淺談智慧水務(wù)建設(shè)的發(fā)展與配電設(shè)計

安科瑞 陳聰

 摘要：目前以新技術(shù)應(yīng)用帶動水務(wù)信息化技術(shù)水平的全面提升，是水務(wù)發(fā)展的必然趨勢，全國智慧水務(wù)正如火如荼建設(shè)中。智慧水務(wù)聚焦供水安全保障與水務(wù)精細化管理，本文通過各應(yīng)用場景深入分析智慧水務(wù)建設(shè)價值，提出智慧水務(wù)建設(shè)效益指標，為正在建設(shè)或計劃建設(shè)智慧水務(wù)的水務(wù)企業(yè)和管理單位提供應(yīng)用效益的事實依據(jù)，穩(wěn)定有效獲取數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效，實現(xiàn)可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

   關(guān)鍵詞：智慧水務(wù)；管理平臺；建設(shè)思路；效益；可持續(xù)發(fā)展

1 前言

   智慧水務(wù)是水務(wù)發(fā)展到數(shù)字化后的高級形態(tài)，它充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，深入挖掘和廣泛運用水務(wù)信息資源，逐步構(gòu)建水務(wù)企業(yè)生產(chǎn)管控能力、業(yè)務(wù)協(xié)同能力、經(jīng)營管控能力、財務(wù)管控能力、用戶服務(wù)能力等新型能力，全面提升水務(wù)管理的效率和效能，最終建成為城市級水務(wù)智慧化支撐體系，以輔水務(wù)企業(yè)實現(xiàn)全要素生產(chǎn)率和可持續(xù)競爭力的提升，并實現(xiàn)“省 - 市 - 縣 - 村鎮(zhèn)"四級精細化管理，促進水務(wù)從傳統(tǒng)服務(wù)到數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級。

圖 1 智慧水務(wù)新型能力圖譜與建設(shè)價值分析

   智慧水務(wù)的業(yè)務(wù)體系和價值模式是基于數(shù)字生產(chǎn)力的新型能力共建、共創(chuàng)、共享形成的開放生態(tài)，其產(chǎn)生的效益不僅是應(yīng)用新一代信息技術(shù)改造提升存量業(yè)務(wù)，實現(xiàn)提升效率、降低成本、提高質(zhì)量，而且賦能延伸業(yè)務(wù)和增值服務(wù)，實現(xiàn)產(chǎn)品/服務(wù)創(chuàng)新與業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)變。本文從生產(chǎn)管控、運營決策、管理協(xié)同、用戶服務(wù)這四方面開展分析。

1.1 生產(chǎn)精益化

1.1.1 提高供水水質(zhì)綜合達標率

   通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在水源地、水廠、管網(wǎng)、供水節(jié)點、二次供水、用戶端等布置水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測余氯、氨氮、總氮、COD、TDS 等水質(zhì)指標，實現(xiàn)超標報警、快速維修，有效控制水質(zhì)污染事件的發(fā)生。同時，通過源 水養(yǎng)護、水廠自動化、管網(wǎng)養(yǎng)護、泵站管理、二供管理等系統(tǒng)，從水廠進出廠水、管網(wǎng)輸送、設(shè)備末端到用戶龍頭，全流程保障居民水質(zhì)的安全穩(wěn)定，提升供水水質(zhì)綜合達標率，為市民創(chuàng)造出更加優(yōu)質(zhì)的供水、用水、飲水環(huán)境，保障用水水質(zhì)安全。

1.1.2 提高能源利用率

   通過源水調(diào)度、管網(wǎng)調(diào)度、錯峰調(diào)蓄等系統(tǒng)，平衡供水能力與用水需求，實現(xiàn)水資源的合理分配，降低設(shè)備能耗；通過水廠智能加藥系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可根據(jù)水質(zhì)情況實時調(diào)控藥劑量，實現(xiàn)藥劑精準計算、投加，大大節(jié)約鋁鹽、鐵鹽、二氧化氯、次氯酸鈉、臭氧等藥劑量，并使藥劑得到安全儲存；通過設(shè)備管理、二供管理系統(tǒng)，尋求設(shè)備搭配組合，減少“大馬拉小車"現(xiàn)象，大大提升能源利用率，降低能耗，降低城市供水綜合單位電耗與成本。

