安科瑞 陳(chén)聰

摘要：為了建(jiàn)構*的智慧水務係統(tǒng)，本文(wén)將從互聯(lián)網(wǎng)思(sī)維角度出發(fā)展開相關研究。研(yán)究首先介(jiè)紹(shào)了智慧(huì)水務(wù)係 統現(xiàn)狀，提出(chū)了係統(tǒng)建設現實(shí)需(xū)求(qiú)，其次進行(háng)了係(xì)統設計(jì)。通(tōng)過(guò)本文研究，設(shè)計得出(chū)的(dí)智慧水務係統(tǒng)可以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)係(xì)統(tǒng)建設的現實需求，且(qiě)係(xì)統能(néng)夠(gòu)提高水務(wù)工作效(xiào)率與(yǔ)質(zhì)量(liáng)。

關(guān)鍵(jiàn)詞：互(hù)聯網思(sī)維(wéi)
；智(zhì)慧(huì)水務係(xì)統(tǒng)
；水(shuǐ)務管理(lǐ)

0引言

因為現(xiàn)代(dài)水務管理工作的需(xū)求變得愈(yù)發(fā)復(fù)雜，導(dǎo)致(zhì)工作展開難度加(jiā)大，純(chún)粹的人工模式(shì)逐(zhú)漸(jiàn)不(bù)滿足(zú)工(gōng)作開展需要(yào)，容易導致(zhì)工作質(zhì)量(liáng)，效(xiào)率(shuài)出現(xiàn)瑕(xiá)疵，所以(yǐ)相關組(zǔ)織(zhī)現已開始(shǐ)著手(shǒu)建設(shè)智(zhì)慧水務(wù)係(xì)統，並取得(dé)了初步(bù)成(chéng)果。但初步(bù)成(chéng)果(guǒ)上(shàng)的智慧(huì)水務係統(tǒng)依然存(cún)在(zài)問題，其中主(zhǔ)要(yào)問(wèn)題就是係(xì)統內(nèi)各子係(xì)統之間(jiān)缺乏聯係，使(shǐ)得很(hěn)多工(gōng)作依舊需要人工幹預(yù)，說明智慧水(shuǐ)務(wù)係統(tǒng)還需要(yào)進(jìn)一(yī)步*。針對這種現(xiàn)象，相(xiāng)關學者認為智(zhì)慧(huì)水(shuǐ)務(wù)係統的進(jìn)一步*性(xìng)建(jiàn)設應(yīng)當秉(bǐng)持(chí)互(hù)聯(lián)網思(sī)維展開，將(jiāng)子係(xì)統(tǒng)串聯(lián)在(zài)一(yī)起，建構(gòu)一個(gè)能(néng)覆(fù)蓋水(shuǐ)務(wù)管理需求的網絡框(kuàng)架(jià)才能(néng)有力(lì)解決問(wèn)題(tí)，並(bìng)能大幅提高工作(zuò)質(zhì)量(liáng)與(yǔ)效率。

1 智(zhì)慧(huì)水務係(xì)統(tǒng)現狀(zhuàng)

目前(qián)來(lái)看，相(xiāng)關(guān)組織所(suǒ)建(jiàn)立(lì)的(dí)智(zhì)慧水(shuǐ)務係(xì)統主(zhǔ)要是以智(zhì)能終(zhōng)端為核(hé)心，在實(shí)際工(gōng)作(zuò)地點安裝傳(chuán)感(gǎn)器等設備，或(huò)建立工(gōng)作(zuò)站來(lái)搭建(jiàn)業務(wù)子(zǐ)係統，然後將每(měi)個(gè)子(zǐ)係(xì)統(tǒng)連接到智能(néng)終(zhōng)端(duān)上，這(zhè)樣智能(néng)終端就能(néng)接受(shòu)來源於(yú)每個(gè)業(yè)務(wù)子(zǐ)係統(tǒng)上的信息，並通過(guò)智能(néng)邏輯對(duì)信(xìn)息進(jìn)行(háng)識(shí)別(bié)，分析(xī)，根據信息了解業(yè)務板塊情況，結(jié)合實際情(qíng)況(kuàng)提出(chū)工作建議(yì)。例如水(shuǐ)質(zhì)檢(jiǎn)測(cè)業務(wù)子係(xì)統(tǒng)會(huì)向智(zhì)能(néng)終端發送水體(tǐ)重金(jīn)屬元素(sù)含量(liáng)信息，當終端(duān)獲取(qǔ)該信息就(jiù)會根據預先(xiān)設定好(hǎo)的重金(jīn)屬元素含量標(biāo)準進行(háng)數(shù)值對比，如(rú)果信息(xī)內(nèi)重金屬元(yuán)素含量數(shù)值(zhí)超(chāo)過(guò)標準值，就說明(míng)水(shuǐ)體存在重(zhòng)金屬(shǔ)汙(wū)染超標(biāo)現象(xiàng)，水(shuǐ)質明顯(xiǎn)下降(jiàng)，因(yīn)此(cǐ)會(huì)發出(chū)工作建議，讓人工(gōng)盡快展(zhǎn)開(kāi)水(shuǐ)質淨化(huà)工作。可以看出，當(dāng)前的(dí)智慧(huì)水務係(xì)統(tǒng)確(què)實(shí)對(duì)實(shí)際工作有幫助，但(dàn)結構(gòu)上卻太(tài)過(guò)簡(jiǎn)單，是(shì)以(yǐ)典型的(dí)直聯(lián)結構(gòu)，即每(měi)個子係統都是單獨於(yú)智能(néng)終端(duān)保持聯係的，彼(bǐ)此(cǐ)之(zhī)間並沒有聯係，這(zhè)會導致(zhì)每個業(yè)務子係(xì)統傳遞而來的信息沒有聯係(xì)，也(yě)使得智能(néng)終端(duān)隻能單(dān)獨(dú)分(fēn)析某(mǒu)個(gè)子(zǐ)係(xì)統傳遞而(ér)來(lái)的信息，不能(néng)很好的將所有(yǒu)業務(wù)子(zǐ)係(xì)統信息集成(chéng)進(jìn)行(háng)綜(zōng)合(hé)分析，故分(fēn)析結(jié)果存在瑕(xiá)疵，諸(zhū)如水質(zhì)檢(jiǎn)測業務(wù)子(zǐ)係(xì)統(tǒng)隻(zhī)能(néng)傳(chuán)遞(dì)水(shuǐ)質(zhì)相關的信息(xī)，告訴工作人員水(shuǐ)質存在(zài)問(wèn)題，需要展開(kāi)工(gōng)作，但(dàn)工(gōng)作須(xū)針(zhēn)對(duì)水質汙染(rǎn)原(yuán)因(yīn)展(zhǎn)開(kāi)，而(ér)這(zhè)種係(xì)統結構(gòu)無(wú)法直接展示具體原因（其他業務子係(xì)統會(huì)將(jiāng)具(jù)體(tǐ)原因傳(chuán)遞到(dào)智能(néng)終端，但因(yīn)為(wéi)信息(xī)沒(méi)有聯係，所以在結(jié)果展(zhǎn)示(shì)中(zhōng)無(wú)法(fǎ)告知(zhī)人工水質(zhì)汙染與哪些原(yuán)因有關(guān)），大部分(fēn)情況下還(huán)需要(yào)人工(gōng)進行(háng)排(pái)查，說(shuō)明(míng)智慧水(shuǐ)務(wù)係統有待(dài)進(jìn)一步(bù)*。

