关键词：水质；污染源；自动检测系统；数据质量；保障措施
引言
在城市供排水管网中，由于管道破损、安装工程、管材老化、工程质量、水箱检修不到位等问题，都将导致水质下降。长期饮用不合格的水将会导致多种不明疾病发生，如癌症、氟斑牙、氟骨病、新生儿畸形、智障等。2007年7月1日，强制性国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006?更是对13项生活饮用水卫生检查做出严格要求。因此，在当下自动化技术及智能化技术快速发展的背景下，加大水质污染源自动检测系统研究对提高城市供水质量及人们的身体健康具有非常重要的意义。
1管网水压控制处理
本文研究的系统是运用基于云计算与远程网络监控的智慧平台系统，远程调控水压，并配合智能传感器分布系统，检测泄漏点与水质实时参数，有效防止水管泄露事件与水质污染事件的发生。研究供水管网运行状态和压力实时监测，基于对供水管网监测系统、水力模型、管网动态模拟、用水量预测、离在线智能调度决策、调度决策评估以及GIS、SCADA系统等进行系统集成与无缝连接，基于云计算建立面向复杂供水管网的智能管控平台。采用集群技术、虚拟化技术、分布式技术等，进行数据资源的调度与分配，对节点云的分散数据库进行元数据收集与整理。利用智能的云计算平台对水管压力进行在线调节。
构建与实际供水管网等效的物理模型，在物理模型与实际管控参数等效的前提下，计算主要指标间的关系，从理论上讲，管网原型与物理模型中水流受到的所有作用力都相似，才能达到模拟实验的要求，所以模型试验中把实际问题简化，选择作用于官网水流的主导作用力。利用Amazon共有云平台服务，搭建系统内部的远程控制中心，实行全方位网络监控体系。应用文献分析和专家调研法，分析智能制造技术含量高、智力密集等特性，深入分析从用户识别到用户需求的形成过程，以及用户需求的特点、分类和影响因素等；借鉴现代服务四维分类法，应用粗糙集理论，综合考虑用户需求的地域分布、变化规律和随机性等方面，分类服务需求，建立服务特性指标的二维坐标，系统构建分类服务特性库。然后，分别建立服务特性模糊函数和用户需求模糊函数，确定服务特性指标的隶属度，构建定性与定量描述的服务特性与用户需求指标库。采用基于知识的模式生成方法，构建服务特性分析的关键特性指标库；借鉴数据挖掘技术中的数据立方体思想，将影响服务组合产生的服务分类、服务特性、用户需求指标和企业技术指标等作为立方体的各个维度引入到模型中，定义和分解各个维度的分析任务粒度，系统建立高端产品个性化定制模块的概念模型，实现高效并行分析，发现和产生新的服务组合方案集。
城市供水管网存在由管道检修、管道腐蚀、管道渗入、消毒副产物等影响供水水质的问题，同时管网分布复杂、范围广，输水过程长，期间可能发生复杂的物理、化学及生物变化。供水管网水质监测关乎百姓安全用水。因此，在优化布置水质监测点的基础上，建立供水管网水质模型。对供水管网水质模型进行水质模拟，建立管网水质变化动态图谱，全面获取管网中水质的时空分布状况，从而进行供水管网水质的监测。实现数字管网与允许哦那个状态可视化，基于SCADA系统、3S（GPS、GIS、RS）系统数据、管网参数以及各类测点运行状态数据，标准化管网数据结构，构建数字化管网。利用数据可视化技术，建立等水压线图、漏水点分布图、爆管点分布图、水质/水压监测点分布图，实现供水二维、三维地图的可视化，设计定义用于供水管网智能管控的“虚拟水厂”结构和功能，研究提出独立型和整合型等不同类型的虚拟水厂总体架构和功能模块。用水量预测：城市用水包括居民生活用水，工矿企业的生产用水，公用事业用水及其它方面用水。无论哪一种用水，用水量是变化的，具有一定的随机性。生活用水量与生活习惯、季节、气候、生活住房设施、社会生产活动等因素有关；工业企业用水量则与不同时期的生产性质、生产工艺、生产设备及企业发展状况等因素有关。不同地域和城市，因其城市居民的多少、经济发展规模、地理位置、自然条件等诸多因素，用水量变化相差较大。研究建立用水量预测模型。
