智慧水務平臺整體建設方案(完整版)

智慧水務整體解決方案一、概述

將漏損控制在合理的范圍內(nèi)是城市供水企業(yè)特別關注的問題，據(jù)統(tǒng)計城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的漏損率普遍在15～20％，其中有相當一部分城市供水系統(tǒng)的實際漏損率在20％以上。管網(wǎng)的泄漏不僅造成水資源的浪費，直接影響供水企業(yè)的經(jīng)濟效益，開展供水管網(wǎng)的分區(qū)裝表計量技術并采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供水設施，形成城市水務互聯(lián)網(wǎng)，將大量水務信息進行及時分析和處理，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務流程已經(jīng)成為供水企業(yè)的發(fā)展方向。二、系統(tǒng)架構

1：控制及測量傳感器層

通過電磁式水表、電磁流量計及壓力變送器等采集終端和無線網(wǎng)絡在線實時感知城市供水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，建立完整的供水管網(wǎng)技術檔案和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)實時采集和監(jiān)控，最終實現(xiàn)漏損控制。2：數(shù)據(jù)采集顯示層現(xiàn)場工程可根據(jù)確定的傳感器，選擇上海輝度Modbus-RTU總線采集控制IO卡，同時根據(jù)智慧監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場要求，可以選配多臺現(xiàn)場顯示人機界面，如：WTH207A(ARM9內(nèi)核7寸人機界面)，WTH407A(工業(yè)7寸安卓人機界面)用于采集數(shù)據(jù)顯示及用戶信息輸入?，F(xiàn)場設備的每個傳感器都可以直接連接到WTD系列采集控制IO卡，實時快速采集控制每個對象數(shù)據(jù)，然后所有的WTD產(chǎn)品通過標準的RS485通信接口，利用Modbus-RTU總線通信協(xié)議與WTH207A/WTH407A人機界面進行數(shù)據(jù)交互。

3：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡層

通信網(wǎng)絡層由各種網(wǎng)絡方式負責把人機界面采集到的各個變電站數(shù)據(jù)傳遞到云平臺，同時也會根據(jù)云平臺的指令傳遞及控制現(xiàn)場人機界面或采集控制卡，從而采集控制所有的感知層傳感器。網(wǎng)絡通信方式有：有線以太網(wǎng)、2G/GPRS、3G、4G、ROLA、NBIOT等。

本系統(tǒng)由于現(xiàn)場端只涉及水務參數(shù)的采集及控制，不涉及音頻視頻等傳輸，所以使用了2G網(wǎng)絡通信方式。

若現(xiàn)場采集控制端不需要顯示功能或人機交互輸入功能，也可以選擇不安裝WTH207A/WTH407A人機界面，直接使用上海輝度WTD934G或WTD936G智能云網(wǎng)關產(chǎn)品，輝度的智能網(wǎng)關專門針對智慧水務監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場端已經(jīng)安裝上海輝度非無線采集產(chǎn)品或已經(jīng)安裝了其他廠家的采集器從而推出的數(shù)據(jù)智能通信轉換器，把現(xiàn)場的采集數(shù)據(jù)傳到云端服務器，其通用性強，能夠接入西門子、施耐德、歐姆龍、三菱等國內(nèi)外PLC或采集控制器，具有斷點續(xù)傳功能，確保數(shù)據(jù)完整性。

4.云平臺及數(shù)據(jù)庫

云平臺層是應用層基礎平臺，是水務在線監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口。采集數(shù)據(jù)實時上傳之本地分析管理數(shù)據(jù)庫，水務在線監(jiān)控云平臺與數(shù)據(jù)庫對接，可根據(jù)監(jiān)控點數(shù)量及監(jiān)控點的傳感器，靈活配置實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報表、統(tǒng)計分析、實時報警、維護提醒，同時可將報警信息推送到相關人手機短信或手機微信中。

三、功能介紹參數(shù)實時監(jiān)測：24小時實時在線連續(xù)采集監(jiān)測傳感器及控制器數(shù)據(jù)。參數(shù)歷史數(shù)據(jù)：可對水務參數(shù)數(shù)據(jù)進行保存，隨時可以查閱和分析歷史數(shù)據(jù)。參數(shù)實時報警：對于設定超標限值的參數(shù)會及時報警，以手機短信或微信方式，包括溫度報警、壓力報警及維修提醒。