2 互(hù)聯網(wǎng)思(sī)維下智慧水(shuǐ)務(wù)係(xì)統設計方(fāng)案(àn)

2.1 框(kuàng)架(jià)建(jiàn)設

為(wéi)了在智(zhì)慧水(shuǐ)務係統進一步建(jiàn)設中(zhōng)滿(mǎn)足所有現(xiàn)實需(xū)求(qiú)，本(běn)文提(tí)出(chū)了一種全(quán)新的(dí)係(xì)統框架，具體如圖(tú) 1 所示(shì)。

圖(tú) 1 本(běn)文(wén)智慧(huì)水(shuǐ)務係統(tǒng)總體(tǐ)框(kuàng)架

結(jié)合(hé)圖 1 可以看到(dào)，本(běn)係統共分四個層(céng)次：首先(xiān)為(wéi)設備層，也(yě)被稱為(wéi)“物理層”，主要由各種(zhǒng)物理設備建構(gòu)而成，設(shè)備指(zhǐ)傳(chuán)感器(qì)，檢(jiǎn)測儀表等(děng)。這(zhè)些設備的主要功能各不(bù)相同，但實(shí)際作用(yòng)統(tǒng)一(yī)，均(jūn)是對現實(shí)信息進行采(cǎi)集，然後(hòu)將(jiāng)信(xìn)息傳遞(dì)到 PLC 總綫中進行傳(chuán)輸，因此這些設備還(huán)充(chōng)當了信(xìn)息發出(chū)端，均具備信(xìn)號發射功能，即(jí)任意(yì)設備都能(néng)將(jiāng)信息(xī)轉換成相(xiāng)關的信號(hào)，並將信號對(duì)外(wài)發射(shè)，發射(shè)出的信(xìn)號會(huì)被 PLC 總綫接(jiē)收(shōu)
；然(rán)後(hòu)為 PLC 控製(zhì)層(céng)，該層的核心是 PLC 總(zǒng)綫(xiàn)，能夠接(jiē)收(shōu)現(xiàn)場(cháng)載有信(xìn)息的(dí)信號，信(xìn)號會(huì)在總(zǒng)綫內傳遞，並且在(zài)單片機控製作用下進入對(duì)應(yīng)的分支(zhī)通信(xìn)渠(qú)道中，這(zhè)樣(yàng)相關(guān)的(dí)信號(hào)會被集(jí)成，然(rán)後通(tōng)過(guò)分支(zhī)通信渠(qú)道向(xiàng)通(tōng)信服(fú)務層(céng)傳遞(dì)。另(lìng)外，因為通信(xìn)服務層的(dí)主要設備(bèi)是物(wù)理(lǐ)服務器，隻能讀取數字(zì)格式的信號，而(ér)初始化信(xìn)號的(dí)格式為(wéi)電的信(xìn)號，所以在(zài) PLC 控製層中還會(huì)將(jiāng)初(chū)始化(huà)信(xìn)號(hào)的格(gé)式(shì)轉換為(wéi)數字(zì)格式，這一(yī)功能主(zhǔ)要通過換能器(qì)來實(shí)現(xiàn)
；第(dì)三為(wéi)通(tōng)信(xìn)服務層，主要(yào)功(gōng)能是(shì)作為(wéi)智慧水(shuǐ)務係(xì)統的公(gōng)用通信服(fú)務器(qì)，能(néng)夠解(jiě)譯在 PLC 控製層中初步(bù)集成(chéng)的信(xìn)號(hào)，獲(huò)得(dé)對應(yīng)信息組(zǔ)，然後(hòu)根據(jù)編號，標(biāo)簽對(duì)信息(xī)組進行(háng)分(fēn)類，分類(lèi)後進(jìn)行(háng)儲存。通信服務層主要(yào)建(jiàn)立於以(yǐ)太網環(huán)境中，本(běn)文在(zài)網(wǎng)絡搭建中(zhōng)所使用(yòng)的網絡(luò)協議(yì)為(wéi) CSMA/CD 協(xié)議，其(qí)具有(yǒu)多(duō)點(diǎn)接入的特點(diǎn)，滿足(zú)業務(wù)子(zǐ)係(xì)統(tǒng)相互連接(jiē)的(dí)需(xū)求(qiú)，且該網絡能(néng)作為智慧水(shuǐ)務係(xì)統的專用網絡(luò)來使用(yòng)
；第四為(wéi)智慧水務(wù)層，該(gāi)層(céng)的(dí)核心(xīn)是智(zhì)能(néng)終端(duān)係(xì)統，而該(gāi)係統(tǒng)能夠(gòu)通(tōng)過功能開發(fā)成(chéng)為水(shuǐ)務(wù)信息分(fēn)析，水(shuǐ)務(wù)工作統(tǒng)一化信(xìn)息指揮(huī)的雙(shuāng)用係(xì)統。本(běn)文在(zài)該(gāi)係(xì)統(tǒng)建設中，首(shǒu)先(xiān)依托(tuō)於(yú) Web SCADA 服務器來獲得 Web Service 服(fú)務，其(qí)次通(tōng)過(guò)該(gāi)服務(wù)反饋到 PLC端(duān)控製(zhì)，實(shí)現了(liǎo)交(jiāo)互互聯(lián)的通(tōng)信(xìn)與(yǔ)智(zhì)慧化(huà)控製，同時該方法下得(dé)出(chū)的智能(néng)終端(duān)係統(tǒng)將(jiāng)具(jù)備安(ān)全性高(gāo)，人機(jī)交互性(xìng)好的優(yōu)勢(shì)。

