智能水務

淺談城鎮智慧供水建設路徑與技術方法

2025China.cn   2018年03月05日

  城鎮化進程的不斷加快,使得城鎮供水覆蓋面積進一步擴大,部分自來水公司原有的智慧供水系統已遠遠不能滿足實際的用水所求,特別是在當前物聯網技術快速發展的帶動下,智慧供水系統的智能化和自動化發展趨勢越來越明顯。從整體角度來看,智慧供水系統的運行也趨向于向自動控制的模式轉變,自動控制形式使得系統運行更為穩定可靠。本文以某縣級自來水公司智慧供水系統為分析對象,闡述了城鎮智慧供水系統建設路徑與技術方法。

一、城鎮智慧供水系統的整體結構分析

  城鎮智慧供水系統由不同層級、不同服務對象的子系統相互融合而成,整體結構具有一定的復雜性和綜合性,其構成主要包括:輸水管線監測點、中心調度管理網絡、高位蓄水池加壓泵站管理等。管理層主要使用以太網來進行信息交互,管理層與監控層則是通過客戶/服務器HMI組態監控軟件來完成信息之間的互動,數據信息收集采用的是受到的傳輸距離影響很小的MDLC主從通訊協議。

二、城鎮智慧供水建設路徑與技術

  受供水規模限制,城鎮智慧供水多采用層次化結構,基于面向服務的體系架構((SOA)進行建設。

  1.軟硬件基礎

  軟硬件基礎層主要包括建設智慧供水所需要的各種軟硬件設備,如操作系統、數據庫管理系統、GIS平臺、供水信息監測設備、服務器、信息通信網絡等,是實現智慧供水的基礎。

  2.智慧供水數據中心

  智慧供水數據中心提供了GIS數據與供水管網專題數據及業務數據分布式管理和功能整合的解決方案。智慧供水數據中心包含數據倉庫、功能倉庫及搭建平臺。

  智慧水務系統建立的異源異構數據庫能夠將數據格式整理成統一的數據格式,而且不會改變原本的數據基礎。智慧水務系統中的異源異構數據庫通過邏輯運算的方式將各種數據有機的整合到一起,這與傳統的僅僅將數據進行物理的整合是有很大區別的。因此通過智慧水務供水系統可以有效的對其中的數據進行分享,使數據挖掘工作得以進一步有效開展。

  功能倉庫提供多個供水業務應用系統的集成和功能復用手段,實現對供水基礎功能及專題業務功能的倉庫式管理,用來直接支持系統的快速搭建和配置。功能倉庫的構建可以更加便捷地與原有系統進行整合,并為整個系統的擴張提供更多的接口,盡最大努力避免資源和資金的浪費。

  搭建平臺提供先進的搭建式、配置式、插件式二次開發技術,力圖從界面表現到數據管理各個層面上實現搭建。搭建平臺主要支持供水業務流程的搭建和供水業務功能的搭建,提倡像積木一樣生產面向具體供水業務的應用系統;提倡通過改變開發方式從根本上降低軟件開發的難度;提倡零編碼或少量編碼快速構建供水業務應用系統,業務流程可靈活定制、靈活調整。

  3.智慧供水服務平臺

  智慧供水服務平臺將會用到MIS ,OA以及GIS的集成,即把OA融合到GIS以及MIS中,最終構成一個完整的供水服務平臺。該平臺能夠為城鎮供水提供數據服務、位置服務以及管理服務等。

  4.智慧應用

  智慧服務平臺為城鎮自來水公司提供了優質的數據以及功能服務。在實際工作中工作人員和客戶能夠通過網站訪問、標準服務調用以及服務注冊三種方式來實現對平臺的訪問以及管理。該平臺的構建以及應用能夠更加便捷地實現城鎮供水管網管理、巡檢、抄表以及智能調度等工作。

