劉 華

（甘肅省渭源縣水務(wù)局，甘肅渭源748200）

隨著智慧城市的興起，城市智能化建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展趨勢。水務(wù)行業(yè)與城市發(fā)展息息相關(guān)，在建設(shè)智慧城市中十分重要。在智慧水務(wù)建設(shè)中，應(yīng)融合云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過搭建應(yīng)用系統(tǒng)，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以形成初步信息化應(yīng)用體系，使水務(wù)公司可利用無線傳輸挽留過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，自動監(jiān)測稅務(wù)數(shù)據(jù)，提高傳輸數(shù)據(jù)時效性，有效推動水務(wù)向可持續(xù)水務(wù)、現(xiàn)代化水務(wù)的發(fā)展。

1 智能水務(wù)建設(shè)任務(wù)

在建設(shè)智慧城市背景下，建設(shè)智能水務(wù)勢在必行，需采取新的智能供水思路，通過應(yīng)用新技術(shù)提升水務(wù)信息化水平，進而在業(yè)務(wù)集成、數(shù)據(jù)整合及智慧應(yīng)用方面解決水務(wù)行業(yè)問題。以遵義市為例，為加快高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略部署，推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，立足于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，轉(zhuǎn)變經(jīng)營方式，結(jié)合城市實際情況，制定智慧水務(wù)發(fā)展規(guī)劃，項目投資金額800萬元，以響應(yīng)國家智慧城市建設(shè)的號召[1]。

一是構(gòu)建水務(wù)中心。構(gòu)建集基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為一體的水務(wù)中心，建立統(tǒng)一管理標(biāo)準與數(shù)據(jù)標(biāo)準，形成服務(wù)接口與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)范化，便于人員高效采集與應(yīng)用數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合共享。開放數(shù)據(jù)標(biāo)準與接口，統(tǒng)一封裝業(yè)務(wù)板塊數(shù)據(jù)與功能，有助于和其他系統(tǒng)交換共享數(shù)據(jù)，避免產(chǎn)生“信息孤島”。

二是統(tǒng)一業(yè)務(wù)框架。遵循“集中服務(wù)、總體設(shè)計、統(tǒng)一管理”的原則，采取統(tǒng)一業(yè)務(wù)框架構(gòu)建智慧水務(wù)體系，通過一套貫穿水源至水龍頭的全業(yè)務(wù)管理，規(guī)范水廠、原水、管網(wǎng)、漏損控制等模塊建設(shè)標(biāo)準，解決供水各部門業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)難度高、條塊分割的情況，提升水務(wù)管理效率。

2 智能水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)原則，智能水務(wù)系統(tǒng)可分為傳感層、傳輸層與應(yīng)用層。一是傳感層。利用傳感器感知物體，包含壓力傳感器、水質(zhì)傳感器、電壓傳感器、流量計、光纖振動傳感器、電流傳感器、視頻攝像頭、溫度傳感器、智能表具等，從物理量向數(shù)字信號轉(zhuǎn)化，為傳輸中心數(shù)據(jù)處理提供基礎(chǔ)，該層擁有龐大的數(shù)據(jù)量，是基礎(chǔ)架構(gòu)。二是傳輸層。在采集基礎(chǔ)信息后，需將其進行傳輸，應(yīng)用公用無線網(wǎng)絡(luò)及自建有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息上傳至應(yīng)用層。三是應(yīng)用層，該層可接受數(shù)據(jù)，結(jié)合業(yè)務(wù)特點實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示[2]。如，應(yīng)用組態(tài)軟件展示水生產(chǎn)過程，應(yīng)用GIS地圖展示管網(wǎng)設(shè)備，應(yīng)用網(wǎng)頁展示用戶功能。而對于智能表具等特殊設(shè)備，其具有控制功能，可控制欠費用戶關(guān)閥、實現(xiàn)實時扣費等。

上述分層架構(gòu)嚴格根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分層構(gòu)建，各層級分明，完成功能相對獨立，利用相鄰定義兩層通用、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，使人員在對各層進行改、刪、增情況下對于其它層不會造成影響。如，改、刪、增傳感器層的傳感器，不會對傳輸層及應(yīng)用層造成影響。并且，借助相鄰兩層統(tǒng)一定義結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)各層的聯(lián)系與協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)整體功能，而不相鄰兩層無法直接調(diào)用，該系統(tǒng)擁有低耦合、高聚合特點，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。

2.2 部署架構(gòu)

整體水務(wù)系統(tǒng)分為管理調(diào)度中心與凈水分廠分中心，前者負責(zé)對整個系統(tǒng)集中管理，后者負責(zé)對水生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。

2.2.1 間隔 在部署架構(gòu)中，管理調(diào)度中心與凈水分廠中心相隔10 km，為保證兩者數(shù)據(jù)暢通可靠地交換，在兩者之間構(gòu)建VPN數(shù)據(jù)專線[3]。

2.2.2 雙機備熱 整體系統(tǒng)為保證運行穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、服務(wù)器、工作站等關(guān)鍵位置均采取雙機熱備模式，確保一機產(chǎn)生故障后能夠無縫切換，無需用戶干預(yù)系統(tǒng)仍可正常工作，不會由于故障導(dǎo)致系統(tǒng)中斷或數(shù)據(jù)流失。

2.2.3 防火墻 系統(tǒng)在連接外部系時，應(yīng)用防火墻等設(shè)置，確保系統(tǒng)安全性。

2.2.4 專用機房 建設(shè)與國家標(biāo)準相符的專用機房，配制UPS不間斷供電設(shè)備等，對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器則選擇知名品牌，確保其質(zhì)量。