2.2 數(shù)據庫(kù)建設

任(rèn)何係(xì)統的運作都須(xū)建立在數據支撐(chēng)的基(jī)礎上(shàng)，因(yīn)此為(wéi)了(liǎo)獲得數據支(zhī)撐(chēng)，本文(wén)在(zài)框架搭(dā)建完(wán)畢(bì)後(hòu)展(zhǎn)開了(liǎo)數據(jù)庫建(jiàn)設(shè)工作。結合係(xì)統(tǒng)運作(zuò)需要(yào)，數據(jù)庫建(jiàn)設(shè)工(gōng)作一共分為(wéi)兩(liǎng)個(gè)步(bù)驟：首(shǒu)先(xiān)是搭建(jiàn)關係數(shù)據庫，該數據庫(kù)在類型上(shàng)有(yǒu)很多選擇，諸(zhū)如(rú) MySQL，MSSQLServer，Oracle 等，但(dàn)這(zhè)些(xiē)數據庫(kù)在(zài)容(róng)量及自帶功(gōng)能(néng)上存在一定的差別，即 My SQL 容(róng)量比(bǐ)較(jiào)有限，但(dàn)功能(néng)相對(duì)豐富，一般用於(yú)儲存量級(jí)較(jiào)小(xiǎo)，但(dàn)類(lèi)型(xíng)復雜的數(shù)據(jù)
；MSSQLServer 容(róng)量較(jiào)高，但(dàn)功能單一(yī)，無(wú)法(fǎ)對數據進(jìn)行準確分類，常用於儲(chǔ)存大型數(shù)據
；Oracle 容量高(gāo)，功能(néng)*，但使(shǐ)用(yòng)流程繁瑣。係統(tǒng)數據(jù)庫(kù)建(jiàn)設(shè)應當(dāng)優(yōu)先(xiān)滿(mǎn)足(zú)實際數據(jù)儲存(cún)與(yǔ)應(yīng)用需求，而後再(zài)考(kǎo)慮使用(yòng)流(liú)程(chéng)是否(fǒu)繁瑣等問題(tí)，所以選擇(zé) Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)作(zuò)為關係數(shù)據庫，其(qí)在(zài)實(shí)際應用(yòng)中主要負責從工(gōng)業(yè)數(shù)據庫(kù)獲取實(shí)時數據映(yìng)像，然後將(jiāng)這些數據提供給智(zhì)能終(zhōng)端係統，作為智(zhì)能(néng)終端係統(tǒng)的(dí)智能(néng)邏輯(jí)支撐，同時(shí)也負(fù)責獲(huò)取業(yè)務子(zǐ)係(xì)統(tǒng)中手(shǒu)動錄入(rù)的數據(jù)，這一部(bù)分數(shù)據(jù)將作(zuò)為(wéi)業務處(chǔ)理數(shù)據來(lái)使(shǐ)用(yòng)
；其(qí)次是搭(dā)建工(gōng)業數(shù)據庫，該(gāi)數據庫(kù)須具有(yǒu)龐大的(dí)數(shù)據(jù)儲存容(róng)量(liáng)，用於支撐高速數據(jù)采集(jí)，數(shù)據壓(yā)縮等功能，這(zhè)些(xiē)功(gōng)能可以對(duì)數(shù)據進行預(yù)先處(chǔ)理(lǐ)，使(shǐ)智(zhì)能終端係統的運作效(xiào)率增(zēng)快。需要注意(yì)的是(shì)，工業(yè)數據庫(kù)的(dí)數(shù)據儲(chǔ)存容(róng)量(liáng)需求比關(guān)係數據(jù)庫儲存容量需(xū)求更高，原(yuán)因在於工(gōng)業數(shù)據是(shì)不斷(duàn)更(gēng)新的(dí)，說(shuō)明工(gōng)業數(shù)據量(liáng)級在(zài)不斷(duàn)增長(cháng)，因此工(gōng)業數據(jù)庫的(dí)儲(chǔ)存(cún)容量(liáng)也(yě)要不斷增長(cháng)，這一需(xū)求(qiú)下(xià) Oracle 無法(fǎ)滿(mǎn)足需求(qiú)，故選擇雲數據(jù)庫作(zuò)為(wéi)工業(yè)數(shù)據(jù)庫，該數據(jù)庫屬(shǔ)於虛(xū)擬(nǐ)數(shù)據庫，可以將數(shù)據(jù)儲存(cún)在公開(kāi)的(dí)網(wǎng)絡環境中，因(yīn)為(wéi)公開網絡環境的資(zī)源，所(suǒ)以雲(yún)數據庫的容量(liáng)可(kě)以(yǐ)無限(xiàn)增長(cháng)。但雲數據(jù)庫的(dí)應用會(huì)導(dǎo)致工(gōng)業數據暴(bào)露在公開(kāi)網絡環(huán)境(jìng)中，為(wéi)解(jiě)決這(zhè)一問題，可以(yǐ)先將一(yī)部分雲數據庫(kù)儲存(cún)資源(yuán)封裝，儲(chǔ)存在封(fēng)閉式網絡(luò)環境中，該環(huán)境(jìng)中的(dí)數(shù)據(jù)不(bù)會對(duì)外(wài)公(gōng)開(kāi)，而當內部數據(jù)儲存容(róng)量接近頂點(diǎn)時，可以(yǐ)人(rén)工(gōng)增加封閉(bì)式網絡(luò)環(huán)境(jìng)中(zhōng)的雲(yún)數(shù)據(jù)庫資源來(lái)實(shí)現容(róng)量(liáng)擴張。

