智慧水务指挥中心方案设计与建设实践

翁巧龙 王梅芳 陈文杰 张耀

[摘 要]随着智慧水务建设的不断深入和发展，智慧水务指挥中心作为智慧水务建设的先行项目及主要硬件平台，为综合调度运营和应急指挥提供一个良好的环境。以深圳市深水宝安水务集团有限公司智慧水务指挥中心为例，分别从功能定位、方案设计、建设内容及实践经验等方面进行阐述，并重点介绍大屏显示、会务值守、安防及设备间配套等系统设计及建设。

[关键词]智慧水务;指挥中心;大屏显示系统;安防系统

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.02.034

[中图分类号]F299.24;TP315[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）02-00-02

0     引 言

深圳市深水宝安水务集团有限公司（以下简称“深水宝安”）是集自来水生产及输配、水务设施设计及建设等业务为一体的综合水务服务商，总设计供水能力176万吨/天，拥有分、子公司5家，水厂9座，服务人口约550万人。随着社会现代化进程的加速及信息技术的快速发展，深水宝安将智慧水务作为重点工作来建设。作为智慧水务建设总体方案的重要组成部分，深水宝安2018年正式启动智慧水务指挥中心的建设工作，并在深圳市供水企业中第一次采用包括室内小间距（1.27 mm点距）LED显示屏、分布式控制架构等先进技术。经过半年紧张有序的建设实践，深水宝安建成了包含综合运营（调度）管理、应急指挥等功能的业内先进的智慧水务指挥中心。

1     功能定位与设计原则

1.1   功能定位

智慧水务指挥中心作为日常调度和应急指挥的运营场所，主要用于综合运营（调度）管理和应急指挥。①综合运营（调度）管理：将水厂生产、管网运行、客户供水等数据进行统一集中展示、分析、协助调度管理人员及时了解数据，及时发现问题，下达调度指令。②应急指挥：与上级单位或政府部门和各分、子公司进行远程视频会议，紧密联系，各司其职，协调配合，统一指挥，共同完成应急处置工作，最大限度地预防和减少突发公共事件及其造成的损坏，保障供水安全。

1.2   设计原则

1.2.1   整体规划

在规划和建设过程中，要以充分考虑项目的建设为目标，对智慧水务指挥中心功能、性能、软硬件配置等进行整体规划和统筹安排。同时，要考虑具体建设内容的紧迫程度、复杂程度、建设资金和周期等因素，为后续项目建设奠定基础。

1.2.2   集约性

智慧水务指挥中心必须从功能、硬件配置等各个方面进行统筹规划，以期最大限度地与原有系统兼容，以便充分利用前期建设成果，避免重复建设和资源浪费，实现统一管理、统一使用。

1.2.3   高可靠性、高可用性

智慧水务指挥中心各种设备应用大多数都是关键性应用，因此对中心的可靠性要求很高，要求系统每年365天、每天24小时不停运行。指挥中心各种设备要求7×24小时的持续服务能力，因此在方案设计时，首先应考虑选用稳定可靠的产品和技术，提供高可用服务。

1.2.4   先进性与成熟性相结合

为了保证智慧水务指挥中心的技术先进性以及可靠性，本项目使用的软硬件设备以及维护设施，均需选择技术先进的、有技术保障的、得到广泛认可的可靠厂家的产品。

2     建设内容与实施

智慧水务指挥中心建设主要分为大屏显示系统、会务及值守系统、安防系统、设备间配套系统4个部分。

2.1   大屏显示系统

2.1.1   显示大屏

智慧水务指挥中心要求每年365天、每天24小时不间断监控，调度值守人员需要根据可靠的显示界面做出决策，下达调度指令，所以指挥中心对可视化的要求相当苛刻。从安装环境的限制，运行可靠性及综合性能等方面分析比较：室内小间距LED大屏显示技术，相比传统的DLP背投拼接技术与LCD液晶拼接等显示技术，具有无缝拼接、色彩还原度高、易于维护、使用寿命长等优势，已经在指挥、监控、演播等多种显示应用领域得到应用和推广。结合实际需求，智慧水务指挥中心采用大屏显示采用了高精度小间距（1.2 mm）的LED显示大屏幕（21.83 m2，分辨率6 144×2 208），搭载基于人眼视觉特性的显控技术，低灰画面进行优化，让图像显示更加细腻。屏幕采用远程直流供电技术，屏体无高压交流电，消除触电的可能，保障运维人员的人身安全，同时功耗更低、更节能。双电源、双信号冗余，接收卡、控制器物理双备份，可保证信号稳定传输。

2.1.2   显示控制系统

显示控制系统整体采用分布式视频处理架构。即每一个节点都是一个单独的逻辑运算单元，无须配备中控設备，通过定制的控制软件即可实现对所有设备的可视化操作。因为没有中央处理主机，任何一个设备故障不会影响系统运行，同时设备更换无须关闭系统，实现快速修复。

2.1.3   定制控制软件

智慧水务指挥中心的控制软件是根据中心功能定位和操作人员的实际使用需求，基于长图的分布式管理系统定制开发。控制软件分为电脑端（C/S架构）和移动端两部分，具有以下功能。①大屏显示系统控制功能：包括大屏开关操作、视频信号预览与切换、分屏显示（支持四、九、十六分屏，跨屏，画中画功能）等。②会议系统控制功能：会议麦克风升降、音频信号切换、音量大小控制等。③环境控制功能：雾化玻璃、照明、窗帘控制等。④预案保存和调用功能：可以根据需要制定不同预案（值守模式、会议模式等），支持预案一键调用。

