韩小乐

（庆阳市供排水公司，甘肃 庆阳 745000）

0 引言

在城市建设的过程中，应用计算机信息技术来解决实际问题集中体现在建设智慧城市当中。当前，大数据信息平台无疑是计算机技术应用的大背景、大前提。当前计算机信息技术水平日新月异，在智慧城市的建设与发展过程中展现出了尤为突出的特点和优势。以庆阳市供排水公司为例，这是一家承担庆阳市城区供水、排水任务的公益性事业单位。由于当地水源地势较低，庆阳市源水提取情况复杂，需要多级提升泵站协调运行（如图1 所示）。才能保障城市居民的自来水供应。随着供水覆盖面积逐年扩大，人口日益增多，供水要求不断地提升，传统的依靠电话上传下达和简单的自控平台的方式已经不适应时代的发展和城市供水智慧化的需求，这就需要结合城市与供水的实际情况对其进行全面的升级优化。因此，自来水调度智慧化大数据平台应运而生。

图1 庆阳市自来水工艺流程

2016 年初，公司全面上线了智慧水务大数据管理平台，以实现水务管理的自动化，智能化。并且对各生产车间、前池的液位、输送的流量、管网漏损等多个环节进行了实时监控，同步传输至大数据平台，并综合分析，形成可视化报表，建立起全方位的自动控制管理系统。

1 智慧水务调度自动化系统

智慧水务调度自动化系统建设目标分为四个模块，分别为服务器物理设备及中央调度控制大厅建设、智能水位流量画面实时监控、城区管网DMA 分区和SCADA 管网漏损预警的自动控制管理系统。

1.1 服务器及PLC 自动化控制器远端传输部署

每个提升泵站以及水厂通过数据采集器、PLC 自动化控制模块采集现场实时数据，并使用光纤进行数据传输，将数据集中到光纤收发器，用光纤收发器将数据汇聚到交换机，通过光纤传输到服务器机房，再通过服务器部署到中央信息管理调度大厅，如图2 所示。

图2 PLC 模块数据采集拓扑

1.2 中央调度控制大厅建设

通过远端数据采集及部署，在中央控制大厅建设中控大屏及数据管理控制端，将收集到的数据进行集中的实时监控。其中包括各泵站前池液位、水厂产水量及清水池液位、实时流量等。通过自动化计算，配合PLC 自动化控制器，优化各泵站前池液位，自动调整水泵的功率及阀门开度。最大化地降低产水成本，以及人为因素造成的各种损失，降低能耗及产销差。

1.3 生产数据传输

在综合集成PLC 数据传输，DMA 分区，漏损管理等功能的基础上，以供水管网信息为载体，实时、全面、清晰、直观地展示制水、供水、用水等各环节相关信息，通过在线监测、信息化通信等手段，确保各项生产经营活动安全有序，最终实现计算机智能化指挥调度及大数据分析，给城市数字化提供有力依据。

1.3.1 生产数据

利用PLC 模块化专线传输，采集水厂及泵站全生产工艺过程数据等，将管网全过程压力监测数据、流量计监测数据、水质监测数据通过实时数据采集上传至服务器，通过大数据系统进行数据汇集、加工、资源整合及数据共享服务。

1.3.2 视频数据

通过各水厂及泵站远端数据传输线路，建设水厂泵站实时视频监控，统一管理，以流媒体引擎将数据接入生产调度系统，实现视频监控与应用系统的联动，完成可视化管理，提高调度效率，加强供水生产线的优化管理。

1.3.3 生产报表数据

生产报表主要实现对公司下设的自来水厂及泵站生产业务的管理以及对生产数据的统计分析。传统的生产报表需要各自来水厂及泵站运行工作人员通过现场查抄上报，以书面纸质方式进行上传汇报。这种方式存在难统计、误差大、失误率大、人为造成数据失效等问题。而应用PLC 模块化可获取最精确数据，无须专人进行查抄，通过开发数控程序获取数据到服务器，以电子报表的方式呈现，自控截获的数据，无论是水量，电量还是瞬时流量等都可达到最大化精准。方便大数据进行整合分析，降低产销差。从而提高管理效率，提升管理水平。