2.3 業(yè)務(wù)子係(xì)統設(shè)計(jì)

為(wéi)了增強智(zhì)慧水務(wù)係(xì)統(tǒng)的功能性，使(shǐ)其對水務管(guǎn)理(lǐ)工作(zuò)需求進行(háng)全覆蓋，需要(yào)在框(kuàng)架(jià)基礎(chǔ)上設計業(yè)務子(zǐ)係統，業(yè)務子(zǐ)係統主要(yào)集成在智(zhì)慧(huì)水(shuǐ)務層(céng)。需要(yào)設(shè)計的(dí)業務(wù)子(zǐ)係統有：首先是生產運(yùn)行(háng)管理(lǐ)係(xì)統，設(shè)計(jì)主要參考集(jí)成(chéng) SCADA 係統結(jié)構，能(néng)夠(gòu)對水(shuǐ)體取(qǔ)用，供給(gěi)，排(pái)放，引入(rù)等(děng)基(jī)礎業務進行實(shí)時數據監(jiān)控，也促(cù)使相(xiāng)關(guān)組(zǔ)織(zhī)能(néng)夠實行(háng)生命(mìng)周(zhōu)期管理，做到生(shēng)產，運作(zuò)全方麵管控。該(gāi)子係統主要(yào)由水源(yuán)地監(jiān)控，自來(lái)水(shuǐ)廠監控(kòng)，供水(shuǐ)泵站監控，用(yòng)戶(hù)用水(shuǐ)監測等(děng)功(gōng)能(néng)單(dān)元組(zǔ)成
；其次是(shì)生產調度(dù)管理係統，該子係統(tǒng)主要負責展示(shì)生產運行管理係統(tǒng)的(dí)監測數據，數據展(zhǎn)示主(zhǔ)要由(yóu)該子係(xì)統的(dí)數據可視化(huà)模(mó)塊實現(xiàn)，通(tōng)過該(gāi)模(mó)塊(kuài)能夠將實時(shí)數據繪(huì)製(zhì)成(chéng)數(shù)據(jù)曲(qū)綫，提高數(shù)據展示(shì)的直觀(guān)性。同時(shí)該係統還需(xū)要具(jù)備故障(zhàng)報警，故(gù)障情(qíng)況展示，故(gù)障處(chǔ)理建議輸出(chū)等功(gōng)能單元(yuán)
；第三是管(guǎn)網 GIS 係統(tǒng)，該子(zǐ)係(xì)統(tǒng)主要與相(xiāng)關組(zǔ)織(zhī)的(dí)管網(wǎng)排查，維(wéi)護(hù)，養護，巡檢等業(yè)務對(duì)接，能(néng)夠幫助工作人員了解管網情況(kuàng)，發現(xiàn)問(wèn)題能通過(guò)GIS 技術獲(huò)得(dé)信(xìn)息，確認(rèn)問(wèn)題所在(zài)位置(zhì)，方便人(rén)工直接(jiē)前(qián)往現場處(chǔ)理(lǐ)，提高相關(guān)業務工作效(xiào)率(shuài)。該子係統在(zài) GIS 技術(shù)的作(zuò)用(yòng)下具有良(liáng)好(hǎo)的(dí)數(shù)據準確性(xìng)與數據反(fǎn)饋及(jí)時(shí)性(xìng)，因(yīn)此係統(tǒng)可靠性較(jiào)高。該子係統主要包含管(guǎn)網(wǎng)信(xìn)息(xī)係統，管網(wǎng)數(shù)字采(cǎi)集係統，管(guǎn)網工程(chéng)管(guǎn)理，管(guǎn)網(wǎng)巡(xún)檢管理功(gōng)能，管網應(yīng)急處理(lǐ)，供(gōng)水管(guǎn)網模型(xíng)等功能單元
