智慧水務(wù)信息化系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐

時(shí)芝曼

摘?要：就當(dāng)前世界發(fā)展的形勢來講，信息化是目前的一大潮流，信息化目前已經(jīng)融入各行各業(yè)，水務(wù)系統(tǒng)也逐漸地引入了信息化建設(shè)。信息化系統(tǒng)建設(shè)在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展方面有著一定的影響作用，它不僅僅有利于小康社會(huì)的建設(shè)，更是國家目前所迫切需要的選擇。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù)信息化系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐

前言：在城市的建設(shè)過程中，智慧水務(wù)信息化是十分重要的，它不僅僅在一定程度上體現(xiàn)了城市的發(fā)展程度，更是城市信息化水平的象征。智慧水務(wù)信息化在城市的大數(shù)據(jù)管理上提供了一定的支持，同時(shí)它也提升了居民的生活水平，提高了城市的宜居程度?？偠灾?，智慧水務(wù)信息化是發(fā)展的必然選擇。

一、智慧水務(wù)建設(shè)現(xiàn)狀

智慧水務(wù)在從前是聞所未聞的，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，我國科技不斷進(jìn)步，智慧水務(wù)出現(xiàn)在了人們的視野當(dāng)中，我們不得不感嘆科技的進(jìn)步之快。在科技人員的不斷努力之下，智慧水務(wù)信息化經(jīng)歷了從無到有的演變，而在科技人員不斷完善和改革的過程中，智慧水務(wù)的覆蓋面越來越廣泛。智慧水務(wù)的建設(shè)促進(jìn)了社會(huì)多元化的發(fā)展，它使水務(wù)管理更加方便和直觀，這不僅僅為居民提供了更方便的生活，也為系統(tǒng)管理人員節(jié)省了不少的精力和時(shí)間。智慧水務(wù)從初級(jí)階段不斷完善和升級(jí)，現(xiàn)在已經(jīng)基本穩(wěn)定。在發(fā)展初期，智慧水務(wù)的運(yùn)作方式是將傳統(tǒng)的管理模式改變?yōu)橛?jì)算機(jī)管理，這一改變的跨度無疑是巨大的。隨著智慧水務(wù)的發(fā)展，技術(shù)人員將管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，不僅僅開設(shè)了網(wǎng)頁服務(wù)平臺(tái)，更是研發(fā)了手機(jī)移動(dòng)端。這一舉措打破了信息之間的孤立性，使各個(gè)區(qū)域的信息都能夠相互交流，成功地實(shí)現(xiàn)了資源數(shù)據(jù)共享。智慧水務(wù)的成長是肉眼可見的，技術(shù)人員緊跟時(shí)代的腳步，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)來改善服務(wù)，不僅使信息安全可靠，還有利于信息的查看和提取。

