隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的水資源管理體制和運行方式已不能滿足社會對水資源的要求，同時也會產(chǎn)生一定的負面效應，從而影響到供水的質(zhì)量和效益。智慧水務系統(tǒng)作為水利信息化發(fā)展的先進階段，是今后水業(yè)發(fā)展的必然趨勢，其*性和功能不容忽視。我國目前的智慧水務系統(tǒng)建設，主要依靠云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、實時動態(tài)監(jiān)測、 BIM監(jiān)護信息管理、 GIS GIS、3D 打印、 VR、人工智能等技術(shù)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧水務在城市供水領(lǐng)域的應用日益廣泛，使得水廠的生產(chǎn)和經(jīng)營都發(fā)生了巨大的變化。因此，要加強智能水系統(tǒng)的建設和優(yōu)化，充分利用其在城市供水中的作用。
1 智慧水務系統(tǒng)在城市供水中的運用價值
智慧水務是一種全新的水資源管理體系，它的核心是一種無線供水，它可以在任何地方都能看到，通過云計算、 RFID、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將各個基礎(chǔ)設施連接在一起，形成一個智能化的供水系統(tǒng)。此外，智慧水務還能實現(xiàn)對水資源的自動收集，并對其進行深入的數(shù)據(jù)分析，使整個水資源管理體系能夠快速響應、統(tǒng)一指揮。根據(jù)目前已建成的智能水管理體系，可以將精細化管理、智能調(diào)度、規(guī)范化管理有機結(jié)合，實現(xiàn)智能管理、動態(tài)管理。綜上所述，智慧水務應用于城市給水的價值主要表現(xiàn)在以下方面。第一，智慧水務系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的供水技術(shù)，能夠通過物聯(lián)網(wǎng)直觀地顯示生產(chǎn)流程，直接地解決了人工監(jiān)測的不足，實現(xiàn)了 24 小時實時監(jiān)測水質(zhì)安全，便于技術(shù)人員實時掌握水質(zhì)狀況。第二，智慧水務系統(tǒng)通過各種科技手段，改變了以往的供水工作方式和方法，使供水管網(wǎng)的運行更科學、更有效。站在管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的運行上，員工可以隨時查看各地區(qū)的用水狀況，并對用水量進行實時監(jiān)控。通過對實時、歷史資料的分析，使調(diào)度方案得到快速的優(yōu)化，從而在任何時候都能保證用水的品質(zhì)。第三，通過智慧水務系統(tǒng)，實現(xiàn)了對供水管網(wǎng)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了供水管網(wǎng)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了供水管網(wǎng)的一體化，從而形成了一個“水物聯(lián)網(wǎng)"。
2 城市智慧水務系統(tǒng)的建設路徑
2.1 總體框架
城市智慧水務系統(tǒng)由應用級和用戶級兩大部分組成。用戶層是由業(yè)務人員、管理人員和公共人員組成的，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動收集，應用層能夠?qū)┧畼I(yè)務進行一體化管理，從而提高城市供水管理的科學性和合理性。供水調(diào)度系統(tǒng)：供水系統(tǒng)、二次增壓設備管理、水質(zhì)在線監(jiān)測、智能管網(wǎng)壓力分析、供水調(diào)度、GIS 等。外部服務：電話系統(tǒng)，營業(yè)收費系統(tǒng)，公司網(wǎng)站，大用戶計量，分區(qū)計量。內(nèi)部服務：辦公室、人員、財務等?；窘ㄔO：生產(chǎn)儀表，水廠自動化，機房建設， PLC 子站建設。先進性：系統(tǒng)建設要高起點，在充分考慮技術(shù)成熟的前提下，采用先進的計算機軟件、硬件、軟件、軟件、軟件、軟件等技術(shù)的發(fā)展，保證了系統(tǒng)的先進性。開放性：系統(tǒng)應注重開放性，采用與國際接軌的軟體、軟體平臺，以方便開發(fā)、使用、維護管理及系統(tǒng)更新。相關(guān)的系統(tǒng)都有對應的界面，可以方便地進行各種數(shù)據(jù)的交流。實用性：該系統(tǒng)與生產(chǎn)管理的實際應用相結(jié)合，不僅能實現(xiàn)以前的手工操作，而且還能實現(xiàn)許多人的愿望，克服了電腦只會模仿傳統(tǒng)手工作業(yè)的錯誤。安全：在智慧水務系統(tǒng)中，設置安全機制，安裝防火墻等安全措施，防止數(shù)據(jù)丟失、病毒、攻擊等，從而可以對此類服務進行仿真，并與其它信息系統(tǒng)相結(jié)合，創(chuàng)造出新的應用。
2.2 信息采集傳輸層
