二次供水智慧运维管理系统的建设及应用

梁战昌

广西农村投资集团水务有限公司 广西 南宁 530000

随着城市二次供水监测系统的建成和逐步完善，以管网地理信息系统工作指令、客户服务热线工作指令、水表服务系统工作指令和计算机化维修与管理系统工作指令为基础，经分析后，对来自不同系统的资料与资讯进行发掘与利用，整合并完善所提供的信息流程，为二次供水的运营和管理提供智慧化服务。

1 二次供水智慧运维管理系统

1.1 操纵感测系统

在市政二次供水管网中，必须采集如管网水压、水质等多种实时数据，利用信息传感、定位、通讯等技术，实现对二次供水系统的高效处理。控制系统以实现对供水系统的实时监测为主要目的，采用高级控制方式，确保二次供水系统的流程合理性，能够有效地优化控制程序，且有关的工艺并不会带来明显的能源消耗[1]。该智能供水控制系统能够实现远距离故障的分析、处理，并可以引导现场操作者进行故障处理，提高工作效率。另外，二次供水主要系统还需要对其进行合理的优化，以降低运行费用，减少材料费用支出。

1.2 共享系统

智慧城市的二次供水系统包含了大量的数据，并且分布很广。数据信息是一种相互促进的关系，这对于企业、社会、经济的发展都是非常有价值的。当数据的信息量非常分散时，普通人很难理解，要使人们对供水工业得到清楚的了解，并不断地给予关注，那么，我们就得充分利用云计算、物联网之类的技术，实现对多源复杂数据的存储、计算与分析。

2 二次供水智慧运维管理系统的建设目标

这个平台旨在把先进的管理理念、方法和手段与企业管理相结合，构建出物流和信息流的融合，对各种管理流程进行进一步的规范，从而达到精细化管理的目的，确保水供应安全，更好地实现节能增效，提高企业形象，提高职工自身素质，使公司的水供应更加有效率。

2.1 网络运营过程精益管理模式的建立

图1 系统结构

图2 泵房监控管理平台

2.2 为企业开展多种经营活动提供支持

为适应信息化的企业管理方式、明确企业智能与自动化的发展动向，平台应该具有先进的性能；供水企业要充分利用其产业、规模等方面的优势，对其进行合理、高效的整合与分配，以达到资源的共享，并以信息化的方式强化其业务协同；企业要利用信息技术，高效地管理好每一个部门，加强财务，人才，产业链等方面的合作，同时要构建完善的考核机制。

2.3 强化控制预防操作、质量和安全风险

确保泵站的实际安全性和可控；保证信息，网络，数据库，应用等的安全性和可控性。建立适当的资讯系统架构与技术标准，确保信息化建设符合总体规划和技术标准；保证系统在将来的开发过程中能够兼容其他软件，并且能够和第三方进行关键信息的交流。实现对供水系统、水质、水量、压力等各环节的综合监控和科学调度[2]。

3 二次供水智慧运维管理系统建设总体架构

3.1 方案设计理念

1）按照无人值班，少人值守的要求，以“安全可靠，技术先进，经济实用”为基准，开展平台的总体设计。2）在泵房设备和管理平台之间的通信失效时，可提供一种重新传输的能力，以保证在网络发生故障时，资料不会因网络故障而遗失。3）在考虑到运维管理系统的安全性的前提下，本系统可以实现对监控对象的远程实时采集与监控。使用下发控制功能后，必须签署一项安全协定，分清责任。4）公司的快速发展要与该体系的构成和设备的选型相适应，并采用目前业界最先进的计算机技术。5）采用完全分散的开放系统，便于软件扩展，硬件扩展。采用结构化的分析与设计方式，使得该系统具有较强的可扩展性。6）通过本系统的开发，实现对二次供水泵房的有效监测与管理，保证二次供水泵站的安全、稳定、可靠的运行。7）确定系统技术计划的目标，在此基础上，对各模块之间进行信息交互的可行性分析。8）对平台采集端子的可靠性进行详细说明，计算机辅助设计的合理性，系统性能的优化，移动端的支持度等多个方面。

