摘要：供水企業(yè)的正常運(yùn)行與否深刻影響著民生發(fā)展。供水要保證質(zhì)量水平和安全水平，是城市現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng)重要要求。近年來，供水企業(yè)積極引進(jìn)了先進(jìn)科技和設(shè)備，搭建了智慧水務(wù)管理平臺(tái)，其中融入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，我國的供水開始朝信息化、智慧化方向發(fā)展。本文通過分析供水信息化發(fā)展的意義及現(xiàn)狀，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水信息化建設(shè)思路，以及供水信息化的主要實(shí)現(xiàn)方向。希望本文的相關(guān)研究內(nèi)容可以為供水公司的實(shí)際工作提供有益參考。

關(guān)鍵詞：信息化平臺(tái)；供水管理；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

一、引言

在國民經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的背景下，居民的用水需求也逐漸提高，對(duì)于供水企業(yè)來說，有必要積極運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化調(diào)整供水服務(wù)機(jī)制，提高供水質(zhì)量。

二、供水信息化發(fā)展的意義

第一，能夠?qū)崿F(xiàn)水資源管理的精細(xì)化。利用大數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)，水務(wù)管理平臺(tái)可基于供水?dāng)?shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確預(yù)測分析未來某段時(shí)間內(nèi)的水資源需求，從而實(shí)現(xiàn)水資源的合理分配，防止水資源浪費(fèi)。

第二，有助于提高供水服務(wù)效率。信息化系統(tǒng)能夠及時(shí)獲取各個(gè)水流量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提升供水?dāng)?shù)據(jù)信息收集、分析與反饋效率，從而提高供水服務(wù)效率。

第三，能夠增強(qiáng)供水運(yùn)行機(jī)制的應(yīng)急響應(yīng)能力。水務(wù)的智慧化管理，可以對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)測，切實(shí)診斷異常情況。

第四，可以提升用戶用水體驗(yàn)滿意度。供水信息化系統(tǒng)不僅可以圍繞基礎(chǔ)水務(wù)開展工作，還能整合數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步分析用戶的實(shí)際用水習(xí)慣，了解地區(qū)民生的用水需求，再提供對(duì)應(yīng)的供水服務(wù)。如信息化系統(tǒng)能夠通過數(shù)據(jù)信息分析用戶各時(shí)段用水量，及高需求時(shí)間段，再通過相應(yīng)的優(yōu)惠方案匹配用戶需求，從而提升用戶對(duì)用水體驗(yàn)的滿意度，有利于供水企業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展[1]。

三、供水信息化發(fā)展的現(xiàn)狀

隨著水務(wù)管理工作中引入的先進(jìn)技術(shù)越來越多，城市供水的信息化發(fā)展趨勢也越來越顯著。較多的供水企業(yè)在供水管理方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、可視化、數(shù)字化，能夠準(zhǔn)確判斷供水管網(wǎng)各位置的健康狀態(tài)，也能了解到城市用水需求的變化，從而有助于供水企業(yè)提供更具指向性的供水服務(wù)，推動(dòng)社會(huì)民生的穩(wěn)定發(fā)展。供水信息化鏈條中，對(duì)數(shù)據(jù)的感知依賴物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，供水企業(yè)可在此基礎(chǔ)上對(duì)水資源進(jìn)行合理調(diào)度，提高水資源利用率。然而，目前的供水智慧化、信息化管理系統(tǒng)還存在一些不足之處，成為限制水務(wù)現(xiàn)代化發(fā)展的因素。[2]

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息技術(shù)持續(xù)革新發(fā)展下的一種新網(wǎng)絡(luò)概念，其是指借助傳感器設(shè)備、GPS定位裝置、無線射頻識(shí)別設(shè)備等開展信息的傳感，將互聯(lián)網(wǎng)和各種物品之間進(jìn)行有效連接，促進(jìn)多方主體的通信，提高信息交換水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要功能包括管理、定位、識(shí)別、監(jiān)控以及跟蹤，其核心技術(shù)主要包括嵌入式系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、M 2M技術(shù)以及智能卡技術(shù)等，在全面感知信息后，能夠輔助各類業(yè)務(wù)，促進(jìn)其高效運(yùn)行。

水利相關(guān)行業(yè)具有空間跨度較大、安全性能要求較高以及野外作業(yè)較多等特征，十分適合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，供水企業(yè)各個(gè)基站的數(shù)據(jù)信息都能被物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的感知模塊采集，再通過網(wǎng)絡(luò)順利傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心開展進(jìn)一步的整合、分析以及顯示，供相關(guān)人員優(yōu)化供水方案并提出科學(xué)決策，使得供水管理更加準(zhǔn)確、及時(shí)、高效[3]。