1.2 決策科學(xué)化

1.2.1 提高供水保障率

   通過智慧水務(wù)系統(tǒng)，第一時間發(fā)現(xiàn)和減少安全事故和突發(fā)事件的損失，最大限度地保障國家財產(chǎn)不受損失和人民生活不受影響；通過源水調(diào)度、管網(wǎng)調(diào)度、錯峰調(diào)蓄等系統(tǒng)實現(xiàn)水資源合理分配，緩解高峰期“搶水"現(xiàn)象；通過 DMA分區(qū)管理、漏損分析與管理、產(chǎn)銷差管理、大表管理等系統(tǒng)，及時預(yù)警、處置泄漏事故，高效處置、搶修，降低漏損率，提升漏損搶修效率；通過 GIS、管網(wǎng)水力模型輔助工作人員全面了解供水管網(wǎng)運行情況，作出決策；通過事故預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)和管網(wǎng)外業(yè)工單系統(tǒng)，及時啟動事件預(yù)警機制，并及時派發(fā)維修工單，提高應(yīng)急處置能力，提高供水保障率。同時公眾可以通過公共監(jiān)測平臺或移動在線軟件等舉報黑臭水體，及時發(fā)現(xiàn)水污染，保障用水安全。

1.2.2 提高運營效率

   改善供水企業(yè)的管理現(xiàn)狀以及提高供水的安全性能，為城市居民提供更加便捷、更加高效、更加舒適的供水服務(wù)。使得供水企業(yè)的運營與管理更加智能化，進而提升企業(yè)的運營效率，使城市用水更加安全。有效提升水資源的使用效率，在智慧化城市用水與排水方面能夠更加高效，減少水資源的浪費，同時在防洪等自然災(zāi)害方面等更加有效。使水務(wù)業(yè)務(wù)更加的智能化，進而為城市居民提供更加高效便捷的服務(wù)，通過智慧化的水業(yè)務(wù)，實現(xiàn)實時、自動的水務(wù)服務(wù)。

1.3 管理協(xié)同化

   通過設(shè)備統(tǒng)一接入平臺，實現(xiàn)穩(wěn)定高效、可拓展的物聯(lián)網(wǎng)接入，提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)信息管理和維護；通過設(shè)備管理平臺，統(tǒng)一管理“水源 - 水廠"全流程設(shè)備，同時實現(xiàn)各設(shè)備的全生命周期管理，科學(xué)預(yù)測設(shè)備剩余壽命，提示更換，降低供水設(shè)備剩余壽命預(yù)測失效率，提高設(shè)備利用率；通過數(shù)據(jù)中臺，進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)緩存，打通各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)孤島，提高信息資源利用率；通過公共服務(wù)基礎(chǔ)支撐中臺，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的打通，提高各業(yè)務(wù)部門間信息同步，實現(xiàn)水務(wù)應(yīng)用一體化管理，提高了任務(wù)協(xié)同度。實現(xiàn)信息技術(shù)由被動支撐管理向融入水務(wù)管理模式的轉(zhuǎn)變，推動了水務(wù)業(yè)務(wù)流程的再造，不僅可以更加合理地利用水資源，確保水量、水質(zhì)、水壓和供水安全，還可以提高水司運維水平，保持合理的運維成本，從而減緩供水成本升高對水價的壓力。