3.2 系统组成

该系统主要由监控中心，网络传输，泵房站系统，现场传感器，监控录像，门等几个部分构成。传感器实现了对进、出水压力、流量、水位、泵的工作状态、功率、余氯、浊度等参数的采集。监控中心主要对泵站内各设备进行起停、开关、传感器数据采集和故障报警等远程监控。网络传输将现场传感与控制器（PLC）连接到网关或工业控制计算机。传输网负责数据的传输和发布控制指令，并且可以通过有线和无线两种方法来控制，或两种方法组合控制。现场传感器系统由工业 Internet网关与公用网中的数据收集层相连，完成对整个泵站系统的数据收集、信息汇总、控制命令输出等功能。此外，还为第三方提供了一个标准的接口。数据处理层主要完成数据的清理、处理和存储工作；监控录像系统采用了局部存储的方法，将局部的视频信号保存到硬盘中。利用该系统中的视频监测模块，实现了对该系统的远程监测。协助保安完成灯光和录像的联接，以及对进出泵房人员的管理；闸板可实现历史数据的实时显示。各个子系统之间的协作，才能确保智慧水运营与管理系统的整体安全性、可靠和有效的操作。

4 系统功能描述

在城市二次供水工程中，对城市二次供水系统进行了远程监控与调度。随着二次供水系统的建设和运营水平的不断提升，用户对系统的运营和管理服务的要求越来越高，目前的集中式监测平台体系结构已经不能适应二次供水系统的建设需要。有必要建立更智能的管理平台，也就是多功能一体化的二次水供应与维修管理平台[3]。

4.1 设计思路

基于“集中监视，分散控制”的管理模式，建立一种先进、可靠、高效、安全、易扩充的中央监视系统，实现对水泵、变频调速装置的远程数据采集与控制，对水泵故障及成因的实时评价，实现全天候实时监测，便于实时监测，及时检查出故障问题，减少人工检验，提高生产效率，确保用户设备正常运转。

4.2 系统示意

物联网系统中智能网关是一个非常重要的组成部分。智能网关的主要任务是采集现场的数据，现场自动调节，水槽自动控制与储存，备用供水控制，终端管道爆破预报，安全联锁装置，预警水质，工业加密系统。

根据2006～2016年的水质监测数据，通过计算所选评价因子的年均内梅罗综合污染指数，并与相应的分级标准进行对比，对该水库的水质质量状况进行评价，结果见表3。

4.3 系统网络

本系统支持多种网络传送，其中包含(但不局限于）ADSL一般拨号宽带(private network transfer width）、专用网络专线(presented networktransmission）、虚拟 VPN专线(virtual position video）、移动拨号 VPDN、4 G/5 G网络等。

4.4 系统功能

4.4.1 数据采集与控制

数据采集与控制中的切换信号采用被动式接触信号，模拟信号采用4～20毫安的模拟信号。

4.4.2 冗余控制

智能网关具有可编程逻辑控制功能。智联网关侦测到PLC或逆变器出现异常，从而造成了对供水逻辑的控制不能正常进行，引发供水危机之后，智能网关会自动切换至安全冗余的供水逻辑，接手对异常 PLC或逆变器的水供应，并向平台发出最高等级的警告。

4.4.3 安防联动

当门正常打开时，启动门锁，状态反馈讯号与开门讯号一致。平台记录开门情况[4]。若门没有被正常开启，如被强行开启，而门锁没有开启，该状态信号与该门状态信号不相符。当有人擅自闯入时，这个平台会自动报警，并且会弹出一个视频画面。

4.4.4 错峰调蓄自动控制

从水箱的水位资料及水箱进水的基础管径中，推算出水箱所需要的蓄水时间。最大负荷控制主要是在最大负荷出现前，对阀门进行自动开闭。这一切都是通过智联网关在水泵房中实现的，实现了对现场的自动化管理。

