摘 要：隨著(zhù)城市化進(jìn)程不斷加快，對城市供水質(zhì)量也提出了更高的要求。智慧水務(wù)系統是一種比較先進(jìn)的城市供水管理系統，將其運用到城市供水系統管理中，對提高城市供水的管理能力及保障用水安全能力具有至關(guān)重要的作用?；诖?，本文就智慧水務(wù)系統在城市供水中的應用展開(kāi)具體分析與討論。

　　關(guān)鍵詞：智慧水務(wù)系統；城市供水

　　智慧水務(wù)系統的運行主要是依賴(lài)云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及傳感器技術(shù)等眾多的現代化技術(shù)手段。隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高，對城市用水的質(zhì)量也提出了更高的要求。而不斷地將智慧水務(wù)系統運用到城市供水系統中，不僅可以有效緩解城市供水壓力，而且還能在一定程度上完善整個(gè)城市供水系統的使用功能，從而保證居民的用水安全。

1 智慧水務(wù)系統的概念

　　智慧水務(wù)系統主要是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)及射頻識別技術(shù)的基礎上建立的一種新型水務(wù)管理系統，其不僅可以有效提高整個(gè)城市水務(wù)管理活動(dòng)的開(kāi)展效率，而且還能緩解城市用水壓力。此外，城市智慧水務(wù)系統中還包含有大量的數據信息，這能為城市相關(guān)水務(wù)工作的展開(kāi)奠定良好的基礎。智慧水務(wù)系統管理網(wǎng)絡(luò )的復雜性，在一定程度上為相關(guān)水務(wù)管理部門(mén)提供了更具有針對性的數據資料，這不僅可以有效促進(jìn)相關(guān)水務(wù)工作的有序展開(kāi)，而且還能帶動(dòng)整個(gè)水務(wù)部門(mén)的穩定發(fā)展。

2 城市智慧水務(wù)系統的建設路徑

　　2.1 智慧水務(wù)的總體框架

　　城市智慧水務(wù)系統的總體框架主要由應用層及用戶(hù)層兩部分組成。其中，用戶(hù)層主要由管理人員、業(yè)務(wù)人員及公眾人員組成，其能有效實(shí)現信息的自動(dòng)采集，從而不斷完成相應的集成管理目標［1］ 。此外，智慧水務(wù)系統的建立還有效拉近了水務(wù)部門(mén)與其他部門(mén)之間的關(guān)系，且縮短了與大眾之間的距離，這能幫助水務(wù)部門(mén)及時(shí)了解大眾需求，從而有效提高整個(gè)水務(wù)工作的開(kāi)展效率。智慧水務(wù)系統中的應用層能實(shí)現水務(wù)業(yè)務(wù)方面的集成化管理，從而不斷提高整個(gè)水務(wù)工作開(kāi)展的科學(xué)性及合理性。水務(wù)方面的管理工作主要包括：水工安全管理、水生態(tài)管理、城市供排水管理及防汛減災管理等幾方面。因此，在建設城市智慧水務(wù)系統時(shí)，應綜合考慮城市發(fā)展的各個(gè)方面，使智慧水務(wù)系統為相關(guān)水務(wù)工作的展開(kāi)提供服務(wù)。

　　2.2 信息采集傳輸層

　　智慧水務(wù)系統信息采集傳輸層主要運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)主要是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上建立起來(lái)的。物聯(lián)網(wǎng)主要是指物物都能相連的網(wǎng)路。智慧水務(wù)系統的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助網(wǎng)絡(luò )設備、數采模塊及現場(chǎng)儀表等實(shí)現對城市水資源信息的實(shí)時(shí)監測，以保障整個(gè)城市水資源使用的安全性。此外，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷更新，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不斷拓展，在一定程度上帶動(dòng)了整個(gè)城市朝著(zhù)更加高效化及信息化的方向發(fā)展。

　　2.3 數據層

　　數據層是整個(gè)智慧水務(wù)系統的核心，其包含大量的數據信息，也是整個(gè)智慧水務(wù)系統的主要信息來(lái)源。為了有效提高智慧水務(wù)系統的使用效果，相關(guān)人員應首先建立較為完整的數據庫及基礎設施，以促進(jìn)數據層的資源整合，為相關(guān)業(yè)務(wù)應用活動(dòng)的開(kāi)展提供一定的數據支持。此外，隨著(zhù)城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快及人們生活水平的不斷提高，未來(lái)智慧水務(wù)系統的發(fā)展將朝著(zhù)對水務(wù)業(yè)務(wù)方面進(jìn)行數據挖掘的方向發(fā)展，這樣才能完善整個(gè)智慧水務(wù)系統，從而為人們的用水提供便利。