五、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水信息化建設(shè)思路

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的供水信息化建設(shè)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的全面整合，同時(shí)也能打通不同業(yè)務(wù)功能，確保水務(wù)管理的高效執(zhí)行，促進(jìn)供水效率提高、供水規(guī)范性增強(qiáng)，推動(dòng)現(xiàn)代水務(wù)企業(yè)的智慧化發(fā)展。在具體建設(shè)思路方面，應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：

首先，應(yīng)確定供水系統(tǒng)信息化建設(shè)需結(jié)合的技術(shù)，并以相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)搭建綜合管控平臺(tái)。除了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)外，供水信息化系統(tǒng)還需要遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等。確定相關(guān)技術(shù)并進(jìn)行有效整合，為供水功能的開發(fā)提供支持。

其次，基于實(shí)際需求設(shè)定水務(wù)管理平臺(tái)的基本云框架，建設(shè)安全機(jī)制，確保數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定效果達(dá)標(biāo)。水務(wù)管理平臺(tái)應(yīng)搭建自動(dòng)化水資源生產(chǎn)控制系統(tǒng)、智能抄表調(diào)控系統(tǒng)、管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)以及智能客服系統(tǒng)等，以上這些系統(tǒng)能夠保證水務(wù)工作的自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化管理。

最后，客觀評(píng)估供水信息化系統(tǒng)，梳理關(guān)鍵運(yùn)行環(huán)節(jié)，找到不足之處。例如，某供水企業(yè)的供水信息化系統(tǒng)搭建完成后發(fā)現(xiàn)，其數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理方面的性能還有待優(yōu)化，同時(shí)，供水管網(wǎng)的漏損監(jiān)測和預(yù)警、水資源智能調(diào)度等方面都未達(dá)到業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。及早進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的評(píng)估與梳理，有助于及時(shí)改進(jìn)問題，避免了后期大規(guī)模重建的時(shí)間與資金成本投入。

六、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水信息化應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)方向

（一）實(shí)現(xiàn)信息化、智慧化的水務(wù)管理

供水信息化系統(tǒng)機(jī)制中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的理念和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智慧型水務(wù)管理。比如，各供水水泵均可通過中央集控室的計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程控制。在水資源生產(chǎn)場景中，泵站具有極為重要的功能，因此，供水公司也可借助物聯(lián)網(wǎng)的全面聯(lián)通功能對(duì)泵站進(jìn)行監(jiān)控，確保其各項(xiàng)細(xì)節(jié)都能得到有效監(jiān)管。監(jiān)控視頻具有跟蹤性、動(dòng)態(tài)性特征，自來水生產(chǎn)設(shè)備以及水泵等可以在智能監(jiān)測下確保健康運(yùn)轉(zhuǎn)。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，供水系統(tǒng)可具備多種信息化功能，如人機(jī)交互功能、遠(yuǎn)程監(jiān)測功能、智慧診斷故障類型功能等。聯(lián)網(wǎng)可打通供水中各項(xiàng)水務(wù)信息的壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中化管理，通過在供水各環(huán)節(jié)重要設(shè)備配置傳感器裝置、安裝視頻監(jiān)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與安全管理，與此同時(shí)，對(duì)設(shè)備管理人員發(fā)放與設(shè)備相連接的一卡通。工作人員在進(jìn)行相關(guān)管理操作時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)均可以借助無線網(wǎng)絡(luò)通信相互傳導(dǎo)，并能直接傳送到智能終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備間的互相感知、人和人之間的信息共享，從而快速整合各項(xiàng)信息并提供科學(xué)管理決策依據(jù)，規(guī)避以往水務(wù)管理中的“信息孤島”現(xiàn)象。在信息化系統(tǒng)的支持下，水務(wù)管理人機(jī)交互能力變得更強(qiáng)，如工作人員在控制水泵時(shí)，只需對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡單點(diǎn)擊即可開啟、關(guān)閉設(shè)備，也能通過可視化屏幕及時(shí)監(jiān)測設(shè)備存在的安全隱患，再結(jié)合智能算法和規(guī)則診斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，并快速定位故障設(shè)備位置，使遠(yuǎn)程高效水務(wù)管理成為可能。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的信息化水務(wù)管理，能夠確保安全、穩(wěn)定、高效供水[4]。