圖 5    任務(wù)協(xié)同度提升分析

1.4 服務(wù)主動化

1.4.1 提高服務(wù)水平

   利用移動終端和互聯(lián)網(wǎng)為市民提供一站式涉水業(yè)務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)水質(zhì)實時投訴、網(wǎng)上辦理行政許可、電子支付水費、智能水表等功能，進而使水務(wù)公共服務(wù)水平得以大幅度提高。充分改善了傳統(tǒng)供水公司、政府機構(gòu)、用戶之間的交流方法，提高了資源的合理利用效率，便于進行高效合理的信息傳輸。

1.4.2 提高用戶滿意度

   通過網(wǎng)上營業(yè)廳系統(tǒng)、服務(wù)熱線，搭建與居民之間的橋梁，解決城市取水、供水、用水等問題的訴求和矛盾，提高用戶服務(wù)便捷度；通過營業(yè)收費管理系統(tǒng)、客戶信息管理系統(tǒng)，記錄客戶信息，為水務(wù)企業(yè)提供精細化管理所需的統(tǒng)計分析信息，提高服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)智慧客服；通過營銷類工單系統(tǒng)、報裝管理系統(tǒng)、抄表管理系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)、表務(wù)管理系統(tǒng)等，提高任務(wù)響應(yīng)速度，快速派發(fā)工單，提高工單完成及時率，提高報裝、抄表效率，實現(xiàn)計量表具的及時維修與更換，提高用戶滿意度。

1.4.3 提高來電解決率

   通過客戶信息管理、抄表管理、服務(wù)熱線、設(shè)備管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代下對數(shù)據(jù)的智能分析，以更加精細、動態(tài)的方式管理水資源生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)的各個環(huán)節(jié)，充分采集、記錄、展示客戶信息，快速排查用戶來電原因，提高用戶來電解決率。

2. 智慧水務(wù)建設(shè)效益指標

   智慧水務(wù)效益分析可以從基礎(chǔ)設(shè)施、人員、資金、管理、服務(wù)五個方面展開。通過客戶信息管理、抄表管理、服務(wù)熱線、設(shè)備管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代下對數(shù)據(jù)的智能分析，以更加精細、動態(tài)的方式管理水資源生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)的各個環(huán)節(jié)，充分采集、記錄、展示客戶信息，快速排查用戶來電原因，提高用戶來電解決率。

3. 典型智慧水務(wù)建設(shè)項目效益分析

3.1 基于智能互聯(lián)的城市智慧供水管理平臺效益分析

3.1.1 項目實施概況

   本項目為市級二次供水改造項目，其中二次加壓最高日用水量104m3 /d；二次加壓最高時用水量為10.8m3 /h, 系統(tǒng)流量為24m3 /h；分區(qū)情況：加壓樓宇共四棟，樓層15層，加壓戶數(shù)130戶，均為一廚二衛(wèi)；泵房尺寸：14000mm（L）×7500mm（W）；泵房擬從室外市政給水管上接出兩根DN100的來水管進入泵房，市政供水水壓為0.25MPa。原供水設(shè)備為變頻供水。

圖 6 用戶滿意度來電解決率提升分析

項目改造前存在以下問題：

（1）缺乏科學(xué)的用水規(guī)律分析，使設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)，保持恒壓供水滿足最不利點的用水

需求；缺乏對設(shè)備重要零部件的全生命周期管理，無法預(yù)測更換零部件時間，導(dǎo)致零部件壽命較短；缺乏設(shè)備的實時監(jiān)控與報警，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，無法第一時間進行維修，導(dǎo)致縮短設(shè)備壽命。一般情況下一套供水設(shè)備以常態(tài)運行的壽命是 15 年即 131400 小時，高效狀態(tài)運行的壽命是 10 年即 87600 小時，項目改造前一套設(shè)備一天中連續(xù)高效運轉(zhuǎn) 24h。