；第(dì)四是 DMA 分區計量管理子係(xì)統，該子(zǐ)係(xì)統需(xū)要具備(bèi)漏(lòu)損(sǔn)評估，漏損預警，產(chǎn)銷差分析，水平(píng)衡分析(xī)等功(gōng)能單(dān)元，這(zhè)些功(gōng)能(néng)單元(yuán)能使(shǐ)得(dé)相關(guān)組織對(duì)自身經(jīng)濟效益進行把控。以漏損評估，漏(lòu)損預警(jǐng)兩大功(gōng)能單(dān)元(yuán)為(wéi)例，因(yīn)為漏損(sǔn)問題是水(shuǐ)務經濟(jì)效(xiào)益影響的(dí)主要因素，漏損(sǔn)越(yuè)小，越(yuè)少(shǎo)則水(shuǐ)務(wù)經濟(jì)效益(yì)越高，所以(yǐ)首先(xiān)通(tōng)過漏(lòu)損(sǔn)評估，能夠讓相關(guān)組(zǔ)織(zhī)了(liǎo)解各(gè)個(gè)管理(lǐ)區(qū)域的漏(lòu)損情況(kuàng)是否超(chāo)標(biāo)，是否(fǒu)已經(jīng)接近標準，這樣(yàng)相(xiāng)關(guān)組織就(jiù)能(néng)做好預先(xiān)防控或(huò)對應處理(lǐ)工作，其次(cì)通(tōng)過(guò)漏(lòu)損預(yù)警功能能更好(hǎo)的(dí)通知人工(gōng)做(zuò)出有針(zhēn)對性的工作(zuò)計(jì)劃，即漏損預警功能會(huì)通(tōng)過(guò)漏損(sǔn)報(bào)告來(lái)通(tōng)知(zhī)人工(gōng)，報告中會顯示水量分析(xī)，夜間(jiān)低流(liú)量(liáng)分析，異(yì)常(cháng)分析，統(tǒng)計漏(lòu)失(shī)率等(děng)重(zhòng)要信(xìn)息，方(fāng)便人工(gōng)排查
；第五(wǔ)是設備(bèi)管理係統(tǒng)，該(gāi)子係統主要負責展(zhǎn)示水務(wù)管(guǎn)理工(gōng)作(zuò)中(zhōng)所有(yǒu)設(shè)備的情況(kuàng)信(xìn)息，包(bāo)括設備(bèi)使(shǐ)用(yòng)年(nián)限，設備(bèi)數量，設備型號(hào)，設(shè)備(bèi)維(wéi)修(xiū)記(jì)錄，設備(bèi)報廢記錄等，這些信(xìn)息能夠幫(bāng)助人工做好(hǎo)設備采(cǎi)購，維(wéi)修，保(bǎo)養(yǎng)，檔案，運行，巡檢(jiǎn)等(děng)重(zhòng)要工(gōng)作
；第六是水質管理係統(tǒng)，該(gāi)子(zǐ)係統(tǒng)主要(yào)與水(shuǐ)質化驗業務掛鉤(gōu)，以便(biàn)相關組織(zhī)保障水質安全，定(dìng)期(qī)進(jìn)行水質(zhì)取樣(yàng)，然後對(duì)水(shuǐ)質(zhì)樣本(běn)進(jìn)行(háng)化(huà)驗分(fēn)析(xī)，而在(zài)該(gāi)子係統幫(bāng)助(zhù)下，水(shuǐ)質化(huà)驗整(zhěng)個過程中的(dí)數(shù)據以及化驗結(jié)果能迅速傳(chuán)輸到智能(néng)終端係統中(zhōng)，終(zhōng)端係(xì)統將結(jié)合標準(zhǔn)對數據(jù)進一步分析，如(rú)果化驗結(jié)果中某個數據項目(mù)超出(chū)安全(quán)標(biāo)準，會(huì)馬上通知(zhī)人工，並(bìng)且(qiě)給出處理(lǐ)建議。該子(zǐ)係(xì)統主要由項(xiàng)目(mù)分組，檢測數(shù)據上報，檢測報(bào)告生成三個(gè)功能單(dān)元組成(chéng)
；第七是交互(hù)通信係統(tǒng)，該(gāi)係統比較特殊並(bìng)不與任何水務(wù)管理業務(wù)對接，主要(yào)功(gōng)能是支撐以上(shàng)六(liù)大子(zǐ)係統的交互(hù)連接(jiē)，實現(xiàn)各(gè)大(dà)子(zǐ)係統(tǒng)交互通信，將信息(xī)集成後發(fā)送到(dào) PLC 總綫內(nèi)，這樣就能(néng)彌(mí)補(bǔ)以(yǐ)往(wǎng)智(zhì)慧水務係(xì)統(tǒng)的(dí)不足(zú)。交(jiāo)互通(tōng)信(xìn)係(xì)統一般(bān)建(jiàn)議(yì)采用點對點(diǎn)的(dí)網絡(luò)協(xié)議來完成，這也是本(běn)文選擇 CSMA/CD 協議的主(zhǔ)要(yào)原因。