參數(shù)統(tǒng)計分析：對于參數(shù)數(shù)據(jù)可做日月年報表，可做統(tǒng)計分析，對標參考等分析。

參數(shù)web監(jiān)控：管理人員在任何平臺通過瀏覽器登錄系統(tǒng)，就能方便監(jiān)控操作。

參數(shù)手機監(jiān)測：管理人員也能通過微信方式登錄平臺，隨時隨地監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)。DMA分區(qū)管理：DMA基礎管理，DMA分區(qū)管理能進行DMA區(qū)域的添加和管理，每一個DMA區(qū)域都能進行出水表和入水表的配置；DMA區(qū)域監(jiān)控，將DMA區(qū)域以直觀地顯示其出水量、入水量以及產(chǎn)出比；DMA小流量監(jiān)控，DMA區(qū)域的每個子表在這個時間區(qū)段內(nèi)，瞬時壓力、流量，流量、壓力最大最小值，以曲線圖顯示瞬時流量、壓力數(shù)據(jù)，柱狀圖來顯示累計的流量。

一、概述

將漏損控制在合理的范圍內(nèi)是城市供水企業(yè)特別關注的問題，據(jù)統(tǒng)計城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的漏損率普遍在15～20％，其中有相當一部分城市供水系統(tǒng)的實際漏損率在20％以上。管網(wǎng)的泄漏不僅造成水資源的浪費，直接影響供水企業(yè)的經(jīng)濟效益，開展供水管網(wǎng)的分區(qū)裝表計量技術并采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供水設施，形成城市水務互聯(lián)網(wǎng)，將大量水務信息進行及時分析和處理，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務流程已經(jīng)成為供水企業(yè)的發(fā)展方向。二、系統(tǒng)架構

1：控制及測量傳感器層

通過電磁式水表、電磁流量計及壓力變送器等采集終端和無線網(wǎng)絡在線實時感知城市供水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，建立完整的供水管網(wǎng)技術檔案和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)實時采集和監(jiān)控，最終實現(xiàn)漏損控制。2：數(shù)據(jù)采集顯示層現(xiàn)場工程可根據(jù)確定的傳感器，選擇上海輝度Modbus-RTU總線采集控制IO卡，同時根據(jù)智慧監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場要求，可以選配多臺現(xiàn)場顯示人機界面，如：WTH207A(ARM9內(nèi)核7寸人機界面)，WTH407A(工業(yè)7寸安卓人機界面)用于采集數(shù)據(jù)顯示及用戶信息輸入?，F(xiàn)場設備的每個傳感器都可以直接連接到WTD系列采集控制IO卡，實時快速采集控制每個對象數(shù)據(jù)，然后所有的WTD產(chǎn)品通過標準的RS485通信接口，利用Modbus-RTU總線通信協(xié)議與WTH207A/WTH407A人機界面進行數(shù)據(jù)交互。

3：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡層

通信網(wǎng)絡層由各種網(wǎng)絡方式負責把人機界面采集到的各個變電站數(shù)據(jù)傳遞到云平臺，同時也會根據(jù)云平臺的指令傳遞及控制現(xiàn)場人機界面或采集控制卡，從而采集控制所有的感知層傳感器。網(wǎng)絡通信方式有：有線以太網(wǎng)、2G/GPRS、3G、4G、ROLA、NBIOT等。

本系統(tǒng)由于現(xiàn)場端只涉及水務參數(shù)的采集及控制，不涉及音頻視頻等傳輸，所以使用了2G網(wǎng)絡通信方式。

若現(xiàn)場采集控制端不需要顯示功能或人機交互輸入功能，也可以選擇不安裝WTH207A/WTH407A人機界面，直接使用上海輝度WTD934G或WTD936G智能云網(wǎng)關產(chǎn)品，輝度的智能網(wǎng)關專門針對智慧水務監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場端已經(jīng)安裝上海輝度非無線采集產(chǎn)品或已經(jīng)安裝了其他廠家的采集器從而推出的數(shù)據(jù)智能通信轉換器，把現(xiàn)場的采集數(shù)據(jù)傳到云端服務器，其通用性強，能夠接入西門子、施耐德、歐姆龍、三菱等國內(nèi)外PLC或采集控制器，具有斷點續(xù)傳功能，確保數(shù)據(jù)完整性。

4.云平臺及數(shù)據(jù)庫

云平臺層是應用層基礎平臺，是水務在線監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口。采集數(shù)據(jù)實時上傳之本地分析管理數(shù)據(jù)庫，水務在線監(jiān)控云平臺與數(shù)據(jù)庫對接，可根據(jù)監(jiān)控點數(shù)量及監(jiān)控點的傳感器，靈活配置實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報表、統(tǒng)計分析、實時報警、維護提醒，同時可將報警信息推送到相關人手機短信或手機微信中。