2.2.5 交換機 連接關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用千兆網(wǎng)絡(luò)交換機，確保網(wǎng)絡(luò)暢通無阻。凈水分廠設(shè)置傳輸監(jiān)控視頻通道方面，則鋪設(shè)了專門的光纖通道，且預(yù)留寬帶為后續(xù)工作提供支持。

2.2.6 微晶屏 監(jiān)控中心顯示屏應(yīng)用微晶屏技術(shù)，屏幕應(yīng)用了特殊納米材料使其色彩更加艷麗、亮度更高，提高了系統(tǒng)顯示效果。

2.3 數(shù)據(jù)資源共享

在智慧水務(wù)建設(shè)中，數(shù)據(jù)管理是重點，通過建設(shè)數(shù)據(jù)中心突破壁壘，保證數(shù)據(jù)的安全性。此過程中制定統(tǒng)一標(biāo)準、統(tǒng)一規(guī)格、統(tǒng)一格式，開發(fā)數(shù)據(jù)交換共享對外接口，建立長效采集、整理、分類數(shù)據(jù)的更新機制，恢復(fù)和備份體制，保密維護管理辦法[4]。

2.3.1 基礎(chǔ)設(shè)施 數(shù)據(jù)中心應(yīng)有相應(yīng)硬件設(shè)施，通過網(wǎng)絡(luò)硬件、存儲設(shè)備、服務(wù)器等為整合硬件資源提供支持，且利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集、傳輸與管理。

2.3.2 數(shù)據(jù)中心 根據(jù)存儲方式不同將數(shù)據(jù)傳輸至相應(yīng)主題內(nèi)，用以提煉數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)交換為業(yè)務(wù)提供所需服務(wù)。在建設(shè)中收集水務(wù)歷史數(shù)據(jù)整理入庫，構(gòu)建長效收集與整理信息機制，完善供水管網(wǎng)地理信息，建設(shè)屬性數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫；完善恢復(fù)與備份系統(tǒng)，制定數(shù)據(jù)庫維護更新與來源主體保密等管理辦法，編制管理歸約與系列技術(shù)標(biāo)準；通過現(xiàn)有水務(wù)云服務(wù)享受相應(yīng)計算服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、GIS、水力模型等軟件服務(wù)，提高其業(yè)務(wù)能力。

2.3.3 支撐軟件 在數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，為保證數(shù)據(jù)庫獨立性與完整性，其結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

2.4 可視化方法

集成平臺提供WebGIS系統(tǒng)集成，通過服務(wù)器與區(qū)域空間矢量數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)項鏈，利用網(wǎng)絡(luò)地圖讀取后，即可實現(xiàn)GIS二維地圖集成，且利用地圖控件實現(xiàn)縮放、平移、復(fù)位等基本操作。以集成平臺為基礎(chǔ)，即可制定區(qū)域二維GIS地圖，交互使用地理信息，實現(xiàn)可視化矢量數(shù)據(jù)，為水務(wù)管理提供地理信息支撐。其主要具有以下功能：

2.4.1 提供構(gòu)建管網(wǎng)圖形工具箱 以地理空間信息為基礎(chǔ)提供可視化構(gòu)建區(qū)域，且能夠?qū)傩栽O(shè)置窗口添加與設(shè)置圖形對象屬性，屬性數(shù)據(jù)對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，能夠結(jié)合用戶需求及現(xiàn)狀提供水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.4.2 水務(wù)系統(tǒng)呈現(xiàn)圖形化截面 通過鼠標(biāo)拖動點擊工具欄、菜單欄即可查看各類功能，與Windows操作風(fēng)格一致。

2.4.3 圖形管理 以拓撲元素代表業(yè)務(wù)實際應(yīng)用對象，可編輯圖形元素，包含添加、縮放、刪除、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、粘貼、連接、對齊、移動、粘貼、組合功能。

該系統(tǒng)構(gòu)建實現(xiàn)了統(tǒng)一管理與界面風(fēng)格，用戶體驗較好。此過程中，用戶僅需登錄一次即可，單點登錄，按照預(yù)先分配角色及權(quán)限進入子系統(tǒng)內(nèi)進行操作，不同子系統(tǒng)相互聯(lián)系的同時相對獨立，數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享，以免出現(xiàn)信息孤島。另外，告警系統(tǒng)統(tǒng)一化，集中管理子系統(tǒng)告警功能，架構(gòu)更加清晰，統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析與查詢功能，便于商業(yè)智能分析、數(shù)據(jù)挖掘，進而為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持。

3 智能水務(wù)建設(shè)成果

根據(jù)上述架構(gòu)，應(yīng)用B/S架構(gòu)即組態(tài)軟件技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)，應(yīng)用效果良好。在管理中心內(nèi)，以微晶屏技術(shù)為基礎(chǔ)的屏幕擁有較高分辨率，無拼接縫，提高了視覺效果，可現(xiàn)實監(jiān)控終端內(nèi)容，以此控制軟件任意組合。主界面中能夠查看檢測站點實時壓力及流量變化，以可視化圖形顯示出來，若發(fā)生異常，如壓力值或流量超過預(yù)設(shè)值，則會自動報警。

4 結(jié)語

智慧水務(wù)建設(shè)與智慧城市建設(shè)要求相符，通過建設(shè)智慧水務(wù)，可有效提高水務(wù)工作服務(wù)能力與管理能力，以此解決信息孤島問題，實現(xiàn)信息共享與信息暢通，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)價值，為決策提供參考，進而創(chuàng)造經(jīng)濟效益，以推動水務(wù)行業(yè)進一步發(fā)展。