国家行业标准CJJ92-2002《城市供水管网漏损控制及评定标准》对供排水管网智慧管控系统有如下技术规范：1）当管网压力超过服务压力过高时，用调节阀门等方法，适当降低管网压力，以减少漏水量。2）城市供水企业出厂水计量工作，应符合《城镇供水水量计量仪表的配备和管理通则》(CJ/T3019)的规定。根据上述技术规范，本项目的自动控制系统设计时主要从基于云平台计算远程调控水管网压力的最优化以及保证系统稳定运行前提下，出水量最小化为原则进行考虑。
2水质污染事件的智能监测
构建动态数据采集组件，水质在线监测组件，故障排查及诊断组件。利用改进型高精度分类算法FU-SVM和FU-SVM+对采集到的谁知样本进行分类运算，将每个水质单体样本赋予类标签，利用高低维度空间转换进行非线性分类运算处理，并将数据集进行高维空间分类间隔最大化处理，达到有效分类的目的，并最终预测新进样本类标签，从而预测新样本的污染物事件发生与否。
整个处理流程如下图1所示：
3本系统研究的经济效益及社会效益
3.1经济效益分析
城市供排水管网智慧管控系统的研发成功并将其投入产业化生产，将会给烟台开发区乃至全市、全省带来巨大的经济效益，目前，我国的城市处于现代化建设中，但随着城市快速发展，地下管道建设规模不足、管理水平不高、以及管道结构复杂等问题，城市供水泄露的现象越来越严重。智慧管控系统可以很好的解决城市供排水管网泄露和水质污染问题，将其投入产业化生产不仅能通过销售直接获取巨大经济效益，同时也很好的解决了泄露造成的浪费问题，让该区域间接获益。在广大的发展中国家，由于技术不先进，供排水泄露一直难以解决，迫切需要先进的智慧管控技术来帮其解决这个问题，本产品将会因此打开国际市场。直接经济效益，按公司规划，预计年产系统200套，实现销售收入5亿元，实现利税6500万元。同时该产品的问世将有力带动烟台乃至整个山东半岛供排水以及检测技术行业的发展。
3.2社会效益分析
城市供排水管网智慧管控系统是避免管道泄漏，防止污水泄漏污染的一种先进系统。我国作为一个用水大国，必须要拥有自己知识产权的城市供排水防泄漏系统，否则我国在城市供排水行业将不得不面对发达国家的技术垄断，高价购买国外的系统进行安装。同时，我国具有自己知识产权的智慧管控系统研制成功，不仅是保护环境免收污水泄漏污染需要，同时也是节约水资源，符合可持续的发展观。同时，就其产业前景来说，对烟台乃至中国的供排水行业的发展都有提升，为改善中国巨大的水资源浪费现象做出贡献，将产生显著的经济和社会效益。产品开发投产后，利用当地的人力和资源，将带动周边经济结构转型升级，就整个产业链来说可提供200-500个就业岗位。
参考文献
[1]石敬华,陈林,王增国.污染源自动监测数据质量影响因素分析及技术保证措施研究[J].石油化工安全环保技术,2016,32(5):70-74.
[2]栾辉,邹诚诚,马琳.水污染源在线监测系统的质量保证与质量控制[J].油气田环境保护,v.25;No.108(5):72-74+77+97.
论文作者:孙晓娜
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：管网论文; 水质论文; 系统论文; 用水量论文; 技术论文; 模型论文; 数据论文; 《科学与技术》2019年第15期论文;