三、功能介紹參數(shù)實時監(jiān)測：24小時實時在線連續(xù)采集監(jiān)測傳感器及控制器數(shù)據(jù)。參數(shù)歷史數(shù)據(jù)：可對水務參數(shù)數(shù)據(jù)進行保存，隨時可以查閱和分析歷史數(shù)據(jù)。參數(shù)實時報警：對于設定超標限值的參數(shù)會及時報警，以手機短信或微信方式，包括溫度報警、壓力報警及維修提醒。

參數(shù)統(tǒng)計分析：對于參數(shù)數(shù)據(jù)可做日月年報表，可做統(tǒng)計分析，對標參考等分析。

參數(shù)web監(jiān)控：管理人員在任何平臺通過瀏覽器登錄系統(tǒng)，就能方便監(jiān)控操作。

參數(shù)手機監(jiān)測：管理人員也能通過微信方式登錄平臺，隨時隨地監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)。DMA分區(qū)管理：DMA基礎管理，DMA分區(qū)管理能進行DMA區(qū)域的添加和管理，每一個DMA區(qū)域都能進行出水表和入水表的配置；DMA區(qū)域監(jiān)控，將DMA區(qū)域以直觀地顯示其出水量、入水量以及產(chǎn)出比；DMA小流量監(jiān)控，DMA區(qū)域的每個子表在這個時間區(qū)段內(nèi)，瞬時壓力、流量，流量、壓力最大最小值，以曲線圖顯示瞬時流量、壓力數(shù)據(jù)，柱狀圖來顯示累計的流量。智慧水務平臺建設摘要：構建全面感知、整理分析及應用信息的管理平臺是智慧水務的主要建設內(nèi)容，本文以長春水務集團智慧水務平臺建設為例，闡述了智慧水務平臺的建設技術路線、建設內(nèi)容及特征、實現(xiàn)的功能。關鍵詞：智慧水務平臺；物聯(lián)網(wǎng)；云服務；智能感知；大數(shù)據(jù)1引言智慧水務是智慧城市建設的重要組成部分，旨在提升水務管理和服務水平，為城市的發(fā)展提供更好的支撐。長春水務集團智慧水務平臺，是在現(xiàn)有水務信息化的基礎上高度整合信息及開發(fā)利用，通過物聯(lián)網(wǎng)、云服務等新技術與水務信息系統(tǒng)的結合，實現(xiàn)信息共享和智能化管理。通過水務信息分析與處理，做出相應的輔助決策建議，以更加精細和動態(tài)的方式管理供水系統(tǒng)的生產(chǎn)運營和服務。2平臺建設內(nèi)容及特征智慧水務平臺以供水業(yè)務為核心，覆蓋了原水、供水、二次供水、污水處理的管理。以ArcGIS云服務為基礎平臺，以業(yè)務流程為核心，搭建了17套業(yè)務系統(tǒng)，實現(xiàn)日常生產(chǎn)和管理的初步智慧化，平臺具有以下四方面主要特征。實時感知。將凈水廠、配水管網(wǎng)、二次供水的實時監(jiān)測設備高效連接起來，實時綜合管理生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，反映從水廠生產(chǎn)到居民用水的全過程情況，為從源頭到龍頭的管理奠定基礎。全面整合。利用SOA架構實現(xiàn)各業(yè)務系統(tǒng)間完全鏈接與融合；利用云計算進行大量信息的分析和保存，實現(xiàn)信息共享；以“一張圖”為展示模式，集成、展示各類業(yè)務數(shù)據(jù)。協(xié)同運作。通過統(tǒng)一的智慧水務平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)、運行調(diào)度、供水服務的統(tǒng)一管理，協(xié)同運作，達到資源優(yōu)化配置及高效運行的目的。智慧應用。充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)倉庫、智能決策支持等先進技術，結合水力學、水文學和其他模型，實現(xiàn)更多的預判、預警、預報工作，從事后解決的工作方式逐漸轉變?yōu)轭A判分析、快速響應、高效處理、過程透明的工作模式。3平臺建設中采用的技術路線綜合運用了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、三維實景技術、ArcGIS云等新興技術。物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡概念，“水聯(lián)網(wǎng)”是物聯(lián)網(wǎng)在水務行業(yè)上的應用與擴展，其本質是通過各種信息傳感設備，將水務要素傳遞到互聯(lián)網(wǎng)上，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控、計算、模擬、預測和管理的一種涉水網(wǎng)絡[1]。云GIS建設模式與云計算相同，基于主流的虛擬化技術，將底層的基礎設施資源同ArcGIS軟件資源一起，封裝為不同能力的GIS資源池，滿足供水業(yè)務上多樣化的應用需求。平臺具有靈活可擴展的優(yōu)勢，結合虛擬化管理技術，能夠在不影響業(yè)務應用的前提下，快速、動態(tài)地調(diào)整服務占有的資源，從而更高效運行業(yè)務系統(tǒng)[2]。三維實景技術。