隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的水資源管理體制和運行方式已不能滿足社會對水資源的要求，同時也會產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng)，從而影響到供水的質(zhì)量和效益。智慧水務(wù)系統(tǒng)作為水利信息化發(fā)展的先進(jìn)階段，是今后水業(yè)發(fā)展的必然趨勢，其*性和功能不容忽視。我國目前的智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，主要依靠云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、實時動態(tài)監(jiān)測、 BIM監(jiān)護(hù)信息管理、 GIS GIS、3D 打印、 VR、人工智能等技術(shù)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧水務(wù)在城市供水領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，使得水廠的生產(chǎn)和經(jīng)營都發(fā)生了巨大的變化。因此，要加強(qiáng)智能水系統(tǒng)的建設(shè)和優(yōu)化，充分利用其在城市供水中的作用。

1 智慧水務(wù)系統(tǒng)在城市供水中的運用價值

　　智慧水務(wù)是一種全新的水資源管理體系，它的核心是一種無線供水，它可以在任何地方都能看到，通過云計算、 RFID、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將各個基礎(chǔ)設(shè)施連接在一起，形成一個智能化的供水系統(tǒng)。此外，智慧水務(wù)還能實現(xiàn)對水資源的自動收集，并對其進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析，使整個水資源管理體系能夠快速響應(yīng)、統(tǒng)一指揮。根據(jù)目前已建成的智能水管理體系，可以將精細(xì)化管理、智能調(diào)度、規(guī)范化管理有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)智能管理、動態(tài)管理。綜上所述，智慧水務(wù)應(yīng)用于城市給水的價值主要表現(xiàn)在以下方面。第一，智慧水務(wù)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的供水技術(shù)，能夠通過物聯(lián)網(wǎng)直觀地顯示生產(chǎn)流程，直接地解決了人工監(jiān)測的不足，實現(xiàn)了 24 小時實時監(jiān)測水質(zhì)安全，便于技術(shù)人員實時掌握水質(zhì)狀況。第二，智慧水務(wù)系統(tǒng)通過各種科技手段，改變了以往的供水工作方式和方法，使供水管網(wǎng)的運行更科學(xué)、更有效。站在管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的運行上，員工可以隨時查看各地區(qū)的用水狀況，并對用水量進(jìn)行實時監(jiān)控。通過對實時、歷史資料的分析，使調(diào)度方案得到快速的優(yōu)化，從而在任何時候都能保證用水的品質(zhì)。第三，通過智慧水務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對供水管網(wǎng)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了供水管網(wǎng)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了供水管網(wǎng)的一體化，從而形成了一個“水物聯(lián)網(wǎng)"。

2 城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)路徑

2.1 總體框架

　　城市智慧水務(wù)系統(tǒng)由應(yīng)用級和用戶級兩大部分組成。用戶層是由業(yè)務(wù)人員、管理人員和公共人員組成的，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動收集，應(yīng)用層能夠?qū)┧畼I(yè)務(wù)進(jìn)行一體化管理，從而提高城市供水管理的科學(xué)性和合理性。供水調(diào)度系統(tǒng)：供水系統(tǒng)、二次增壓設(shè)備管理、水質(zhì)在線監(jiān)測、智能管網(wǎng)壓力分析、供水調(diào)度、GIS 等。外部服務(wù)：電話系統(tǒng)，營業(yè)收費系統(tǒng)，公司網(wǎng)站，大用戶計量，分區(qū)計量。內(nèi)部服務(wù)：辦公室、人員、財務(wù)等?；窘ㄔO(shè)：生產(chǎn)儀表，水廠自動化，機(jī)房建設(shè)， PLC 子站建設(shè)。先進(jìn)性：系統(tǒng)建設(shè)要高起點，在充分考慮技術(shù)成熟的前提下，采用先進(jìn)的計算機(jī)軟件、硬件、軟件、軟件、軟件、軟件等技術(shù)的發(fā)展，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。開放性：系統(tǒng)應(yīng)注重開放性，采用與國際接軌的軟體、軟體平臺，以方便開發(fā)、使用、維護(hù)管理及系統(tǒng)更新。相關(guān)的系統(tǒng)都有對應(yīng)的界面，可以方便地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的交流。實用性：該系統(tǒng)與生產(chǎn)管理的實際應(yīng)用相結(jié)合，不僅能實現(xiàn)以前的手工操作，而且還能實現(xiàn)許多人的愿望，克服了電腦只會模仿傳統(tǒng)手工作業(yè)的錯誤。安全：在智慧水務(wù)系統(tǒng)中，設(shè)置安全機(jī)制，安裝防火墻等安全措施，防止數(shù)據(jù)丟失、病毒、攻擊等，從而可以對此類服務(wù)進(jìn)行仿真，并與其它信息系統(tǒng)相結(jié)合，創(chuàng)造出新的應(yīng)用。

2.2 信息采集傳輸層

　　物聯(lián)網(wǎng)是智能水信息采集與傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、現(xiàn)場儀表實時動態(tài)地監(jiān)控城市供水的各種要素，實現(xiàn)了供水的實時、有效與安全，向著信息化的方向發(fā)展。