3 AcrelEMS-SW智慧水(shuǐ)務能(néng)效(xiào)管(guǎn)理平台(tái)

3.1平台概(gài)述

安科(kē)瑞電(diàn)氣具備(bèi)從終端感知，邊(biān)緣(yuán)計算(suàn)到能效管理平台的產品生(shēng)態(tài)體係(xì)，AcrelEMS-SW智(zhì)慧水(shuǐ)務(wù)能效管(guǎn)理平台通(tōng)過在汙水廠(chǎng)源，網，荷，儲(chǔ)，充(chōng)的各個關(guān)鍵(jiàn)節(jié)點安裝保(bǎo)護(hù)，監(jiān)測(cè)，分(fēn)析(xī)，治(zhì)理裝置(zhì)，用於(yú)監(jiān)測汙(wū)水廠(chǎng)能(néng)耗總量(liáng)和(hé)能(néng)耗強度，監測主要(yào)用(yòng)能設備(bèi)能(néng)效(xiào)，保(bǎo)護汙水(shuǐ)廠(chǎng)運行可靠(kào)，提高(gāo)汙(wū)水(shuǐ)廠能效(xiào)，為汙水處理(lǐ)的能(néng)效管(guǎn)理提供科學，精(jīng)細(xì)的解(jiě)決方案。

3.2平台(tái)組成(chéng)

AcrelEMS智(zhì)慧水務綜(zōng)合(hé)能效管理係統由變(biàn)電站綜(zōng)合自動化係(xì)統，電(diàn)力監控(kòng)及能效管理係統組(zǔ)成(chéng)，涵(hán)蓋(gài)了水務(wù)中(zhōng)壓(yā)變(biàn)配(pèi)電係統，電氣安(ān)全(quán)，應急電源，能(néng)源(yuán)管(guǎn)理(lǐ)，照明(míng)控製(zhì)，設備運(yùn)維(wéi)等，貫(guàn)穿(chuān)水務能(néng)源(yuán)流(liú)的始(shǐ)終(zhōng)，幫助運維(wéi)管理人員通過(guò)一套平(píng)台，一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水(shuǐ)務配電(diàn)係統運(yùn)行狀(zhuàng)況，並且根(gēn)據權限(xiàn)可(kě)以適用於水(shuǐ)務後(hòu)勤部(bù)門管理需要(yào)。

3.3平台(tái)拓撲(pū)圖

3.4平(píng)台子係(xì)統(tǒng)

3.4.1變(biàn)電(diàn)站綜合(hé)自動化係統(tǒng)及電(diàn)力(lì)監控(kòng)

對水(shuǐ)務配電係統(tǒng)中35kV，10kV電(diàn)壓等(děng)級(jí)配置繼(jì)電(diàn)保(bǎo)護和弧光保護，實現遙測(cè)，遙(yáo)信，遙(yáo)控，遙(yáo)調等(děng)功(gōng)能，對異(yì)常情況及時預警。

監測變壓器，水泵(bèng)，鼓(gǔ)風機(jī)的電(diàn)流，電壓(yā)，有功/無(wú)功功率(shuài)，功(gōng)率(shuài)因數(shù)，負荷(hé)率，溫(wēn)度，三相(xiāng)平(píng)衡，異常報(bào)警(jǐng)等數據。

3.4.2電(diàn)能質(zhì)量(liáng)監測與治理

水(shuǐ)務中大量(liáng)的大功(gōng)率(shuài)電機，水泵變(biàn)頻啟動導致(zhì)配電(diàn)係(xì)統(tǒng)中存在(zài)大量(liáng)諧(xié)波，通(tōng)過監測其配電(diàn)係統(tǒng)的諧(xié)波畸(jī)變，電壓(yā)波動(dòng)，閃(shǎn)變和(hé)容忍度(dù)指(zhǐ)標分析其(qí)電能(néng)質(zhì)量，並配置對應的(dí)電(diàn)能(néng)質量治(zhì)理(lǐ)措施提高供(gōng)電(diàn)電能質量。

3.4.3電(diàn)動(dòng)機管(guǎn)理

馬達監控實(shí)現水務中(zhōng)電機的保護(hù)，遙測，遙信，遙(yáo)控(kòng)功(gōng)能，電(diàn)動機保(bǎo)護(hù)器能(néng)對過(guò)載(zǎi)，短(duǎn)路，缺(quē)相，漏電(diàn)等異(yì)常情(qíng)況進行保護(hù)，監(jiān)測和報(bào)警。準(zhǔn)確(què)地(dì)反(fǎn)映出(chū)故障狀態，故(gù)障時間(jiān)，故障地點(diǎn)，及相(xiāng)關(guān)信息，對(duì)電機進行健康診斷和預防性(xìng)維護。同時(shí)支(zhī)持與(yǔ)PLC，軟啟(qǐ)，變(biàn)頻器等配(pèi)合，實(shí)現電動機(jī)自(zì)動或(huò)遠(yuǎn)程控(kòng)製，監視，控製各個(gè)工(gōng)藝設備(bèi),保障(zhàng)正(zhèng)常生產。