4.4.5 末端管网爆管预测

用小区漏损监测方法可以对小区漏损进行定量分析，但是目前还不能准确识别出低泄露量不大的新增泄露点。

4.4.6 环境异常联动

环境监控包含但不限于温度，湿度，烟检测器，火检测器，水检测器等等。在复杂多变的工作环境下，智联网关实现了对传感信息的实时处理，并将其应用到实际生产中。比如，若水泵房内的温、湿度超出一定范围，智联就会根据逻辑匹配，将水泵房内的风机、除湿器、乃至空气调节等信息，反馈给水泵房主控室。比如，水泵房内的水管突然爆裂，或者水箱出现大面积的溢出，都会引起水灾报警信号的异常。智联门根据逻辑指令，切断装置的供电，启动污水泵的排泄，并将异常情况汇报给平台。

5 智慧运维管理系统在二次供水运维管理中的应用对策

5.1 子站运行监控

子站是指泵站的自控系统，其主要功能是以监测中心为主。可以从监测中心将水压、水量、水质、用电量等数据上传到数据库中，对市政二次供水系统进行24小时集中监测，保证数据可以对可能的误差进行提前分析和预测。同时，通过无线、光纤等技术，将二次供水系统在各地区的实时运行状况和相关数据，及时上传到监控中心，作为永久数据储存，构成二次供水大数据库。本项目将为城市规划、科技研发等提供有力的数据支持，有利于积极推进智慧城市建设。

5.2 巡检维护监控

为了确保供水安全、稳定，监控中心必须组建一支具有很强专业性的检查和维修队伍，来对子站进行检查，以便能够及时地将各类供水隐患排除掉。在运行过程中，加强监控中心的科学化管理，运用先进技术和方法，降低监督成本，在运行期间，要发挥 GPS跟踪的优势，制定计划和指令。另外，还需要由专业化的市政二次水企业来实现对城市高层建筑及二次供水系统的社会管理，并将其划分为不同的地域、不同的路段，每一支队伍都有各自的职责范围。每一位领导都要对本地区的区域网格进行检查，在检出故障问题后，立即与监控中心合作处理。

5.3 抢修救险指挥

在二次供水智慧运维管理系统的日常运作过程中，可针对各类突发事件的突发程度、重大程度，制定适当的紧急处置计划，然后做一些紧急情况的排练，实现警告，预防的目标，这样才能保证二次供水的安全、稳定。比如，在夏天的雨季和冬天的寒潮期，要跟气象部门保持密切的合作关系，建立起一个联络机制，在最短的时间内，记录该城市的降雨量和温度变化情况，应加强监督责任，做好防寒减灾工作，各部要围绕一个统一的领导中心，提高管理警惕性，24小时为人民服务。根据工作的分工，网络监控，技术预防等手段，保证供水的安全性和稳定性，并首先派出维修人员对其进行维修，以保证城市二次供水系统的稳定性。

5.4 公众服务平台

二次供水智慧运维管理系统的服务方法要有针对性，由原来的单一服务方法，向以网站、微博和微信为代表的多种服务方法进行转变，以达到24小时服务的目的。在此基础上，通过对二次供水智慧运维管理系统的维护，对停水时间、水质等信息进行分析。客户服务部接到通知后，根据修理项目的需要，时刻监督工程进度，督促相关部门及时完成检修工作，并在检修完成后进行回访，以做下一步的验收。

5.5 建立水质检测体系

二次供水运行与管理系统的设计，采用不同的水泵、水管等方式，实现二次供水管理的目的。在我国城镇二次供水工程建设中，对二次供水工程建设最主要的优化措施就是建立一套水质检测系统。水环境质量监控体系的建设，要坚持专业性、可行性和有效性的原则。在人力资源管理方面，对水务局、物业公司、业主等部门进行全面系统的管理，从而提高审计质量。另外，建立一套科学的技术体系，就是要合理地运用智能传感设备、水处理系统等手段，并对现实中出现的水环境问题进行全面的评价与分析。

6 结语

综上，利用智能运维管理平台，我们能够采集并分析二次供水泵房的有关资料，从而达到对二次供水泵房进行全方位的监控，并建立起一份运行管理文件，从而让二次供水管理得到科学的规划，减少管理费用，提升供水公司的应急能力，提升供水公司的服务品质。