中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：随着时代以及信息技术的发展，物联网技术应运而生，有利于帮助企业优化内部结构，从而实现体系智能化、自动化的发展；同时，物联网还能够对商业模式进行改革，可将不同行业企业的资源进行整合，使其有了合作共进的可能性，从而实现不同行业的大发展。从物联网技术的定义入手，对物联网技术在智慧水务中的具体应用进行探讨。
关键词：物联网技术；智慧水务；应用
1 引言
依托于物联网监测、通信、远程控制等技术的“全流域联动联调智能动态管理”理念，是针对近年来城市水环境系统日益复杂的运维与管理需求，而提出的全新解决方案，亦即“物联网+智慧水务”系统。系统能够通过对整个流域内的各水务要素，包括河道、污水厂、污水泵站、排涝泵站、闸站、调蓄设施、管网、监测站点等的全面监测，实时管理和联控联调。并借助于外部气象预报数据等，实现全流域的水量管理、水质管理、内涝防控和设施维护的精细化、科学化、动态化管理，减少合流制溢流及其对城市和自然环境的影响，实现全流域尺度下的水安全、水环境目标。
2智慧水务相关概念
智慧水务是指利用传感器、电子标签等物联网技术，建成覆盖信息类型和时空尺度完善的水务信息感知网；建成水生态水环境监测体系，实现全区水源地、河流、湖泊、干渠、排污设施水质全面自动监测；建成水资源监控能力，实现源水供水水量、水厂供水量、原水供水信息、二次供水、城市生态供水、农田水利灌溉用水全面自动监测；建成汛情监测体系，实现全区河流、湖泊、泵站、闸渠、堤防、城市易涝点水情全面自动监测；建成水务设施监测体系，实现全区泵站（供水、排污、农田灌溉）、闸坝、管网（供水、排污、农田灌溉）、井盖、消防栓运行（完好）状态的全面自动监测；建成支持各类监测数据传输的物联网络，实现物联网与政务专网、移动无线网络、社会运营商网络的“多网融合”。利用“云计算”“虚拟化”等新技术建成实现水务信息汇集、存储、处理、服务于一体的大数据中心，实现水务工程基础信息、水雨情信息、视频监控信息在数据中心的整合，与公安部门、气象部门、国土部门、应急管理等部门的信息实现实时交换。实现对源、供、排、污、灾等水务管理环节的历史回溯、现状监测、未来预测与综合调控分析，基于深度模型（分布式水文模型、水动力模型、水质模型和管网模型）支撑的水资源调度、水生态治理、水环境整治、水系联控联调系统建成。
3 智慧水务系统建设目标
在党的十八大报告中明确指出：加快智慧城市建设是经济转型的重点内容，且水务系统不仅可以推动产业结构的优化升级，且可以将生态、经济、文化、民生等方面紧密结合，做到全方面发展，应将智慧水务系统作为主要的战略任务。同时，中国的“十二五”规划纲中明确指出：智慧水务系统可以加快经济社会各领域信息化，加快当前城市的发展速度，以物联网为基础推进信息共享、信息互联、数据互通，整合提升政府公共服务和管理能力，提高事物系统的安全系数。因此，当前的智慧水务系统建设需要以内需为基本目标，将经济发展、现代化建设等目标有效融合，进而解决各类民生问题。
4 智慧水务在水处理领域的设计与应用
4.1 科学调度系统
基于预警预报信息，系统同时生成初步方案，提出后同步进行多方会商讨论，并对会商之后的方案进行三维情景推演，最终择优选取调度方案。对于已实现自动化改造的水系要素通过自动化控制集成系统进行远程控制，对于未进行自动化改造的水系要素则通过综合业务管理平台将调度指令发送给各个科室，由科室通过电话或系统内进行水系要素调度。
4.2 技术性能指标
智慧水务管理云平台可支持2000个并发用户同时登录，满足公司5年内用户增长数量要求，平台响应速度快，单功能模式下查询浏览时间不超过3秒。为保证项目管理延续性，平台需采用双机热备，当主服务器发生故障后，自动切换到备用服务器。数据库支持每秒50万次查询和6万次的更新。平台支持实时采集生产运行重要数据，采集频率可从秒级至分钟级自行调整，支持5年的污水处理项目实时历史数据存储和快速查询。平台提供数据填报界面，那些无法自动采集的数据可通过人工录入。平台支持对问题数据进行过滤、去跳、补遗等清洗过滤处理。对于每分钟采集一次的仪表数据，APP端曲线平均加载速率为4500条/秒。绘制全年历史曲线的时间不超过30秒。对于历史数据曲线绘制呈现支持数据压缩，系统对模拟数据在1%误差下能达到85%以上的压缩率，Web端曲线压缩率超过97%。智慧水务管理云平台可以用于全景展示项目运行工况，为项目管理和运行提供大屏幕、电脑桌面及移动端信息化平台管控界面，实现项目三维VＲ与视频融合，全面展示污水处理项目运营管理状态。
4.3 建立信息资源系统
智慧水务系统的信息资源系统十分重要，其不仅是智慧水务系统的基础，也是数据储存与计算的核心。就当前中国部分城市水务系统的建设情况来看，资金主要应用在了生产建设上，忽视了信息系统的投入，导致仅有少部分地区可以实现智慧城市供水管理系统的构建。同时，虽然部分城市拥有智慧水务系统，但信息资源管理框架不符合要求，从发展建设的角度来看，这样的系统构成难以满足“智慧建设”的需求。因此，应在智慧水务系统建设过程中建立信息资源系统，并将其作为城市水务工作的主要工作方向，不断提高系统的稳定性与有效性，促进城市的现代化建设。
4.4 技术架构
1）实时监测信息采集与传输层级。实时监测信息采集与传输层级在流域物联网与智慧水务系统中用于采集、传输各类监测与监控信息。主要包括两河主要断面、主要排口、闸坝、泵站、CSO调蓄设施、污水处理厂等重要环节的水文、水质监测，采集数据用于构建水力、水质模型，同时用于动态监测体系的构建。2）计算机网络与硬件设施层级。硬件设施为流域物联网与智慧水务系统提供基础的硬件支撑环境，包括支撑各类应用运行和各类数据存储的服务器、存储、备份、显示及会商环境等。硬件设施的设计和建设，根据业务应用的需求进行建设或在已有硬件设施之上进行扩充。计算机网络主要用于服务器与各设备终端、各管理用户、公众进行信息交互的载体渠道。根据智慧水务系统的应用范围、重要性和安全性要求，计算机网络系统需要采取一定保密措施与因特网进行隔离。
5 结束语
在进行城市智慧水务系统设计的过程中，应坚持以实用、安全为前提，选用国际先进、成熟、可靠、适应水务行业管理特点的信息技术手段，体现两河水环境管理差异化需求，同时保证信息系统的开放性、兼容性、可扩展性和可操作性。既满足行业管理和安全保密的自身需要，又要满足政务公开、公共服务的社会需求。在信息化建设时，选取的硬件、软件具有适度的前瞻性，建立切实可行的数据更新维护机制，保证数据的有效性和可靠性。
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