3.4.4能(néng)耗管(guǎn)理

為水務搭(dā)建計量體係，顯示水(shuǐ)務的能源流向和能(néng)源(yuán)損(sǔn)耗(hào)，通過能(néng)源流向(xiàng)圖(tú)幫助(zhù)水(shuǐ)務分(fēn)析能(néng)源消(xiāo)耗去向(xiàng)，找(zhǎo)出能源(yuán)消(xiāo)耗異常區域。

將(jiāng)所有有(yǒu)關能(néng)源(yuán)的參(cān)數集(jí)中在一個看(kàn)板(bǎn)中，從多(duō)個維度(dù)對比(bǐ)分(fēn)析，實(shí)現各(gè)個(gè)工藝(yì)環(huán)節的(dí)能耗對比(bǐ)，幫(bāng)助領導掌(zhǎng)控整(zhěng)個(gè)工廠的能源消耗，能源成(chéng)本，標(biāo)煤排放(fàng)等(děng)的情況。

能耗數據統(tǒng)計采集水務中汙水廠，自(zì)來水(shuǐ)廠(chǎng)，水泵站等的用電，用水(shuǐ)，燃氣(qì)，冷熱量消耗量，同環比對(duì)比分(fēn)析，能耗(hào)總(zǒng)量和能(néng)耗(hào)強(qiáng)度計算(suàn)，標(biāo)煤計算和CO2排(pái)放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。

能效(xiào)分析按三級(jí)計量架構，分(fēn)別(bié)進(jìn)行能(néng)效分析，契合能源管理(lǐ)體(tǐ)係要求(qiú)，可對(duì)各(gè)車(chē)間(jiān)/職(zhí)能部(bù)門的(dí)能效(xiào)水平進(jìn)行(háng)分析，同比(bǐ)，環(huán)比(bǐ)，對標等。通(tōng)過汙水處(chǔ)理(lǐ)產量以及係統采(cǎi)集的能耗數據，在汙(wū)水單耗(hào)中生(shēng)成汙(wū)水單耗(hào)趨勢(shì)圖(tú)，並進(jìn)行同比(bǐ)和(hé)環(huán)比分析(xī)，同時將(jiāng)汙(wū)水的單耗(hào)與(yǔ)行(háng)業/國家(jiā)指標(biāo)對標(biāo)，以(yǐ)便企(qǐ)業(yè)能夠根據產品單(dān)耗(hào)情(qíng)況(kuàng)來調(tiáo)整生產工藝，從而降(jiàng)低能耗。

3.4.5智能照明控(kòng)製(zhì)

係統(tǒng)為汙水廠，自來水廠(chǎng)，水(shuǐ)泵站等提(tí)供了(liǎo)照明控製(zhì)管(guǎn)理(lǐ)方案(àn)，支持單控，區(qū)域控製，自動控製(zhì)，感(gǎn)應控製，定時(shí)控(kòng)製(zhì)，場景(jǐng)控製，調光控(kòng)製等多種控(kòng)製方式(shì)，模塊可根據經緯(wěi)度自動(dòng)識別(bié)日出(chū)日落時間實現自動(dòng)控製功(gōng)能(néng)，盡量(liáng)利用自(zì)然(rán)光(guāng)照(zhào)，實現室(shì)內(nèi)，廠區照明的(dí)智能(néng)控(kòng)製(zhì)達(dá)到安全(quán)，節(jié)能的(dí)目的。

3.4.6電(diàn)氣安(ān)全

①電氣火災監測(cè)：監測(cè)配電(diàn)係統(tǒng)回路的漏(lòu)電電(diàn)流和綫(xiàn)纜溫度(dù)，實現(xiàn)對汙水廠(chǎng)，自來水廠，水泵站(zhàn)的電(diàn)氣安(ān)全(quán)預(yù)警。

②消(xiāo)防(fáng)應急照(zhào)明(míng)和疏(shū)散指(zhǐ)示：根(gēn)據預(yù)先設置的(dí)應急(jí)預案(àn)快(kuài)速啟動疏(shū)散方(fāng)案引導(dǎo)人員疏散(sàn)。係(xì)統接(jiē)入消防應急照明(míng)指(zhǐ)示係(xì)統(tǒng)數據(jù)，通(tōng)過(guò)平(píng)麵圖(tú)顯示(shì)疏散指示(shì)燈具(jù)工作狀態(tài)和異常(cháng)情(qíng)況(kuàng)。

③消防設(shè)備電(diàn)源監測：監測消(xiāo)防設(shè)備的工(gōng)作電源(yuán)是否(fǒu)正(zhèng)常，保(bǎo)障在發生(shēng)火災時消防設備(bèi)可(kě)以(yǐ)正常投入使用。

④防火門(mén)監(jiān)控係統(tǒng)：防(fáng)火(huǒ)門監控係統集(jí)中控製其各終端(duān)設備即(jí)防(fáng)火門監(jiān)控模塊(kuài)，電動閉門(mén)器(qì)，電磁(cí)釋放器的工(gōng)作狀態，實時(shí)監(jiān)測疏(shū)散通(tōng)道防火門的開(kāi)啟，關閉(bì)及(jí)故障狀態，顯示(shì)終端(duān)設備開(kāi)路，短(duǎn)路(lù)等(děng)故(gù)障信號(hào)。係(xì)統采用消(xiāo)防(fáng)二總(zǒng)綫將具(jù)有(yǒu)通信(xìn)功能的監控模(mó)塊(kuài)相互連(lián)接起(qǐ)來，當(dāng)終端設(shè)備(bèi)發(fā)生短路，斷路(lù)等故(gù)障時，防(fáng)火(huǒ)門監控(kòng)器(qì)能發出(chū)報(bào)警信號(hào)，能指(zhǐ)示報警部位並保存報警信息(xī)，保(bǎo)障了(liǎo)電氣(qì)安全的(dí)可靠(kào)性。