（2）運維人員每個月進行一次設(shè)備檢查，無法實時掌控設(shè)備狀態(tài)，當設(shè)備發(fā)生故障時，

只能通過自檢、用戶投訴兩種方式得知設(shè)備故障狀態(tài)，另外維修人員派單慢，無法第一時間趕赴現(xiàn)場維修。據(jù)統(tǒng)計，一般情況下，從設(shè)備發(fā)生故障到運維人員維修需要5個小時。

（3）水箱清洗無規(guī)律，導(dǎo)致水質(zhì)有二次污染的風(fēng)險，無法預(yù)防水質(zhì)污染事件；另外僅

定期取樣檢測水質(zhì)情況，無法掌控水質(zhì)實時情況，當檢測出水質(zhì)有問題時水已經(jīng)供給用戶了，不能保障供水水質(zhì)實時達標。

3.1.2 實施效果

3.1.2.1 設(shè)備能耗降低

   原有項目情況：系統(tǒng)流量 Q=25m3 /h，水泵揚程 H=62m； 水 泵 的 參 數(shù) 為：50/DL12- 12.5X5，N=5.5kw，流量 Q=12.6m3 /h， 揚 程：H=62m（二用一備）。針對該項目進行了現(xiàn)場的實地考察及檢測，并通過檢測工具檢測出一年設(shè)備供水量 1508 噸，耗電量 1695 度。通過平臺對設(shè)備、水泵進行科學(xué)選擇，達到了高效節(jié)能的目的，具體如下：原變頻供水設(shè)備的千噸水耗電量為 1813 kWh/（km3 .Mpa）。帶有水質(zhì)改善功能的新型無負壓設(shè)備的千噸水耗電量為 726 kWh/（km3 .Mpa）。因此，帶有水質(zhì)改善功能的新型無負壓設(shè)備相對于原有變頻設(shè)備的節(jié)能率為：59.96%。

3.1.2.2 設(shè)備壽命延長

   平臺建設(shè)后，通過供水設(shè)備管理平臺對用水高峰時段規(guī)律進行分析，用水量較低的時段，采取小流量保壓；使用算法對水箱進水合理排程，并通過平臺下控，使水箱有序進水，從而緩解區(qū)域供水壓力；平臺中具有對設(shè)備類型進行重要零部件管理，包括零部件名稱、標識碼、類別、1 年 ~20 年的生命值、影響權(quán)重等，并根據(jù)設(shè)備調(diào)試完成上線使用時間，計算設(shè)備零部件的使用期限，并得出整體設(shè)備的生命值；在平臺中，可根據(jù) PLC 底層上傳數(shù)據(jù)，對設(shè)備實時數(shù)據(jù)判斷水泵故障并報警，可在第一時間進行維修。

   項目改造后設(shè)備一天高效運轉(zhuǎn)的時間為8h，正常狀態(tài)運行 16 個小時，因此項目改造 后設(shè)備可運行時間為：87600 ′8/24+ 131400 ′16/24=116800h

   所以相比于項目改造前，設(shè)備運行時間延長為：（116800 - 87600）/87600*100%=33.33%

   通過供水設(shè)備管理平臺對設(shè)備運行監(jiān)管及故障預(yù)警，第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并維修，根據(jù)經(jīng)驗判斷，可提高設(shè)備壽命 10%。因此項目改造后設(shè)備壽命延長43.33%。