2.3 數(shù)據(jù)層

　　作為城市供水智能水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它不僅承載了海量的數(shù)據(jù)，而且還為智慧水務(wù)提供了重要的信息資源。要發(fā)揮其作用，就加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)層面的資源集成，為水利信息化工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。隨著我國城市化進(jìn)程的加速，在推進(jìn)智慧水務(wù)建設(shè)的同時，加強(qiáng)對水務(wù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)挖掘，使其在城市供水中得到應(yīng)用。

2.4 門戶層

　　根據(jù)目前已建成的智慧水務(wù)系統(tǒng)，可以將其劃分為工業(yè)和公眾信息兩大類。公司的內(nèi)部門戶是由主管部門直接負(fù)責(zé)，進(jìn)行日常的運行和維護(hù)，同時也可以通過行業(yè)門戶與其他部門的工作人員進(jìn)行溝通和交流，保證各項工作的有序開展，增強(qiáng)智慧水務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)能力。同時，通過建立的公眾信息門戶，為廣大市民提供了咨詢服務(wù)，使廣大市民可以實時、動態(tài)地了解和參與到水利建設(shè)中來。

2.5 數(shù)據(jù)管理平臺

　　建設(shè)智慧水務(wù)的關(guān)鍵在于對智慧水務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的整理和存儲，既保證了供水工作的進(jìn)行，又為有關(guān)部門的供水工作提供了數(shù)據(jù)支持。根據(jù)目前智慧水務(wù)的數(shù)據(jù)處理平臺，可以從兩個方面進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。①通過數(shù)據(jù)集成，保證了數(shù)據(jù)的保存和保存，使數(shù)據(jù)的保存和保存更加完整；②數(shù)據(jù)集成能夠使數(shù)據(jù)更加集中，節(jié)省存儲空間，減少存儲費用。

2.6 頂層設(shè)計

　　在智慧水務(wù)體系的框架下，根據(jù)“頂層設(shè)計，統(tǒng)籌管理，深度融合，提升"的工作要求，整合現(xiàn)有資源，提升綜合效能，創(chuàng)新體制機(jī)制，提高管理水平，統(tǒng)籌編制和實施供水智慧化管理體系的頂層設(shè)計方案，為建設(shè)全市統(tǒng)一的、供水智慧化管理的信息資源庫和應(yīng)用平臺，為建立該市供水智慧化管理的資源配置、隊伍建設(shè)、保障體系、管理制度的一體化工作機(jī)制，提供總體規(guī)劃設(shè)計思路。建設(shè)以基礎(chǔ)資源為基礎(chǔ)、信息共享、視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)、數(shù)字供水、應(yīng)急指揮、網(wǎng)上辦事、輔助決策等為主要功能的智慧水務(wù)管理公共服務(wù)平臺，促進(jìn)供水管理工作由被動向主動、靜態(tài)向動態(tài)、粗放向精細(xì)、無序向規(guī)范轉(zhuǎn)變，提高該市供水智慧管理的精細(xì)化、信息化、現(xiàn)代化、智慧化水平。

3 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

3.1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)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護(hù)、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運行可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

3.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)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一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

3.3平臺拓?fù)鋱D

3.4平臺子系統(tǒng)

3.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預(yù)警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

3.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

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

3.4.3電動機(jī)管理

馬達(dá)監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，電動機(jī)保護(hù)器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報警。準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

3.4.4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(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)?、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計算，標(biāo)煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，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，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/國際指標(biāo)對標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

3.4.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能的目的。

3.4.6電氣安全

①電氣火災(zāi)監(jiān)測：監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

②消防應(yīng)急照明和疏散指示：根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過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(shè)備電源監(jiān)測：監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

④防火門監(jiān)控系統(tǒng)：防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)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。

3.4.7 環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

3.4.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側(cè)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(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置，各個屋頂?shù)难b機(jī)容量。

3.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)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(shè)備運行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動機(jī)保護(hù)，進(jìn)行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

4 相關(guān)平臺部署硬件選型清單

5 結(jié)束語

　　綜上所述，“智慧水務(wù)"體系的建立，不僅可以有效地提升企業(yè)的形象，而且可以有效地提高企業(yè)的工作效率，減少企業(yè)的經(jīng)驗管理費用?！爸腔鬯畡?wù)"可以加速企業(yè)的響應(yīng)，提升公司的服務(wù)水平，為城市的基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。優(yōu)化供水成本，是我國水資源管理體制改革的一個必然要求，也是我國水資源管理體制改革的必然要求。在城市供水系統(tǒng)中，要按照城市的用水需求，綜合考慮城市的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、城市功能變化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)水技術(shù)進(jìn)步等方面，合理地確定城市的供水規(guī)模。要進(jìn)一步健全有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、成本控制、業(yè)績評價等，以推動企業(yè)的優(yōu)化、節(jié)約、節(jié)約。通過技術(shù)進(jìn)步，加強(qiáng)管理，減少冗員，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低能耗，減少漏耗，降低藥耗，降低操作費用。通過整合資源、科學(xué)調(diào)度、自動化、信息化、設(shè)備優(yōu)化和節(jié)約能源，達(dá)到管理、勞動和裝備的效率。

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