2.2   会务及值守系统

2.2.1   会务系统

作为日常调度和应急指挥的场所，指挥中心必须满足各种会议活动的要求。因此，需要配置会议发言、音响扩声系统、会议桌椅、远程视频会议系统等。①会议发言、音响扩声系统。由数字音频处理器、时序器、功放、全数字嵌入式升降定向麦克风、无线手持话筒、天花喇叭等设备组成。具体设备包括：1台音频矩阵、13台定向麦克风、4个无线手持话筒、一台功放、10个天花喇叭。②会议桌椅。根据指挥中心的装修风格，配备13位座席的U型会议桌椅。材料采用高密度板基材、天然橡木皮饰面、表面环保油漆处理。椅子背面使用暖白色西皮，人体接触面使用咖啡色黄牛皮。③远程视频会议系统（预留）。紧急情况下需要与上级单位、政府部门和各下属单位进行远程视频会议，便于在突发事件情况下上线联动指挥、处理。具体建设过程中，由于其他单位尚未制定统一的远程视频会议标准，所以预留必要的布线和空间。

2.2.2   值守系统

值守系统用于日常综合运营及调度，由6台调度操作工作站及操作台椅组成。操作工作站根据业务需要，由4台配备23.5英寸高清液晶显示屏的双屏工作站，及一台配备28英寸4 k（3 840×2 160）高分辨率显示屏工作站组成。操作台椅根据业务需要配置5个座席，风格和材质与会议桌椅保持一致。

2.3   安防系统

2.3.1   门禁系统

门禁系统采用海康威视的人脸识别门禁考勤一体机，主要由门禁控制器一体机、电锁、专用电源（12 V/3 A）、出门按钮、通讯转换器、管理工作站组成。支持人脸识别、指纹、IC卡、CPU卡等多种验证方式，主要应用于平安社区、企事业单位、政府大楼、金融网点、监狱等室内场所。

2.3.2   视频监控系统

视频监控系统前端设备由安装在各办公室及出入口等地安装室内外一体化球形摄像机组成，负责图像和数据采集及信号处理，信号通过网络交换机传到网络视频录像机存储，监控中心通过网络调用和访问视频数据，视频监控系统以IP网络作为系统数据流承载平台。

2.4   设备间配套系统

按照设备要求，屏体内维修宽度空间为3.0 m，维修间的密封、防尘、防雨水、防潮排水、防鼠或其他动物破坏、防盗和与连接系统管线的安装配合等，整个屏体与维护空间安装牢固，装饰美观太方，符合装修的相关规范和规定。散热、除尘是确保电子屏长期稳定工作的重要设计项目。降温散热，即控制屏内热量，以保持屏内空气温度与器件工作温度处于正常的要求范围。同时采用屏内防尘、防湿与防腐等措施，保持屏内洁净。防静电地板采用全钢无边600 mm×600 mm×35 mm。铺设前应保持地面平整、干燥、无灰尘。同时保证地板下方铺设的线槽、线管、电缆等管道及空调系统已施工完成。确保安装固定基座完工，基座高度跟防静电地板表面高度一致。防静电地板距离地板高度为150 mm。

2.4.1   配电系统（含UPS）

配电系统为设备运行提供电力，为了方便使用，进一步提高系统的智能化管理和动力电源的集成度与稳定性，配电系统采用PLC控制、显示屏智能上电等技术，可实现对LED显示屏等设备远程有线控制上电，实现定时开关屏体，方便使用。此外，屏体采用“分步加电”的上电方式，既要避免大负载对电网瞬间的冲击，又要有效地保护显示屏体的工作元件，延长屏体的使用寿命。配电设计采用三相配平衡方案，保证零线漏电流为零，要求提供的两组电源均采用三相五线制供电，保护地线对大地的电阻小于4 Ω。另外需要使用一个独立于保护地的信号地，供网络系统和集散控制系统使用。为了提高系统的可靠性，大屏显示系统及操作工作站接入UPS供电设备。设备间内部署1套30 kVA的UPS配电系统（CASTLE 3C3 Pro，山特），配置32块松下蓄电池12 V-100 AH。

2.4.2   精密空调

根据《电子计算机机房设计规范》（GB 50174-93），为保证机房内设备能够安全、可靠运行，需要提供一个符合其运行标准要求的环境，对制冷、制热、加湿、去湿、滤尘提出了严格的标准要求。为满足要求，设备间安装一台艾默生DME12MCP5精密空调。

2.4.3   气体消防

由于系统设备对消防的特殊要求，设备间灭火系统禁止采用水、泡沫及粉末滅火剂，适宜采用气体灭火系统。因此，设备间配置一套七氟丙烷自动灭火系统（HFC-227ea），由火灾探测器、自动报警控制器、固定灭火装置、灭火输送管道和喷嘴等组成。

3     结 语

深水宝安智慧水务指挥中心作为智慧水务建设先行项目及主要硬件平台，在坚持整体规划、高集约性、高可靠性与高可用性、先进性与成熟性相结合等设计原则指导下，以为综合运营调度和应急指挥提供场所为目标，以大屏显示系统、会务及值守系统、安防系统、设备间配套系统为重点，以室内小间距LED显示、分布式控制等先进技术为依托，为全流程监控、供水调度、协同指挥提供支撑，为智慧水务指挥中心建设提供技术示范。