二、智慧水務(wù)信息化系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐

2.1 “智慧水務(wù)”專題應(yīng)用場景。（1）監(jiān)控點(diǎn)優(yōu)化布置。目標(biāo)函數(shù)為監(jiān)控點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用與“能觀性”指標(biāo)的平衡，可進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算，尋找最優(yōu)。（2）（水文、水力、水質(zhì)）模型參數(shù)估計(jì)、優(yōu)化與在線模擬。目標(biāo)函數(shù)為模型計(jì)算值與監(jiān)測值“距離”最小，或者可以認(rèn)為是一個(gè)背景場（模型計(jì)算量）與觀測場的數(shù)據(jù)同化問題。（3）給水管網(wǎng)漏損監(jiān)控與分析。漏爆管預(yù)警預(yù)報(bào)，定位與特征分析，可能性分析等，估算和預(yù)測高可能性發(fā)生爆漏的管線空間位置和水量，供現(xiàn)場調(diào)查人員參考。（4）防汛排澇應(yīng)急系統(tǒng)。最優(yōu)化應(yīng)急預(yù)案，預(yù)降城市（天然）水體水位，應(yīng)急泄水通道建設(shè)，應(yīng)急響應(yīng)與流程管理等。（5）排水管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)。最優(yōu)化截流方案，確保污水廠進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，優(yōu)化防洪、排澇、截污預(yù)案等。（6）管網(wǎng)新建、改擴(kuò)建、壓力區(qū)塊建設(shè)等優(yōu)化設(shè)計(jì)。目標(biāo)函數(shù)為管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行綜合費(fèi)用最低，約束條件為滿足用戶規(guī)劃用水需求，決策變量為管線管徑組合等。（7）供水管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度。目標(biāo)函數(shù)為管網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用最低，約束條件為管網(wǎng)運(yùn)行安全性和保障供水，決策變量為各泵站開車臺(tái)時(shí)（或各泵站出流流量和提升壓力），變量則為管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)或管網(wǎng)主控點(diǎn)壓力。（8）管網(wǎng)加氯時(shí)程優(yōu)化。目標(biāo)函數(shù)為控制消毒劑副產(chǎn)物，消毒費(fèi)用總量最低。決策變量為各消毒站點(diǎn)消毒劑量時(shí)程變化。

2.2 基于“智慧水務(wù)” 平臺(tái)的供水管網(wǎng)漏損控制實(shí)踐。供水管網(wǎng)漏損控制需解決以下問題：① 漏損地點(diǎn)，即漏損水量空間分布;② 漏損時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)新增漏損并采取干預(yù)措施消減漏損水平;③ 漏損性質(zhì)與特征，即漏損水平估計(jì)，表觀漏損與物理漏損水量，占比，可消減漏損水平等;④ 經(jīng)濟(jì)分析與干預(yù)輔助決策。計(jì)算經(jīng)濟(jì)漏損水平，干預(yù)費(fèi)用、收益費(fèi)用及回報(bào)周期，最優(yōu)干預(yù)方法選擇，如：管線修復(fù)、控壓減漏、管線檢漏與修復(fù)等。為解決以上問題，漏損控制實(shí)踐工作內(nèi)容包括：（1）多級(jí)DMA 區(qū)塊規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)，水量審計(jì)與水平衡分析，確定各（級(jí)）區(qū)塊漏損水平，對(duì)漏損嚴(yán)重區(qū)塊進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控與干預(yù)，消減和控制漏損水平。（2）大數(shù)據(jù)綜合分析，包括：賬務(wù)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)傳表與數(shù)據(jù)、管網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)綜合分析，確認(rèn)管網(wǎng)資產(chǎn)情況（管齡、管材、管長等）、運(yùn)行情況（壓力與水量空間分布等）、維護(hù)情況（漏爆管水量、頻次等）、用水特征（大用戶水量，用戶類型、水量與分布特征等）。（3）管網(wǎng)水力模型建設(shè)與管網(wǎng)運(yùn)行方案分析，包括：管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度與降壓控漏，DMA 區(qū)塊建設(shè)方案優(yōu)化等。（4）管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，包括遠(yuǎn)傳大用戶表系統(tǒng)，流量儀與遠(yuǎn)傳水表（校核表）系統(tǒng)等，實(shí)時(shí)監(jiān)控大用戶與多級(jí)區(qū)塊的供水情況以及管網(wǎng)運(yùn)行情況，對(duì)異常情況進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。（5）漏損控制管理平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)。該平臺(tái)整合多源數(shù)據(jù)，對(duì)漏損情況進(jìn)行分析，對(duì)漏損干預(yù)實(shí)行全流程管理。主要功能模塊包括：實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析與預(yù)報(bào)警、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、異常管理。（6）最優(yōu)漏損干預(yù)實(shí)踐，包括現(xiàn)場干預(yù)方法，手段（檢漏、探漏、修復(fù)、管線改造）等。

