山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水框架構(gòu)想

龍斌 張翔 楊昌世 田杰

摘 要：隨著我國智慧城市試點城市不斷增加，目前，各級水務(wù)部門也都積極推動智慧水務(wù)建設(shè)，但基本上都是人口密集、基礎(chǔ)設(shè)施較為完善的城區(qū)，而人口居住較為分散和山區(qū)碎片化地形的村鎮(zhèn)，基本沒有開展智慧水務(wù)建設(shè)。隨著GPRS/4G/5G、無線通信、云計算等現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，實現(xiàn)村鎮(zhèn)智慧給水系統(tǒng)成為可能。本文對山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水框架提出構(gòu)想，為山區(qū)村鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧給水;山區(qū)村鎮(zhèn);框架

中圖分類號：TV21-39文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）16-0088-03

Abstract： With the increasing number of pilot cities of smart cities in China， at present， water departments at all levels are actively promoting the construction of smart water services， but they are basically densely populated urban areas with relatively perfect infrastructure， while villages and towns with relatively dispersed population and fragmented terrain in mountainous areas have not carried out the construction of smart water services. With the rapid development of GPRS/4G/5G， wireless communication， cloud computing and other modern technologies， it is possible to realize intelligent water supply system in villages and towns. In this paper， the idea of intelligent water supply framework for mountain villages and towns was put forward， which could provide reference for the development of water affairs in mountain villages and towns.

Keywords： intelligent water supply;mountain villages and towns;framework

隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算等信息技術(shù)的迅速發(fā)展及應(yīng)用，信息化發(fā)展面臨著重大變革。2008年，美國IBM公司提出了“智慧地球”的理念，隨后智慧城市的理念在全球范圍內(nèi)得到普遍認同。2012年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動智慧城市試點工作;2015年發(fā)布的《關(guān)于公布國家智慧城市2014年度試點名單的通知》啟動了我國部分地區(qū)智慧城市建設(shè)。水務(wù)系統(tǒng)作為城市功能的主要公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，是智慧城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，所以智慧水務(wù)也得到了積極規(guī)劃和推進。智慧水務(wù)能促進水務(wù)部門對給水、排水、水處理及再生回用全過程的精細化監(jiān)管，實現(xiàn)水資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置、有效保護及高效利用[1]。村鎮(zhèn)和城市智慧水務(wù)有相似之處，更有不同點。受資金、技術(shù)和山區(qū)地形條件的限制，村鎮(zhèn)智慧水務(wù)及智慧給水的規(guī)劃和推進相對滯緩。GPRS/4G/5G、無線通信、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為實現(xiàn)村鎮(zhèn)智慧給水系統(tǒng)的構(gòu)建提供了條件。本文主要對山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水框架提出一種構(gòu)想。

1 水務(wù)信息化現(xiàn)狀

為了積極配合智慧城市的建設(shè)，各級水務(wù)部門積極推動智慧水務(wù)平臺建設(shè)。但目前，智慧水務(wù)基本上都是建立在城鎮(zhèn)成熟或較為成熟的基礎(chǔ)水管網(wǎng)及信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，以及終端設(shè)備較為集中、水務(wù)信息的采集和傳輸都比較方便的地方[2]。對于人口較為分散和山區(qū)碎片化地形環(huán)境，水務(wù)信息化建設(shè)基本還未展開，各種水務(wù)信息都為原始狀態(tài)，如村鎮(zhèn)供水系統(tǒng)的取水端無水量計量設(shè)施，用戶終端也無水量計量設(shè)施，從水源到用戶終端的管網(wǎng)無任何監(jiān)測設(shè)施及手段，當管網(wǎng)漏損嚴重時，也無有效的判斷方法和處理措施，水質(zhì)、水量安全無法保證，村鎮(zhèn)水務(wù)基本處于無信息化狀態(tài)。

2 山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水的目標

基于數(shù)據(jù)采集傳輸儀、有限（無線）網(wǎng)絡(luò)和水質(zhì)水壓等在線智能終端監(jiān)測設(shè)備，實時感知供水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機整合水務(wù)管理部門，形成“水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”，對海量水務(wù)數(shù)據(jù)進行分析與處理，做出相應(yīng)的處理結(jié)果輔助決策建議，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務(wù)系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，從而達到給水的“智慧”狀態(tài)[3-5]。