（二）優(yōu)化供水系統(tǒng)的能源調(diào)控能力

企業(yè)在供水過程中會(huì)耗費(fèi)許多能源，因此，水務(wù)公司也可利用供水信息化系統(tǒng)優(yōu)化能源調(diào)控，如對(duì)能源流動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)控、繪制其變化圖像、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，搭建能源異常情況預(yù)警系統(tǒng)，制定能源節(jié)約應(yīng)用的相關(guān)策略和方案等。物聯(lián)網(wǎng)的核心功能體現(xiàn)在能源數(shù)據(jù)分析、服務(wù)支持以及整體調(diào)控方面。例如，依據(jù)繪制的能源圖像，為下個(gè)階段的供水系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)以及調(diào)配規(guī)劃等提供支持，其也能實(shí)時(shí)監(jiān)控供水信息化功能的作用發(fā)揮，在數(shù)據(jù)分析前，需開展數(shù)據(jù)發(fā)掘、統(tǒng)計(jì)整理，在此基礎(chǔ)上制定相關(guān)策略與方案。對(duì)于供水信息化系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測，有助于提出輔助信息化管理工作相關(guān)決策，促進(jìn)信息化管理水平的提高。

（三）實(shí)施設(shè)備的信息化維護(hù)管理

針對(duì)供水系統(tǒng)的核心設(shè)備開展信息化維護(hù)管理。水廠內(nèi)部各種設(shè)備都設(shè)置了RFID規(guī)格的電子標(biāo)簽，可將標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的設(shè)備資料均輸入到設(shè)備管理信息化平臺(tái)中，便于后續(xù)管理與維護(hù)。設(shè)備的信息化管理具體包括以下三種類型：

第一，可實(shí)時(shí)定位設(shè)備。從控制基站的設(shè)備中接收RFID標(biāo)簽信號(hào)，就能夠精準(zhǔn)判斷是哪一種、哪個(gè)位置的設(shè)備，定位后可以追蹤分析其狀態(tài)。

第二，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能巡檢。巡檢人員攜帶智能檢查設(shè)備，可以通過電子版標(biāo)簽讀取設(shè)備基本信息，其可與就近的基站實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，通過基站和設(shè)備間的距離可以判斷人員所處工作區(qū)位置，再指揮人員進(jìn)行設(shè)備的手動(dòng)檢查和維護(hù)，把控相關(guān)業(yè)務(wù)流程。巡檢信息會(huì)通過設(shè)備發(fā)送給對(duì)應(yīng)服務(wù)器，對(duì)巡檢具體操作進(jìn)行記錄，再分析其檢修信息，為設(shè)備維護(hù)方案提供指導(dǎo)。

第三，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的操作提出警示，信息化系統(tǒng)可以對(duì)人員操作設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別，還能判斷對(duì)應(yīng)人員身份，確保其操作符合要求。系統(tǒng)可智能化提示供水設(shè)備操作的規(guī)范流程，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作時(shí)則會(huì)發(fā)出告警提醒。

七、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水信息系統(tǒng)的搭建要點(diǎn)

（一）了解城市供水的基本流程

供水企業(yè)在搭建結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息功能系統(tǒng)前，要切實(shí)了解城市供水的基本流程。水資源一般是從自來水生產(chǎn)廠進(jìn)行取用，在其生產(chǎn)過程中會(huì)進(jìn)行沉淀、消毒以及過濾等，之后將處理達(dá)標(biāo)的水送到供水管網(wǎng)當(dāng)中，通過各種先進(jìn)供水設(shè)備，如加壓水泵等，為工業(yè)主體或城市居民提供可用的水。城市供水的管道分布繁雜，輸水距離也比較長，故而會(huì)在中途設(shè)置基站進(jìn)行加壓，與之相應(yīng)的，在整個(gè)管網(wǎng)中也包含許多測壓點(diǎn)，以保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）供水信息化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方向，結(jié)合供水信息化運(yùn)行的要求，開展供水信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在搭建系統(tǒng)時(shí)，可以先設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其具體包含三個(gè)部分：首先是感知層部分，其包括視頻監(jiān)控設(shè)備、對(duì)應(yīng)服務(wù)器以及M2M終端裝置；其次是網(wǎng)絡(luò)層，采用局域無線網(wǎng)絡(luò)，滿足數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)男枨?；最后是?yīng)用層，包含了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、通信裝置、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器。

供水信息化系統(tǒng)在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后可以實(shí)現(xiàn)綜合感知，因此，其對(duì)應(yīng)傳感設(shè)備和智慧管理軟件都具有較強(qiáng)適應(yīng)性及可靠性。為了保證供水監(jiān)測到位，可以配置水質(zhì)監(jiān)測的傳感器裝置、水流量變化監(jiān)控裝置以及視頻拍攝裝置，實(shí)時(shí)采集供水水質(zhì)信息、水流量信息以及設(shè)備狀態(tài)信息等，再接入網(wǎng)絡(luò)將信息上傳到平臺(tái)中。采集器裝置為A/D復(fù)合型通道，其也與多路的模擬量相連接，通過探頭獲取對(duì)應(yīng)數(shù)字量，最終形成信號(hào)[5]。