物聯(lián)網(wǎng)是智能水信息采集與傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡設備、現(xiàn)場儀表實時動態(tài)地監(jiān)控城市供水的各種要素，實現(xiàn)了供水的實時、有效與安全，向著信息化的方向發(fā)展。
2.3 數(shù)據(jù)層
作為城市供水智能水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它不僅承載了海量的數(shù)據(jù)，而且還為智慧水務提供了重要的信息資源。要發(fā)揮其作用，就加強基礎(chǔ)設施和數(shù)據(jù)庫的建設，加強數(shù)據(jù)層面的資源集成，為水利信息化工作的順利進行奠定基礎(chǔ)。隨著我國城市化進程的加速，在推進智慧水務建設的同時，加強對水務業(yè)務的數(shù)據(jù)挖掘，使其在城市供水中得到應用。
2.4 門戶層
根據(jù)目前已建成的智慧水務系統(tǒng)，可以將其劃分為工業(yè)和公眾信息兩大類。公司的內(nèi)部門戶是由主管部門直接負責，進行日常的運行和維護，同時也可以通過行業(yè)門戶與其他部門的工作人員進行溝通和交流，保證各項工作的有序開展，增強智慧水務系統(tǒng)的服務能力。同時，通過建立的公眾信息門戶，為廣大市民提供了咨詢服務，使廣大市民可以實時、動態(tài)地了解和參與到水利建設中來。
2.5 數(shù)據(jù)管理平臺
建設智慧水務的關(guān)鍵在于對智慧水務的數(shù)據(jù)進行有效的整理和存儲，既保證了供水工作的進行，又為有關(guān)部門的供水工作提供了數(shù)據(jù)支持。根據(jù)目前智慧水務的數(shù)據(jù)處理平臺，可以從兩個方面進行數(shù)據(jù)集成。①通過數(shù)據(jù)集成，保證了數(shù)據(jù)的保存和保存，使數(shù)據(jù)的保存和保存更加完整；②數(shù)據(jù)集成能夠使數(shù)據(jù)更加集中，節(jié)省存儲空間，減少存儲費用。
2.6 頂層設計
在智慧水務體系的框架下，根據(jù)“頂層設計，統(tǒng)籌管理，深度融合，提升"的工作要求，整合現(xiàn)有資源，提升綜合效能，創(chuàng)新體制機制，提高管理水平，統(tǒng)籌編制和實施供水智慧化管理體系的頂層設計方案，為建設全市統(tǒng)一的、供水智慧化管理的信息資源庫和應用平臺，為建立該市供水智慧化管理的資源配置、隊伍建設、保障體系、管理制度的一體化工作機制，提供總體規(guī)劃設計思路。建設以基礎(chǔ)資源為基礎(chǔ)、信息共享、視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)、數(shù)字供水、應急指揮、網(wǎng)上辦事、輔助決策等為主要功能的智慧水務管理公共服務平臺，促進供水管理工作由被動向主動、靜態(tài)向動態(tài)、粗放向精細、無序向規(guī)范轉(zhuǎn)變，提高該市供水智慧管理的精細化、信息化、現(xiàn)代化、智慧化水平。
3 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺
3.1平臺概述
安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，監(jiān)測主要用能設備能效，保護污水廠運行可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。
3.2平臺組成
AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務后勤部門管理需要。
3.3平臺拓撲圖
3.4平臺子系統(tǒng)
3.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預警。
監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。
3.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。
3.4.3電動機管理
馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
3.4.4能耗管理
為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。
將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。
能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
3.4.5智能照明控制
系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能的目的。
3.4.6電氣安全
①電氣火災監(jiān)測：監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。
②消防應急照明和疏散指示：根據(jù)預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。