　　2.4門(mén)戶(hù)層

　　城市智慧水務(wù)系統的門(mén)戶(hù)層主要包括行業(yè)門(mén)戶(hù)與公共信息門(mén)戶(hù)兩種。其中，管理人員主要負責對內部門(mén)戶(hù)進(jìn)行維修，而業(yè)務(wù)人員可以通過(guò)行業(yè)門(mén)戶(hù)實(shí)現與其他業(yè)務(wù)人員之間的溝通與交流，這能有效促進(jìn)相關(guān)水務(wù)工作的有序展開(kāi)，從而不斷提高智慧水務(wù)系統的服務(wù)水平。此外，公共信息門(mén)戶(hù)的建立，可以為城市用戶(hù)的咨詢(xún)提供一條信息渠道，幫助用戶(hù)及時(shí)獲取水務(wù)管理方面的信息，從而促使公眾積極參與到水務(wù)建設中來(lái)，進(jìn)而有效提高整個(gè)水務(wù)工作開(kāi)展的公開(kāi)性、透明性與有效性。

　　2.5數據管理平臺

　　建立數據管理平臺的主要目的是有效整理與存儲系統中的數據信息，這樣不僅可以有效促進(jìn)相關(guān)水務(wù)工作的有序展開(kāi)，而且還能為其他部門(mén)提供數據支持。其中，數據管理平臺對數據進(jìn)行整合的作用主要表現在兩方面：第一，通過(guò)數據管理平臺對數據進(jìn)行整合，可以保證整個(gè)數據的存儲完整性，并能及時(shí)將數據進(jìn)行備份與存儲，從而有效提高數據存儲的安全性；第二，通過(guò)數據管理平臺的數據整合，能有效實(shí)現數據集約化管理，從而不斷節約存儲空間，降低數據存儲成本。因此，數據管理平臺的建立對有效提高數據存儲的安全性及促進(jìn)相關(guān)水務(wù)工作的開(kāi)展都具有至關(guān)重要的作用。

3 智慧水務(wù)系統在城市供水中的實(shí)際應用

　　城市智慧水務(wù)系統的建立，不僅可以實(shí)現對資源的有效整合，而且還能有效促進(jìn)城市的快速穩定發(fā)展。接下來(lái)，筆者就對智慧水務(wù)系統在城市供水中的實(shí)際應用展開(kāi)具體分析。

　　3.1 建立供水管理智慧服務(wù)平臺

　　為了有效促進(jìn)智慧水務(wù)系統在城市供水系統中的有效應用，應利用數字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等建立供水管理智慧服務(wù)平臺，以促進(jìn)數字化供水體系的建立，從而實(shí)現資源信息共享及視頻監控功能。此外，數字化供水體系的建立還能為相關(guān)人員的業(yè)務(wù)活動(dòng)辦理提供便利，從而提高水務(wù)工作的開(kāi)展效率。在建立供水管理智慧服務(wù)平臺時(shí)，還應結合人們的實(shí)際生活需求，使水務(wù)工作的開(kāi)展能更加便民化、人性化，以為人們的用水提供更加便利的服務(wù)［2］。

　　3.2 信息資源系統的建立

信息資源系統也是影響城市智慧水務(wù)系統使用質(zhì)量的關(guān)鍵因素。隨著(zhù)我國城市化建設進(jìn)程不斷加快，相關(guān)部門(mén)加大了對水務(wù)系統的資金投入與管理力度，但是，其大多都集中在工程項目的建設方面，對信息系統建設方面的投入卻很少，影響了整個(gè)智慧水務(wù)系統的使用效率。因此，我們應不斷建立信息資源系統，有效促進(jìn)城市水務(wù)工作的高效展開(kāi)，從而為用戶(hù)提供更加便利化的服務(wù)。

4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

4.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護污水廠(chǎng)運行可靠，提高污水廠(chǎng)能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

4.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統

4.4.1變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控

對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時(shí)預警。

監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

4.4.2電能質(zhì)量監測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波，通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.4.3電動(dòng)機管理

馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

4.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過(guò)能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.4.5智能照明控制

系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能的目的。

4.4.6電氣安全

①電氣火災監測：監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，實(shí)現對污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站的電氣安全預警。

②消防應急照明和疏散指示：根據預先設置的應急預案快速啟動(dòng)疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

③消防設備電源監測：監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。

④防火門(mén)監控系統：防火門(mén)監控系統集中控制其各終端設備即防火門(mén)監控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開(kāi)路、短路等故障信號。系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門(mén)監控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

4.4.7 環(huán)境監測

污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

4.4.8分布式光伏監測

實(shí)時(shí)監測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監測，以曲線(xiàn)方式繪制上述監測的各個(gè)參量的歷史數據。

平臺結合廠(chǎng)區實(shí)際分布情況，通過(guò)3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車(chē)棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂的裝機容量。

4.4.9工藝仿真監控

平臺通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機保護，進(jìn)行短路、過(guò)流、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

5 相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6結語(yǔ)

　　將智慧水務(wù)系統運用到城市供水系統中，對有效提高城市用水質(zhì)量及不斷促進(jìn)城市的可持續發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。因此，我們應首先認識與了解智慧水務(wù)系統的概念，進(jìn)而從智慧水務(wù)的總體框架、信息采集傳輸層、數據層、門(mén)戶(hù)層及數據管理平臺等方面不斷完善城市智慧水務(wù)系統，并將其運用到城市供水系統中，以促進(jìn)城市水務(wù)工作高效開(kāi)展，為人們使用生活用水提供更加便利化的服務(wù)，不斷提高人們的用水安全性。

參考文獻：

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