（三）以中間件為基礎(chǔ)的模型構(gòu)建

傳統(tǒng)供水系統(tǒng)主要采用分布式計(jì)算來構(gòu)建C/S模型，但其具有能耗較高、存在延遲以及可靠性低的缺點(diǎn)，無法滿足當(dāng)下的現(xiàn)實(shí)需求，因此，需要搭建以中間件為基礎(chǔ)的新信息化模型。目前可以實(shí)現(xiàn)的計(jì)算軟件模型包括C/I/S模型、C/A/S模型以及移動(dòng)Agent模型等。

本研究以C/I/S模型的搭建為例，其對(duì)于供水系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)特征與整體性能需求進(jìn)行了考慮。其中，供水運(yùn)行中的控制與管理中，數(shù)據(jù)信息的通信傳輸都會(huì)通過中間件，即數(shù)據(jù)中心和生產(chǎn)水資源的機(jī)制相互分離，能夠保證企業(yè)不必耗費(fèi)較多時(shí)間在數(shù)據(jù)傳輸上，只需要專心于供水?dāng)?shù)據(jù)的分析處理與上傳方面。供水系統(tǒng)的各種日志信息也會(huì)被記錄，再自動(dòng)傳送到中間件，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)配置了接口、服務(wù)器、安全認(rèn)證規(guī)則，可以有效處理異常情況。終端部分基于消息通信協(xié)議來接收信息，不僅能確保穩(wěn)定供水，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息緩存，以防止重要供水信息因意外情況丟失。

（四）系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

供水信息化系統(tǒng)中的支撐部分還包括數(shù)據(jù)庫，其可以為整個(gè)供水過程提供關(guān)鍵信息參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)性管控。本次研究主要搭建了在線監(jiān)測型數(shù)據(jù)庫，其主要包括三個(gè)模塊：

第一，監(jiān)控中心模塊。監(jiān)控中心模塊結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控中心，可對(duì)供水整體管網(wǎng)的各個(gè)流量監(jiān)測點(diǎn)和壓力監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和管理，其獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息后會(huì)自動(dòng)生成曲線。在收集信息的同時(shí)，也可整理管網(wǎng)位置的屬性信息，從而判斷其連接狀態(tài)。若是處于已連接狀態(tài)，則對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息會(huì)從傳感器傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，若未進(jìn)行連接，則表示還沒有達(dá)到傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)。在未來供水管網(wǎng)升級(jí)變化時(shí)，流量與壓力的測點(diǎn)則適當(dāng)修改、刪除或增加，以保證傳感器裝置數(shù)據(jù)信息采集到位。

第二，設(shè)備管理模塊。設(shè)備管理模塊結(jié)合采集的數(shù)據(jù)信息，開展各項(xiàng)供水設(shè)備管理，其可以基于實(shí)際情況對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備數(shù)據(jù)的相關(guān)協(xié)議進(jìn)行修改。

第三，數(shù)據(jù)下載模塊。在供水運(yùn)維過程中，會(huì)從數(shù)據(jù)庫中提取一些信息，此過程就會(huì)運(yùn)用到數(shù)據(jù)下載功能。系統(tǒng)可以借助搭建的模型對(duì)供水的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)壓力值、流量值信息進(jìn)行下載，再結(jié)合實(shí)際供水管網(wǎng)的運(yùn)行情況分析數(shù)據(jù)，找到壓力波動(dòng)不利點(diǎn)，判斷其產(chǎn)生不利影響的具體原因，進(jìn)而輔助實(shí)施改進(jìn)。

八、結(jié)束語

綜上所述，供水企業(yè)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)建設(shè)供水信息化系統(tǒng)，有助于實(shí)現(xiàn)水務(wù)的集中高效管理，促進(jìn)供水穩(wěn)定性和安全性的增強(qiáng)，推動(dòng)企業(yè)的健康發(fā)展。由本文分析可知，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供水信息系統(tǒng)的搭建要點(diǎn)包括：供水信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以中間件為基礎(chǔ)的模型構(gòu)建、系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立。希望本文的研究能夠?yàn)楣┧镜墓┧畔⒒到y(tǒng)建設(shè)提供有益借鑒。

作者單位：李華 邯鄲市供水有限責(zé)任公司

參考文獻(xiàn)

[1]陳斌，黃凱寧，林金玉，徐嬌嬌.基于物聯(lián)網(wǎng)的供水監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代信息科技，2023，7（19）：176-180.

[2]沈偉，張君，姜雷.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的醫(yī)院二次供水系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].城市建筑，2023，20（16）：23-26.

[3]張晟.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的二次供水智能管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國新通信，2021，23（24）：40-42.