3.1.2.3 維保及時率提升

   平臺建設(shè)后，水司對泵房及設(shè)備進行日常運維，包括設(shè)備日?，F(xiàn)場巡檢，水箱清洗等； 平臺通過工單系統(tǒng)對日常運維任務(wù)實現(xiàn)周期性的派發(fā)工單，可實現(xiàn)自動派單，通過定位、排班等選擇最佳運維人員，并對運維人員實現(xiàn)全流程的跟蹤與監(jiān)管；在管理上，實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的事故隱患，提前預(yù)知設(shè)備性能的改變，降低設(shè)備故障率，另外通過平臺秒級數(shù)據(jù)采集結(jié)合異常自動診斷，系統(tǒng)能夠?qū)崟r發(fā)現(xiàn)供水異常，及時派發(fā)帶解決方案的自動工單，大幅提升供水事故發(fā)現(xiàn)及時率，大幅縮短響應(yīng)時間和事故解除時間，從而提升用戶滿意度。據(jù)統(tǒng)計，一般情況下，當設(shè)備發(fā)生故障后平臺會立刻到報警，再通過工單系統(tǒng)自動派發(fā)帶解決方案的自動工單到合適的運維人員，從設(shè)備發(fā)生故障到運維人員維修整個過程僅需要 2 個小時。經(jīng)過對項目改造前后的分析，可見設(shè)備維保及時率提高了（5-2）/5*100=60%

3.1.2.4 水質(zhì)達標率提高

   通過供水管理平臺查看當前用戶下所有水箱的清洗周期，指導(dǎo)派發(fā)工單，保障水質(zhì)，并 對水箱清洗周期性排程（來自工單系統(tǒng)）；另外多參數(shù)水質(zhì)在線分析系統(tǒng)集成平臺，能直接將多種水質(zhì)在線分析參數(shù)集成在一臺整機內(nèi)部，在觸摸屏面板顯示器上集中察看和管理；實時監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)包括 pH、電導(dǎo)率、溶解氧、余氯、濁度等，測量精度在 1% 左右，通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)測、存儲，實現(xiàn)智能化在線監(jiān)測，當水質(zhì)數(shù)據(jù)超過限定值時啟動報警并停止供水；該系統(tǒng)集水質(zhì)在線分析、數(shù)據(jù)遠程傳送、數(shù)據(jù)庫以及分析軟件、系統(tǒng)校準功能于一體，對現(xiàn)代化水質(zhì)數(shù)據(jù)采集和分析提供了極大便利。經(jīng)過對項目改造前后的分析，可見在項目改造后，通過工單系統(tǒng)對水箱清洗周期性排程，確保水箱的定期清洗，保障水質(zhì)不受到二次污染，另外通過多參數(shù)水質(zhì)在線分析系統(tǒng)實時監(jiān)測水質(zhì)，可通過供水管理平臺掌控水質(zhì)數(shù)據(jù)，當水質(zhì)超出限定值時會立刻啟動報警并停水，保障了供水水質(zhì)安全，確保了設(shè)備供水水質(zhì)達標率 100%。

3.2 智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)效益分析

3.2.1 項目實施概況

   某自來水公司相繼建設(shè)了營銷系統(tǒng)、報裝系統(tǒng)、呼叫中心等多個系統(tǒng)，但因為信息化建設(shè)周期長，沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準和數(shù)據(jù)標準，導(dǎo)致信息孤島越來越嚴重，嚴重制約協(xié)同工作的能力，生產(chǎn)調(diào)度和運營分析缺乏數(shù)據(jù)撐和科學(xué)依據(jù)。通過搭建水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺打通數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成一體化、數(shù)據(jù)開發(fā)便捷化、數(shù)據(jù)資產(chǎn)規(guī)范化、數(shù)據(jù)服務(wù)流程化，形成貫穿智慧水務(wù)各系統(tǒng)的無邊信息流，大大提升信息化系統(tǒng)對需求變更的響應(yīng)速度，實現(xiàn)更進一步的精準服務(wù)和主動服務(wù)，為市民提供更好的用水服務(wù)體驗。大數(shù)據(jù)中心主要建設(shè)內(nèi)容如下：

（1）數(shù)據(jù)梳理。本項目的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)主要圍繞營銷客服主題，進行系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)初始化、系統(tǒng)增量數(shù)據(jù)抽取、系統(tǒng)變更數(shù)據(jù)抽取、系統(tǒng)全量數(shù)據(jù)抽取等。