三、城鎮智慧供水建設實踐

  1.智慧供水系統在自來水公司中的應用

  城鎮供水系統作為非常重要的組成部分,在指揮供水系統建設中,要有效結合當前城鎮發展現狀,科學的引入目前最先進的各領域技術,不斷提升智慧供水系統的科學化、信息化以及智能化水平,同時還要根據不同城區的用水情況建立結果對系統進行相應的調控。系統運行中的各種數據信息,可以通過GPRS第一時間實現和公司智慧供水系統的共享,總的供水調度站可以實現動態化的實時監測和控制,確定并執行能最大限度滿足用戶的需求的方案,自來水公司在運行過程中才能更有效的降低供水成本,持續提供優質安全的供水服務。

  2.供水管線的測壓點

  對于SCADA系統結構構成來說,不同部位所構成的功能具有很大的差異性,各個分系統之間的有效結合才能夠共同促進整個智慧供水系統的健康運轉。另外,系統中的信道不但要能夠進行有線通信,同時還要具備無線通訊的能力,使其更加及時地獲得運行的具體參數信息、管網信息等,以便為調度優化提供服務,大大縮減故障檢修的時間,把停水次數控制在可控范圍內,確保供水管網運行的可靠性和經濟性。

  3.高位蓄水池加壓泵站

  在智慧供水系統中,在調度SCADA系統作用下,調度中心可以實現和加壓泵站的有機配合,促進實時數據信息的傳達和接收。供水調度工作人員在工作中充分利用這些數據信息,就可以在最短的時間內解決問題,提高智慧供水系統的運行質量,確保供水服務的全面可靠。

  4.中心監控站

  城鎮智慧供水系統的核心就是中心站,中心站對整個系統的正常運轉進行全天候的監測,如側壓點數、水質狀況等,使自來水公司可以及時、全面地了解系統運行狀況,并進行調整,降低系統故障的兒率,為用戶提供更高質量的供水服務。除此之外,城鎮供水系統還能夠和公司內部網絡架構的統一,使之形成一個整體化的調度平臺,在這個平臺下,它可以直觀化的顯不出各個管網的運行狀況,對運行的參數信息有明確表達,并且在此基礎上可以對信息資源進行相應的整理和融合,使之形成相應的歸類。在該公司的調度中心站中會有一個較大的模型顯不屏,這個顯不屏是動態變化的,有利于調度信息的直觀化和透明化程度提高。

四、城鎮智慧供水系統有關技術

  1.通訊技術

  由于城鎮智慧供水系統結構的特殊性,它能夠與輸水管線測壓點結構的協調配合形成一個主從性網絡架構。該網絡的各方面的優勢非常顯著,擁有著非常強大的無線通訊功能,可以非常迅速的將各方面信息進行傳遞和交換。在專業性較強的光纖以及1000/ 100M以太網可以顯著提高系統運行的可靠性和穩定性。

  2.系統的實時性和維護性分析技術

  該系統采用的通信協議為MDLC,從近一段時間的實際使用狀況來判斷,該協議具有非常強大的兼容性,不但能夠完美支撐普通的輪詢方式,還能夠良好地適應RTU向中心站的突發傳輸方式。在系統的正常運行下,它的中心站會按照預先設定的周期,對各個RTU進行逐一輪詢,如果遇到了緊急突發狀況,會把產生的信息及時發給中心站。MOSCAD RTU的插槽構成形式是模塊式的,這種形式的好處是便于后期的更換,尤其是在通信協議MDLC的支持下,能夠在中心站對其他的RTU進行下載、調試,達到遠程維護的要求,縮短了系統的MTTR

  3.遠程監控技術

  MOSCAD系統自身的結構是常見的計算機結構模式,城鎮智慧供水中采用該結構可以使自來水公司從整體上把控好供水系統的運行狀態,有效解放公司人力資源,降低調度工作人員的工作量。同時,遠程監控技術還能夠更加及時的將系統運行狀況等信息及時傳遞給公司的決策管理層,為他們制定公司的發展決策提供參考依據和指導。

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