

運(yùn)管中心的虛擬化架構(gòu)，采用了3臺(tái)物理機(jī)服務(wù)器搭建了虛擬化集群，以及一臺(tái)磁盤柜用作集中存儲(chǔ)，所有虛擬機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行管理。隨著虛擬化的不斷應(yīng)用，可以不斷動(dòng)態(tài)地增加虛擬化集群的規(guī)模，搭建更健康的IT體系架構(gòu)?？蛻舳朔矫妫永m(xù)了原先的訪問(wèn)模式，對(duì)于虛擬服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互等操作，等同于原先傳統(tǒng)物理服務(wù)器的的訪問(wèn)模式，不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成任何不利影響。

3、城市供水調(diào)度信息系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

相比之前老的系統(tǒng)相比，城市供水調(diào)度信息系統(tǒng)具有多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

3.1降低總體成本

通過(guò)服務(wù)器整合，控制和減少物理服務(wù)器的數(shù)量，明顯提高每個(gè)物理服務(wù)器及其CPU的資源利用率，從而降低硬件成本。降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，包括數(shù)據(jù)中心空間、機(jī)柜、網(wǎng)線、耗電，制冷和人力等。對(duì)于性能適合的老舊設(shè)備可統(tǒng)一整合使用，避免資源浪費(fèi)。

3.2提高運(yùn)營(yíng)效率

加快新服務(wù)器和應(yīng)用的部署，大大降低服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時(shí)間。主動(dòng)地提前規(guī)劃資源增長(zhǎng)，這樣對(duì)客戶和應(yīng)用的需求響應(yīng)快速。不需要象以前那樣，硬件維護(hù)需要數(shù)天/周的變更管理準(zhǔn)備和數(shù)小時(shí)維護(hù)窗口。

3.3增強(qiáng)工作連續(xù)性

虛擬化自帶的HA或FT功能使您免除雙機(jī)熱備或群集的復(fù)雜部署，也可以用虛擬機(jī)做一個(gè)物理機(jī)上跑的關(guān)鍵應(yīng)用的雙機(jī)熱備，免去了投資相應(yīng)硬件的負(fù)擔(dān)。將所有服務(wù)器作為大的資源統(tǒng)一進(jìn)行管理，并按需進(jìn)行資源調(diào)配。

3.4系統(tǒng)無(wú)縫遷移

通過(guò)虛擬化的P2V轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以很方便的將現(xiàn)有業(yè)務(wù)的物理承載系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)文件，整個(gè)過(guò)程可以不用停頓業(yè)務(wù)，同時(shí)也不會(huì)有數(shù)據(jù)丟失。新建的虛擬架構(gòu)平臺(tái)，將所有虛擬化后的業(yè)務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到新平臺(tái)上，這種遷移只需要拷貝即可，而避免了可能出現(xiàn)的損壞和不可預(yù)期的故障發(fā)生。

3.5備份恢復(fù)更簡(jiǎn)單快速

現(xiàn)在我們選擇備份方式既可以對(duì)VM文件進(jìn)行文件備份，也可以使用備份軟件對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行狀態(tài)備份，還可以利用存儲(chǔ)的快照功能對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行狀態(tài)備份?；謴?fù)一個(gè)系統(tǒng)不再象以前要依次恢復(fù)以前備份的文件集，直接把備份的VM文件重新打開(kāi)就可以了，不需任何復(fù)雜容易出錯(cuò)的步驟，極大節(jié)約了恢復(fù)時(shí)間。

3.6負(fù)載均衡

對(duì)多臺(tái)虛擬服務(wù)器進(jìn)行流量分發(fā)的負(fù)載均衡服務(wù)，可以通過(guò)流量分發(fā)擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)外的服務(wù)能力，通過(guò)消除單點(diǎn)故障提升應(yīng)用系統(tǒng)的可用性。

3.7充分利用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)

可以進(jìn)行集中數(shù)據(jù)備份，并且為這些服務(wù)器和應(yīng)用的以后的容災(zāi)打下基礎(chǔ)同時(shí)，通過(guò)虛擬機(jī)的特有功能和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的有效結(jié)合，提高了這些應(yīng)用的可用性，移動(dòng)性和靈活性。

4、結(jié)束語(yǔ)

城市供水調(diào)度信息系統(tǒng)具有一定的技術(shù)含量，包含了自動(dòng)化技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)充分了解該系統(tǒng)的運(yùn)行知識(shí)，并加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的管理和維護(hù)，從而促進(jìn)城市供水調(diào)度系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁志，厲劍光，侯傳紅.淺談城鎮(zhèn)供水調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)[J].供水技術(shù)，2014（05）.

[2]戈仲夷.淺談城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（01）.

[3]崔建國(guó)，王俊嶺.城市供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，33（03）.

[4]屈鯤.城鎮(zhèn)供水智能化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行效果研究[J].城鎮(zhèn)供水，2015（01）.

[5]尹兆龍，信昆侖，項(xiàng)寧銀.城市供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度現(xiàn)狀與展望研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（01）.

[6]吳斌，湯凱濤.城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（04）.

[7]戚明杰，賴華.城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2014（05）.

作者簡(jiǎn)介：林崚（1975-08），女，大學(xué)，上海城投水務(wù)（集團(tuán)）有限公司運(yùn)行管理中心，主要從事城市自來(lái)水管網(wǎng)水量及水壓的調(diào)度管理工作。