1.4 城区管网DMA 分区的重要性

城市供水管网是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市的“生命线”，而自来水的有效输送已成为城市保持生命活力的重要前提条件之一。城市供水管网的运行可靠与否，同市民的生活、工作、工业生产等各个方面密切相关，因此管网漏损成为供水安全线的首要任务。

1.4.1 漏损控制率及达到国家标准要求

国家要求在2020 年漏损率不超过12%，而达到这一要求，最优解决方案就是建设DMA 分区及管网漏损分析系统。DMA 采用多级独立分区计量监控能够及时发现管网漏失、不规范用水等行为，在控制漏损上更有效率。搭配更精细的物联网水表，增加抄表准确率，可获得最真实的用户水量依据，为智慧水务建设奠定基础。海威茨DMA 分区计量管理系统是智慧水务管控模式，可以保障设备的稳定运行，数据的真实有效，实现水务管理的智慧增效。

1.4.2 GIS 系统的建立

GIS 系统是科学规划DMA 分区的重要依据，通过GIS 系统对城区管线进行普查及数据整合，同时标注管网材质、计量表位置、阀门位置等。

利用物探系统得出的结果，生成详细精确的管网数据，在此基础上建立城区管网数据结构，依据此结构规划出管网拓扑关系。再依据地形数据、管网数据和GIS 数据库，对DMA 分区进行科学化区分。由此可以根据爆管情况进行主动干预，更高效地处理各种突发事件。

1.4.3 SCADA 管网漏损预警及精准定位

在建设好DMA 分区计量管理系统后，对城市现有管网布局进行物探，在合理分区规划后，通过SCADA 计量系统控制水量，并且进行分级管理。通过信息化手段，配备远程水量计量和管网压力监测设备，实现分区分级精确计量，检漏定位50m 范围之内。实现了漏损处的精准定位。

1.4.4 调度系统与DMA 和SCADA 的配合运行

调度工作人员通过漏损预警系统，第一时间发现漏损情况，通过信息化手段，分析区域管网可能的漏水量和漏水点范围，如果数据大幅波动，可通过查看相应分区计量表、定位更精细漏损范围查找原因，第一时间将分析出的数据传递给巡检员。最大限度地减少盲目检测、被动检测。实现最快速抢修，精准检漏、主动检漏、从而达到有效降低管网漏损的目的。

1.5 数据整合及大数据分析中心

在统一构架下构建大数据分析中心，并实现数据资源共享。大数据中心以信息化系统建设的基础进行数据设计。供水基础空间数据与业务数据，基于内网的数据更新机制和各水厂的自有数据库，将水厂生产控制系统的实时数据采集到大数据中心，对接管网及DMA 分区设施定位数据、实现数据筛选、数据提取、数据处理、数据集成、数据表达、数据发现、数据访问、数据交换、数据更新等服务。最优化地实现数字化管理。

1.6 实现智慧化调度

在智能水位流量画面实时监控、生产数据实时传输、管网DMA 分区和SCADA 管网漏损预警等自动控制管理系统的辅助基础上，调度工作人员可实现用更精确，更自动化的调度方式，极大地降低了因人为因素造成的调度不准确、不及时的损失。更能提高管理效率、提升管理水平。

2 结语

生产调度系统从数据角度建立起“原水—制水—供水—配水—用水”的厂、站、网一体化数据监测体系，通过计算机技术对供水动态数据进行实时分析、诊断预警，对异常事件进行及时报警，辅助调度管理人员全面了解供水运行情况，提高应急处置能力，保障供水安全与稳定。基于管网智能感知设备，动态掌握供水管网各级分区内流量、压力，水质数据，有效降低漏损，提升水资源利用率，提高企业运营效益。基于大数据技术，消除各个业务系统之间的数据孤岛和业务壁垒，实现数据共享，业务协同，提高工作效率，提升精细化管理水平。应用智慧水务大数据平台是确保供水安全、高效、经济运行的重要生产和管理手段，让管理更轻松、决策更智慧。