③消防設備電源監(jiān)測：監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。
④防火門監(jiān)控系統(tǒng)：防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。
3.4.7 環(huán)境監(jiān)測
污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。
3.4.8分布式光伏監(jiān)測
實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。
平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置，各個屋頂?shù)难b機容量。
3.4.9工藝仿真監(jiān)控
平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
4 相關(guān)平臺部署硬件選型清單
序號 | 名稱 | 型號、規(guī)格 | 安裝位置 | 用途 |
1 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APview500 | 進線開關(guān)柜 | 監(jiān)測市電電能質(zhì)量 |
2 | 35kV、10kV回路保護 | AM6 | 35、10kV開關(guān)柜 | 35、10kV回路保護、測控 |
3 | 智能操控裝置 | ASD500-Pn | 35、10kV開關(guān)柜 | 35、10kV回路操作、顯示和測溫 |
4 | 弧光保護 | ARB5 | 35、10kV回路母線室、斷路器室、電纜室 | 用于監(jiān)測關(guān)鍵電氣接點弧光監(jiān)測、保護 |
5 | 無線測溫傳感器 | ATE400、ATE200 | 35、10、0.4kV母排、斷路器、線纜接頭 | 用于監(jiān)測關(guān)鍵電氣接點溫度 |
6 | 有源濾波裝置 | AnSin□-M | 0.4kV母線側(cè) | 濾除配電系統(tǒng)2~25次諧波畸變 |
7 | 無功補償裝置 | AZC智能電容 | 0.4kV母線側(cè) | 提供無功補償 |
8 | 多功能儀表 | APM520/APM510 | 10kV、0.4kV回路 | 監(jiān)測電氣參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)、故障報警 |
9 | 智能照明控制器 | ASL100 | 照明配電箱 | 照明單控、群控、定時/自動控制 |
10 | 電氣火災傳感器 | ARCM200 | 配電柜/配電箱 | 監(jiān)測漏電電流和線纜溫度 |
11 | 消防設備電源傳感器 | AFPM | 消防配電箱 | 監(jiān)測消防設備電壓、電流狀態(tài) |
12 | 應急照明和疏散指示系統(tǒng) | A-C-A100 | 消防疏散通道 | 提供消防應急照明并指引疏散人群快速疏散 |
13 | 限流式保護器 | ASCP200 | 照明插座回路 | 防止過載、短路產(chǎn)生火花 |
14 | 電動機保護器 | ARD3M | 電動機 | 保護電機安全穩(wěn)定運行 |
15 | 環(huán)境傳感器 | 溫濕度、浸水、煙霧、有害氣體等傳感器 | 配電室、工藝區(qū)域 | 監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，維護環(huán)境安全 |
16 | 智能網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM | 數(shù)據(jù)采集柜 | 采集設備數(shù)據(jù)，邏輯控制、上傳平臺 |
5 結(jié)束語
綜上所述，“智慧水務"體系的建立，不僅可以有效地提升企業(yè)的形象，而且可以有效地提高企業(yè)的工作效率，減少企業(yè)的經(jīng)驗管理費用?！爸腔鬯畡?可以加速企業(yè)的響應，提升公司的服務水平，為城市的基礎(chǔ)設施和經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境。優(yōu)化供水成本，是我國水資源管理體制改革的一個必然要求，也是我國水資源管理體制改革的必然要求。在城市供水系統(tǒng)中，要按照城市的用水需求，綜合考慮城市的經(jīng)濟、社會發(fā)展、城市功能變化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)水技術(shù)進步等方面，合理地確定城市的供水規(guī)模。要進一步健全有關(guān)的標準、規(guī)范、成本控制、業(yè)績評價等，以推動企業(yè)的優(yōu)化、節(jié)約、節(jié)約。通過技術(shù)進步，加強管理，減少冗員，提高生產(chǎn)效率，進一步降低能耗，減少漏耗，降低藥耗，降低操作費用。通過整合資源、科學調(diào)度、自動化、信息化、設備優(yōu)化和節(jié)約能源，達到管理、勞動和裝備的效率。
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