关键词：智慧水务；水务管理；管理平台；平台设计
引言
智慧水务信息化作为智慧城市建设中重要的一环,是体现智慧城市管理信息化水平的标志之一,为城市的发展提供更好的数据支撑,有效的提升了智慧城市建设和城市宜居能力。但近年来,由于水务行业受到传统管理机制与模式的制约,建设很多封闭的管理系统。面对这些客观存在的问题,加快水务行业改革步伐,提升供水企业管理水平,建立标准统一、架构规范、安全可靠的智慧水务信息平台已开始受到全国越来越多的水务行政主管部门高度重视。
1智慧水务平台建设的意义
供水系统是一个规模大、维修保障难度大的复杂工程。传统的供水方法一般受限于自身所固有局限性，在实际投入应用中体现出诸多缺点，如设备综合利用率较低、能源消耗大、供水效率低、安全性差且不方便统一集中管理等。在管理层的信息化建设是促进和带动水务现代化、提升水务行业社会管理和公共服务能力、保障水务可持续发展的必然选择；在智慧城市的大背景下，近年很多城市都提倡智慧水务，而水厂及城市供水是城市智慧水务的重要组成部分。水厂供水的各类设备的控制子系统，如加压站，加药站，临时水厂等，多子系统连成一个整体网络及上层有调控功能的组态软件组成的智能控制系统，是水厂智慧水务系统的基础。智能控制系统其他高层管理系统如SCADA,GIS系统正行数据共享的与协调工作，这就总体组成智慧水厂。水务的智能系统的投入对减小人力资源的投入，提高水质，提高供水系统的应急能力，水厂数据公众化等方面都有积极意义。
2系统总体技术思路
以应用需求为导向,以建设智慧水务管理平台为目标,以云计算、物联网、大数据等核心技术为基础,采用面向服务(SOA)体系,开发基于B/S模式的业务系统,汇聚、融合、挖掘和分析各类生产数据,构建满足用户按需服务的信息系统和数据资源。智慧水务管理平台主要提供3类服务支撑:第一，全面感知水务生产过程,提供综合监控和调度管理服务。第二，建立统一的数据中心,将分散的各水处理厂的生产、运行数据整合、分类成专题或综合数据库,为精细化管理和科学决策提供一致的数据服务。第三，贯通从生产、管理到计划决策的信息通道,消除各生产、管理单元信息孤岛,构建“一中心、二网、三平台”的智慧水务管理平台。“一中心”是指智慧水务处理数据中心;“二网”是指生产现场监控工业网、管理和决策信息网;“三平台”是指监控和生产运行平台、统一管理和指挥平台、政务综合应用平台。
3智慧水务管理平台的设计与架构体系建设
3.1硬件设计
设备ID管理系统中，板级硬件设备是系统设计的核心内容。智慧水务领域的硬件设备多采用电池供电，通常须保持低功耗休眠模式，因此在烧写ID过程中需通过磁杆唤醒设备。设备唤醒后，MCU通过通用异步收发器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,UART）接口与USB转串口设备连接，该转接设备与电脑通过USB连接，从而实现MCU与电脑烧写软件之间的通信，进而可实现两者之间的协议及数据交换。考虑到很多设备采用的MCU资源有限，且后期有可能需要升级软件，所以将设备ID信息存储在外部FLASH可使系统具备更高的兼容性。
3.2软件设计
首先，先进的云计算架构,提供动态资源管理、按需分配的基础环境。云计算融合了分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储以及虚拟化技术,整合了信息系统基础环境资源、平台资源和应用资源,按需提供可度量的服务。其次，广泛应用物联网技术,构建感知水务生产的智慧网络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依托物联网工程技术研究中心雄厚的研发力量和技术成果,采用西安航天自动化股份有限公司自主研发的传感器、智能仪器仪表、总线、RTU及物联网网关,全面、实时感知、传输水处理生产过程和环境状况,包括流量、液位、水质、电量及设备的运行状态,并与SCADA结合,实现生产可视、过程可控、远程可管的智能化管控平台。另外，企业级数据服务总线将异构数据整合成统一的数据中心。数据中心采用开源的企业服务总线,通过裁剪、优化和完善,使之成为连接异构数据源的消息网络,从而建立统一的数据中心,数据中心以WebService方式构筑数据服务平台,提供各类业务应用服务,建立跨平台、跨业务、跨组织的统一服务标准,消除部门间独立业务系统之间的信息鸿沟,实现集团/企业级数据共享和服务。
3.3基于GIS技术的智慧水务平台建设
基于GIS技术智慧水务信息平台以“业务整合、互联互通、业务协作、融合共享、智能决策”为建设理念,针对区域内管网系统、DMA分区计量系统、压力监测系统、水质监测系统、自来水厂生产管理系统、污水厂生产管理系统等,构建统一智慧水务平台,实时采集、分析各种生产运行数据,实现智能的生产运行调度与管理。以Web服务等形式,将数据、生产过程信息覆盖至系统内任何一个角落,从数据的监测、采集到数据的传输、存储,再到数据的处理分析,利用结果进行生产管理和辅助决策等,便于科学快捷地管理水务系统中的各个环节,提升水务管理和服务的水平,使数据展示实现智能化,协助全体生产管理人员实时了解、分析、控制生产流程中任一环节,使生产过程不断完善、管理水平不断提高,从而达到“智慧”的目标。
3.4业务流程
首先用户通过烧写软件选择相应的产品参数（如产品线、设备类型等）。然后选择从服务器获取ID号段，服务器收到获取命令后从数据库提取未被使用的ID号段并下发到用户端，同时将这些号段锁定，防止重复下发。用户端获取成功后即可选择烧写设备ID号，设备收到烧写命令后对ID号进行鉴别，若设备本身无ID号且设备类型一致，则将该ID烧写到外部FLASH，并返回成功应答码，若失败（如设备ID已存在、设备类型不对、设置失败等）则返回不同应答码。当批量生产结束后，选择上传序列，将已烧写与未烧写的ID号段回传至服务器数据库，做相应的删除与释放工作，从而实现ID号段的统一管理与资源最大化。
4系统的功能设计的实现
首先，整合各种水务相关数据,建立业务流、数据流的相互关系,依托GIS平台和可视化工具进行数据融合、展示,为生产、管理人员提供现场监管、业务执行、统计分析和决策模型等信息化工具，可视化展示了对污水预处理流程的监控。其次，提供全方位、全寿命的设备管理工具,可跟踪设备计划、采购、验收、入库、出库、安装、运行、检修、报废等过程,确保日常的维护保养工作按时、有效地进行,通过设备管理及时发现设备故障并进行处理,确保生产可持续性,使企业运营更顺畅。另外，系统具备自动故障报警和生成工单功能,员工能动态地响应生产、抢修、维护指令,提高了工作效率。通过大数据分析,系统能给出设备故障类型、故障位置等综合故障信息,帮助管理人员合理安排检修计划和预判故障。同时，远程控制技术可实现无人值守和生产自动化,基于低功耗、远距离无线传输技术构建的水务物联网,推动了生产和运营的智能化,带动了智慧水务产业链的发展。
结语
城市智慧水务能够有效提升社会水资源利用效率,减少资源浪费,这对于当下愈演愈烈的环境-资源危机意义非凡。智慧水务平台建设作为城市智慧水务系统中重要的终端,对城市智慧水务系统影响可谓是全方位的。
参考文献
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论文作者:陈命强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
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