（2）數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換。利用 ETL 工具將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)進行清洗，并轉(zhuǎn)換成可以開發(fā)建模的標準化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用。建設(shè)管理駕駛艙，將各類分析指標通過多維度圖形直觀展示；

建設(shè)報表設(shè)計器，隨時生成不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的組合型報表；用戶畫像，通過不同維度分析用戶屬性及用戶行為信息。

（4）數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)查詢。業(yè)務(wù)人員可通過簡易搜索條件快捷查詢相關(guān)用戶的基礎(chǔ)信息、繳費記錄、欠繳信息、熱線服務(wù)工單、熱線錄音等所有血緣數(shù)據(jù)。

3.2.2 實施效果

3.2.2.1 節(jié)約人力

   通過建設(shè)的水務(wù)大數(shù)據(jù)中心打通綜合業(yè)務(wù)服務(wù)平臺，居民可通過公眾號、短信、網(wǎng)站等平臺進行自助式查詢，大大降低了對人工客服的需求。項目建設(shè)之前每日平臺呼入數(shù)1000，其中接通率 68%，來電分類包括故障報修、水質(zhì)問題、水壓問題、咨詢查詢、投訴建議等，平均隊列長 20 人，最大隊列長度100 人，在水務(wù)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)后，人工客服呼入數(shù)減少 60%，大部分人傾向選擇自助式服務(wù)，客服人員可減少50%。

3.2.2.2 改善工單處理狀況

   通過水務(wù)大數(shù)據(jù)中心把熱線工單系統(tǒng)、供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）系統(tǒng)、工單系統(tǒng)對接，相關(guān)客服人員在接到故障信息后，可根據(jù)受理地址定位，立即確認故障點，并上傳至工單系統(tǒng)，在工單系統(tǒng)上按照工單類型分類進行自動派單，完成故障維修后及時進行回訪。從收到故障信息到派單整個過程不超過三分鐘，而在過去需要十分鐘才能進行派單，派單效率提高了 70%，另外故障維修后并通過回訪提高服務(wù)質(zhì)量，回訪及時率提高了 90%。

3.2.2.3 提高工作效率

   在水務(wù)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)后，客服人員臺席接通率 98%，示忙時長減少 90%，抄表員在抄表數(shù) 8000 個時，抄表及時率提高 40%，外勤人員處理及時率可達 80%，比之前提高40%，營業(yè)廳的柜員處理用戶問題的平均時間為 8 分鐘，相比于之前減少了 50%。水務(wù)大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，大大提高了各個崗位工作人員的工作效率，工作效率的提高也相應(yīng)增加了用戶的滿意度。

3.2.2.4 強化安全保障

   在水務(wù)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)之前未建立數(shù)據(jù)安全保障措施，在項目建設(shè)后，通過對每個數(shù)據(jù)服務(wù)進行監(jiān)控，具體業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)置輸出規(guī)則，避免數(shù)據(jù)被非法利用，保障用水戶信息安全；通過大數(shù)據(jù)分析用戶用水行為，分析供水區(qū)域內(nèi)疑似群租房群體，并接合抄表核實形成相關(guān)報告，提供給相關(guān)部門，為強化社會治安控制提供輔助能力。

3.2.2.5 提升社會服務(wù)滿意度

   通過對客戶服務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資源進一步集成和整合，充分發(fā)掘利用數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值，為客戶服務(wù)工作人員提供更便捷的工具用于支撐服務(wù)工作，在進一步提升服務(wù)于響應(yīng)速度和質(zhì)量的同時，通過用戶畫像，實現(xiàn)更進一步精準服務(wù)和主動服務(wù)，為市民提供更好的用水服務(wù)體驗。