3.4.7 環境監(jiān)測(cè)

汙水廠(chǎng)，自(zì)來水廠，水(shuǐ)泵站(zhàn)等(děng)場(cháng)所(suǒ)溫(wēn)濕度，煙霧(wù)，積水(shuǐ)浸(jìn)水，視(shì)頻(pín)，UPS電池間(jiān)可燃(rán)氣體(tǐ)濃(nóng)度展示(shì)和預警，保(bǎo)障汙水(shuǐ)廠，自來(lái)水廠，水泵(bèng)站等安(ān)全(quán)運行(háng)。當可燃(rán)氣體或(huò)有(yǒu)害(hài)氣(qì)體濃度(dù)超標(biāo)可自(zì)動(dòng)啟(qǐ)動排風(fēng)風機(jī)或(huò)新風係(xì)統(tǒng)，排除隱(yǐn)患(huàn)，保(bǎo)持良好的(dí)水處(chǔ)理環(huán)境(jìng)。

3.4.8分布(bù)式光(guāng)伏監(jiān)測

實(shí)時監測低(dī)壓並網櫃每路的電流，電壓，功率等(děng)電氣(qì)參數及(jí)斷(duàn)路器開關(guān)狀態，逆變(biàn)器運(yùn)行監(jiān)視，對逆(nì)變器直(zhí)流側(cè)每一光伏(fú)組(zǔ)串(chuàn)的輸入直流(liú)電壓，直流(liú)電流(liú)，直(zhí)流功(gōng)率(shuài)，逆(nì)變器交(jiāo)流電壓，交流電流，頻率，功率(shuài)因數(shù)，當前發(fā)電功(gōng)率(shuài)，累(léi)計發(fā)電量進(jìn)行(háng)監(jiān)測，以曲(qū)綫方式繪(huì)製上(shàng)述監(jiān)測(cè)的各(gè)個參(cān)量的歷史數(shù)據。

平(píng)台結合(hé)廠(chǎng)區實際分布(bù)情(qíng)況(kuàng)，通(tōng)過(guò)3D或(huò)2.5D平(píng)麵(miàn)圖顯(xiǎn)示分(fēn)布(bù)式光伏組(zǔ)件在屋(wū)頂(dǐng)，車(chē)棚的分布(bù)情(qíng)況，顯(xiǎn)示匯流箱(xiāng)，並(bìng)網點位置，各(gè)個(gè)屋頂的裝機(jī)容量。

3.4.9工藝仿真(zhēn)監(jiān)控

平(píng)台通過2D，3D方式實(shí)時監(jiān)視粗(cū)格(gé)柵(zhà)，汙水提升，細格(gé)柵，曝氣沉(chén)砂(shā)，改良生化處理，二(èr)沉(chén)，加氯接(jiē)觸消毒(dú)，汙泥濃縮(suō)壓(yā)濾，生物除臭(chòu)等(děng)工藝(yì)設(shè)備運行狀態。在格柵(zhà)清渣(zhā)機(jī)，汙(wū)水提升泵，回(huí)流泵，曝(pù)氣(qì)風機(jī)，加(jiā)藥泵(bèng)，濃(nóng)縮(suō)壓濾機，吸沙泵(bèng)，吸泥(ní)泵等低壓電(diàn)動機控(kòng)製櫃或低(dī)壓饋電櫃安(ān)裝電(diàn)動(dòng)機保護，進行(háng)短路(lù)，過(guò)流，過載(zǎi)，起動(dòng)超時，斷相，不平(píng)衡，低(dī)功(gōng)率(shuài)，接地/漏電(diàn)，te保護(hù)，堵轉(zhuǎn)，逆(nì)序(xù)，溫度(dù)等(děng)保護(hù)以及(jí)外(wài)部故障連(lián)鎖停機，與(yǔ)PLC，軟啟，變頻(pín)器等配(pèi)合(hé)，實現電(diàn)動機自(zì)動或遠程(chéng)控製，監視(shì)，控製各(gè)個(gè)工(gōng)藝設備(bèi),保障正(zhèng)常生(shēng)產(chǎn)。

4 相關平台部署硬件(jiàn)選型清(qīng)單(dān)

5 結論(lùn)

綜(zōng)上(shàng)，傳統(tǒng)水務(wù)管(guǎn)理工(gōng)作(zuò)模式逐(zhú)漸不(bù)滿(mǎn)足現(xiàn)代工作(zuò)需(xū)求，因此相關組織要努(nǔ)力(lì)建設(shè)智慧水務(wù)係統(tǒng)，而(ér)在係(xì)統建設完成(chéng)後(hòu)，相(xiāng)關(guān)組織(zhī)應當對(duì)係統實(shí)際應(yīng)用情況進行(háng)分(fēn)析，針對其(qí)中(zhōng)缺點不斷(duàn)展開(kāi)*性建設工(gōng)作，確保智(zhì)慧水(shuǐ)務(wù)係(xì)統滿足實(shí)際(jì)工作(zuò)需要(yào)，這樣(yàng)才能(néng)提高(gāo)水務管理(lǐ)工(gōng)作(zuò)質量(liáng)，效率。

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