3 山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水總體框架

山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水就是要建立一種綜合性、智能化，符合智慧地球、智慧城市特點的給水系統(tǒng)，從而實現(xiàn)智慧給水的智能化，確保水資源有效利用的條件下，保障村民用水質(zhì)量和用水安全[6，7]。本文構(gòu)想的山區(qū)村鎮(zhèn)智慧給水框架如圖1所示。

3.1 信息采集層

信息采集層是智慧給水系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，主要功能是實現(xiàn)對給水基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的實時采集，如源水水量、水質(zhì)、水壓、區(qū)間管道漏損、泵站監(jiān)控、水廠監(jiān)控、用戶端水量和用戶端水壓等信息。信息采集層主要由終端智能感知設(shè)備與測控設(shè)備組成的數(shù)據(jù)采集傳輸儀。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)層

基于GPRS/4G/5G無線通信、有線通信、互聯(lián)網(wǎng)和云計算等現(xiàn)代通信技術(shù)，合理規(guī)劃，建立智慧給水信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)高效、安全的信息傳輸體系。

3.3 數(shù)據(jù)資源管理層

數(shù)據(jù)資源管理層主要用于完成水務(wù)數(shù)據(jù)存儲和管理，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源整合，避免或減少工程重復(fù)建設(shè)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重復(fù)收集，降低工程成本和數(shù)據(jù)管理成本，通過數(shù)據(jù)資源的整合，確保數(shù)據(jù)資料的完整性和一致性，為智慧給水應(yīng)用和智慧城市提供標準化數(shù)據(jù)信息資源。數(shù)據(jù)資源管理層由基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫、綜合服務(wù)平臺等組成。其中，基礎(chǔ)設(shè)施包括云計算資源管理系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)等各類軟硬件設(shè)施;數(shù)據(jù)庫包含水務(wù)數(shù)據(jù)庫如水量、水質(zhì)、水壓等相關(guān)數(shù)據(jù)，用于進行水務(wù)數(shù)據(jù)整合，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐;綜合服務(wù)平臺將各種水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與各自數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)起來，進行數(shù)據(jù)的深度挖掘、分析和處理，為水務(wù)業(yè)務(wù)的精細化、科學(xué)化管理提供支撐[8]。

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用與交換層

數(shù)據(jù)應(yīng)用與交換層是連接數(shù)據(jù)資料和業(yè)務(wù)應(yīng)用及用戶的紐帶，是實現(xiàn)給水數(shù)據(jù)信息資源的共享和分析應(yīng)用的通道，為應(yīng)用系統(tǒng)及外部環(huán)境進行信息交換、傳輸和共享。

3.5 用戶及對象

系統(tǒng)與政務(wù)部門、水務(wù)管理部門、社會及公眾民生服務(wù)窗口的對外接口，提供智能給水、用水和調(diào)配水的先進、高效、智能的技術(shù)服務(wù)平臺。相關(guān)行政管理人員、水務(wù)管理者、業(yè)務(wù)操作人員通過各授權(quán)窗口，可以及時、準確、高效地履行管理職責(zé)，同時對管理效益進行動態(tài)分析，便于制定更加人性化的服務(wù)制度體系。公共信息門戶具備水務(wù)信息公開、信息查詢、政策咨詢、行政審批等功能，用戶或公眾可以利用互聯(lián)網(wǎng)或移動終端對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行查詢，并結(jié)合自身實際情況定制有關(guān)涉水相關(guān)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)水務(wù)服務(wù)一體化、便捷化和人性化。

4 結(jié)語

新一代通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)和云計算等新技術(shù)和新應(yīng)用，隨著智慧地球概念的提出，推動整個信息產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展。智慧水務(wù)融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、有線及無線通信技術(shù)等多種先進技術(shù)，提高了智慧水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，提升了水務(wù)建設(shè)現(xiàn)代化目標的實現(xiàn)。特別在山區(qū)村鎮(zhèn)人口居住較為分散和山區(qū)碎片化地形環(huán)境下，采用有線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將大大提升工程造價，而新一代的無線通信技術(shù)為山區(qū)碎片化地形環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)信號成為一種可能，建設(shè)山區(qū)村鎮(zhèn)智慧水務(wù)及智慧給水也將成為一種可能。

參考文獻：

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