3.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧水務(wù)一體機項目效益分析

3.3.1 項目實施概況

   某貧困縣，長期經(jīng)濟欠發(fā)達，為響應(yīng)國家號召，打好脫貧攻堅站，采用“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧水務(wù)一體機"以解決農(nóng)村飲水難問題，通過營業(yè)收費，客戶服務(wù)，抄表系統(tǒng)的上線部署，使農(nóng)村供水運營水平實現(xiàn)整體提高，完成了農(nóng)村分水站信息化提升和飲用水安全保障任務(wù)。該縣供水系統(tǒng)主要存在以下問題：（1）整個供水過程缺少水質(zhì)檢測設(shè)施和水質(zhì)處理設(shè)備，存在二次污染問題，水質(zhì)污染事件無預(yù)警機制。（2）縣 32 個分水站的水池進水跟城區(qū)用水高峰期重合，造成高峰期搶水。由于數(shù)字化程度低，管網(wǎng)資料遺失問題嚴重，同時，無法及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)的爆管、跑水事故，即使發(fā)現(xiàn)也很難精確定位，供水管道漏損嚴重，漏失率個別高達 65%。（3）缺少必要的監(jiān)督機制和人員考核機制，設(shè)備、管網(wǎng)、水表的維護無法滿足規(guī)定要求，造成設(shè)備故障率高，損壞嚴重。（4）供水系統(tǒng)自動化程度低，供水設(shè)備、水池液位無法遠程監(jiān)控，分水站運營成本過高。（5）未做到抄表到戶，個別不交水費或超量用水，影響其他村民正常用水，同時給分水站的經(jīng)營造成很大壓力。（6）水質(zhì)事故、停水通知、用戶意見建議等，缺少溝通渠道，嚴重影響用戶的用水體驗。

   “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧水務(wù)一體機"是為中小水司提供智慧水務(wù)建設(shè)的應(yīng)用軟件、計算及存儲硬件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息安全為核心的一站式解決方案，含管理門戶、大屏數(shù)據(jù)可視化、DMA 漏損控制管理系統(tǒng)、大口徑水表監(jiān)控管理系統(tǒng)、工單系統(tǒng)、二供管理平臺、錯峰供水、智能故障診斷、水廠監(jiān)控集成、綜合調(diào)度管率 100%，城市供水綜合單位電耗與成本降低10%~15%。

4AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

4.1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(wù)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(shè)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(xué)、精細的解決方案。

4.2平臺組成

          AcrelEMS智慧水務(wù)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(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等，貫穿水務(wù)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(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統(tǒng)

4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

   對水務(wù)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(yù)警。

   監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)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)。

4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

   水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導(dǎo)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(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.4.3電動機管理

   馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)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。高效、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(yù)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(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

4.4.4能耗管理

   為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務(wù)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(dǎo)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(wù)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。

4.4.5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(yīng)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。

4.4.6電氣安全

①電氣火災(zāi)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(yù)警。

②消防應(yīng)急照明和疏散指示：根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)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(shè)備電源監(jiān)測：監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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。

4.4.7 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(yù)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(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

4.4.8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。

4.4.9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(shè)備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)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(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6結(jié)語

   智慧水務(wù)聚焦供水安全保障與水務(wù)精細化管理，以新技術(shù)應(yīng)用帶動水務(wù)信息化技術(shù)水平的全面提升。正在建設(shè)或計劃建設(shè)智慧水務(wù)的水務(wù)企業(yè)和管理單位可以從生產(chǎn)運營優(yōu)化、產(chǎn)品/服務(wù)創(chuàng)新、業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)變等方面，明確數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型過程中不斷躍升的價值效益，在實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)增長方面價值效益基礎(chǔ)上，通過產(chǎn)品/服務(wù)創(chuàng)新開辟業(yè)務(wù)增量發(fā)展空間，獲取新技術(shù)/新產(chǎn)品、服務(wù)延伸與增值、業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)變，依托產(chǎn)業(yè)合作伙伴共建的開放價值生態(tài)，在數(shù)字新業(yè)務(wù)和綠色可持續(xù)發(fā)展等方面實現(xiàn)更大的價值效益和社會效益。

參考文獻

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