2.3 基于“智慧水務(wù)”平臺(tái)的供水管網(wǎng)運(yùn)行科學(xué)調(diào)度實(shí)踐。供水管網(wǎng)運(yùn)行科學(xué)調(diào)度采用計(jì)算機(jī)及信息化技術(shù)，采集和管理供水管網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)，判斷管網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測調(diào)度周期內(nèi)管網(wǎng)用水量及壓力等因素的變化情況，生成供水管網(wǎng)調(diào)度決策方案，并對(duì)整個(gè)調(diào)度過程進(jìn)行監(jiān)測和管理?？茖W(xué)調(diào)度主要作用包括以下3 點(diǎn)：① 供水運(yùn)行過程監(jiān)控，分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)輸配水過程中的異常情況，發(fā)出預(yù)警、預(yù)報(bào)信息，根據(jù)監(jiān)控信息判斷供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài);② 調(diào)度管理，對(duì)調(diào)度進(jìn)行流程化管理并處理應(yīng)急工況，在需要的情況下，可回溯歷史調(diào)度過程和管網(wǎng)運(yùn)行過程，發(fā)現(xiàn)問題和癥結(jié)，并做出分析和改進(jìn);③ 管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度，水量預(yù)測，基于管網(wǎng)水力模型分析的計(jì)算機(jī)優(yōu)化調(diào)度決策策略，生成優(yōu)化調(diào)度方案等?；A(chǔ)功能包括以下5 點(diǎn)：① 數(shù)據(jù)采集、處理和分析，將管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集并保存到調(diào)度數(shù)據(jù)中心，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和展示;② 調(diào)度業(yè)務(wù)管理，包括調(diào)度相關(guān)工作和職責(zé)管理，調(diào)度指令操作與管理，調(diào)度預(yù)案管理，調(diào)度日志，調(diào)度計(jì)劃生成，調(diào)度報(bào)表匯總等;③ 調(diào)度方案編制，在預(yù)計(jì)供水量的基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)供水設(shè)施運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行安排與方案編制;④ 應(yīng)急調(diào)度，其包括計(jì)劃性應(yīng)急調(diào)度和突發(fā)性應(yīng)急調(diào)度，內(nèi)容有應(yīng)急流程管理和應(yīng)急時(shí)管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度等;⑤ 展示和表現(xiàn)，各類數(shù)據(jù)和信息可用多種方式交互展示和表現(xiàn)，包括空間地理、分析圖表、匯總報(bào)表、多媒體動(dòng)畫等，可用計(jì)算機(jī)屏幕、投影、大屏、手持終端等多種手段展現(xiàn)。高級(jí)功能包括以下3 點(diǎn)：① 管網(wǎng)調(diào)度水力模型，其可作為供水調(diào)度高級(jí)功能的基礎(chǔ)設(shè)施和調(diào)度方案分析工具;② 智能預(yù)警報(bào)警，基于供水調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用時(shí)間序列分析、概率密度分布分析、相關(guān)性分析、貝葉斯統(tǒng)計(jì)等方法，進(jìn)行智能預(yù)警報(bào)警，智能預(yù)警報(bào)警內(nèi)容包括供水管網(wǎng)服務(wù)壓力、管道爆裂可能性、廠站異常運(yùn)行等;③ 優(yōu)化調(diào)度輔助決策，優(yōu)化調(diào)度輔助決策功能包括供水管網(wǎng)調(diào)度數(shù)學(xué)模型應(yīng)用、水量預(yù)測、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度決策等。

結(jié)束語：

總而言之，智慧水務(wù)管理系統(tǒng)是利國利民的一個(gè)重要研究成果，它提升了我國的經(jīng)濟(jì)效益，更貫徹了為民服務(wù)的原則，在未來的發(fā)展過程中，只要不斷改進(jìn)和吸取經(jīng)驗(yàn)，就能夠建設(shè)出全面的智慧水務(wù)管理系統(tǒng)，不管是對(duì)國家經(jīng)濟(jì)還是對(duì)人民的生活都有良好的促進(jìn)作用。

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