結合三維技術、信息技術和自動化技術，建設以管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))、地理信息系統(tǒng)(GIS系統(tǒng))、仿真系統(tǒng)為一體的三維管網(wǎng)信息管理平臺，可科學管理管網(wǎng)資源及相關的管網(wǎng)信息，實現(xiàn)整個管網(wǎng)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，可以實現(xiàn)在各部門同時查閱、更新管網(wǎng)信息，提高管網(wǎng)信息利用的效率。以數(shù)據(jù)倉庫為數(shù)據(jù)存儲模式，將不同系統(tǒng)、不同業(yè)務數(shù)據(jù)多源異構數(shù)據(jù)融合到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中式管理，采用分布式數(shù)據(jù)總線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，解決了數(shù)據(jù)多源化、不統(tǒng)一的局面。大數(shù)據(jù)分析是指對規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進行分析。大數(shù)據(jù)技術包含數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等熱門技術[3]。智慧水務必須將通過水聯(lián)網(wǎng)采集的海量信息在云平臺上利用大數(shù)據(jù)分析技術完成海量數(shù)據(jù)的分析、預測、決策，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務運營系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務流程，使之更加數(shù)字化、智能化、規(guī)范化，從而達到“智慧”的狀態(tài)。4.平臺實現(xiàn)的主要功能4.1建立數(shù)據(jù)倉庫通過構建專業(yè)的數(shù)據(jù)中心體系，提供數(shù)據(jù)存儲服務。存儲來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)（SCADA、營業(yè)MIS、管網(wǎng)GIS、資產(chǎn)管理級各運營管理系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)），通過數(shù)據(jù)索引專用設備實時從所有數(shù)據(jù)、全文、基礎數(shù)據(jù)、所有海量等數(shù)據(jù)中抽取熱點數(shù)據(jù)生成索引，從而實現(xiàn)對結構化和非結構化數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡原始數(shù)據(jù)和工作業(yè)務數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)和動態(tài)更新數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并通過服務接口向上層應用提供統(tǒng)一的、高效的數(shù)據(jù)訪問服務。4.2搭建展示平臺通過數(shù)據(jù)集成平臺和應用集成平臺共同組成了企業(yè)級綜合展示平臺。通過集成現(xiàn)有及待建的信息系統(tǒng)，組成核心管理平臺；通過實施ESB企業(yè)服務總線，建立集成、運行和管理水務的企業(yè)級綜臺展示平臺；通過將管理平臺中的數(shù)據(jù)整合，服務于水務集團管理系統(tǒng)，建立高度集成化的信息門戶。在綜合展示平臺中展示通用運行監(jiān)視畫面（生產(chǎn)、調(diào)度、營業(yè)、熱線、0A、GIS、報裝、表務等信息系統(tǒng)）、KPI指標曲線圖（要求KPI指標圖可靈活設定參數(shù)）、各類報警發(fā)布和數(shù)據(jù)報表。4.3實現(xiàn)智慧調(diào)度管理建立了智慧調(diào)度管理平臺，將實時監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持有機地結合起來，在管理層和自動化控制層之間起到承上啟下的作用。系統(tǒng)以工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)共享、分析、交換的基礎平臺，幫助調(diào)度管理人員快速、準確地掌握供水生產(chǎn)和管網(wǎng)輸配情況。通過統(tǒng)計分析，指導生產(chǎn)調(diào)度，及時準確生成統(tǒng)計分析報表。實現(xiàn)了生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、展示、報警，完成調(diào)度系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理；建立從原水至用戶的統(tǒng)一調(diào)度管理平臺，通過各參數(shù)預測模型、運轉模型、調(diào)度運行預案庫、事件管理模式、具體方案評估系統(tǒng)等，綜合運算給出優(yōu)化調(diào)度方案來輔助調(diào)度決策；實現(xiàn)在線調(diào)度，獲取SCADA系統(tǒng)當前數(shù)據(jù)，預測根據(jù)約束條件壓力、水量等配置操作預案，驗證操作預案的可行性及其優(yōu)化程度，給出完整的預案提供調(diào)度，發(fā)出調(diào)度指令等；快速提供準確的供水管網(wǎng)信息，具有