淺談智慧水務架構及配電建設應用

文章更新時間：2023-05-24　點擊量：699

摘要：隨著新時代水利治理政策的逐步實施，水利現代化和智能化建設已經開始。物聯網、圖像識別、數字雙胞胎等新技術的成熟也為智能水系統的建設提供了技術保障，新時代水利治理的新思路正在逐步實施。本文研究了智能水的整體結構和建設內容，試圖為智能水系統的建設和項目建設提供一些參考。

一研究背景

新時期的治水政策要求開展傳統水和現代信息技術，提高涉水業務的管理能力和水平，使水參與者和公眾享受水的智能服務，實現防洪減災、水管理、水資源利用等涉水業務的綜合控制。目前，水監測系統基本實現了水文信息收集、水資源水環境信息收集、工程信息收集、工程信息收集和監測站點覆蓋，但由于屬于不同業務部門，在不同時期建設，實時數據整合不好，未能發揮整體效益，具體表現為監測站點布局缺乏總體考慮，監測手段單一，缺乏創新監測手段的應用，數據資源整合利用低，業務應用不夠深化和靈活。因此，在新一代信息技術的授權下，建立智能水系統已成為一種不可避免的趨勢，也有著可實施的基礎。

二智慧水務內涵

1智能水務內涵

從水管理部門的角度來看，智能水緊密圍繞水、水資源、水環境、水工程、水事務、水公共服務六核心業務需求、云計算、大數據、物聯網、人工智能、數字雙胞胎等新一代信息技術，促進涉水業務智能應用，提高信息整合共享和業務智能管理水平，推動和支持水管理體系和管理能力現代化[1]。

（1）水。主要包括防洪、飲用水管理兩部分。洪水主要是雨季洪水和臺風洪水引起的。大洪水來臨時，可通過模型預報預警，提前采取措施預報各水庫水位，騰出倉庫容量儲存洪水，減輕倉庫周邊和下游的防洪壓力。在后汛期，根據來水預測及時攔截洪尾水量，盡可能多地儲存水量。當預測來水量較少時，可根據水庫蓄水情況和需水量進行分析，提前采取抗旱措施，減少旱災的影響。飲用水工程是協調城鄉發展、提高人民生活質量、發展城鄉經濟社會的重要民生基礎設施。城鄉飲用水與人民健康密切相關，因此有必要防范飲用水風險。通過增加對飲用水工程水質和水位的自動監測，可以實現城鄉飲用水工程供水的自動預警，加強城鄉飲用水工程的日常業務管理，提高城鄉供水和應急處置能力。（2）水資源。它是指具有利用價值和可用性的水源，包括地表水和地下水。在信息化方面，水資源信息包括水質信息、guan方網站監測信息、供水廠監測信息、污水出口信息、取水戶信息、水庫信息、水電站信息、流量監測信息、水利工程信息等。水資源優化配置包括水資源管理、供水管理、灌區管理的綜合優化。（3）水環境。主要通過監測站網絡進行監測。監測站網絡是指由適量水質監測實驗室和地表水、地下水、大氣降水水質站組成的監測信息收集系統。在水環境管理和保護方面，可分為河湖長制綜合管理、采砂管理、水土保持管理等。（4）水工程。包括涉水水利工程建設管理、水利工程運行管理。（5）水事務。也就是說，以水行政事件為主線，涉及的對象和業務流程主要是水行政執法，包括執法對象、執法檢查管理、執法案件處理管理、案件處理管理、執法隊伍和設備管理、執法指揮調度等。（6）水公共服務。也就是說，水務部門通過互聯網、移動終端、處理窗口、戶外展示指導等方式為公眾提供涉水政務服務，主要包括行政審批事項處理、公共水務事項答疑、公共水務事項投訴處理、公共預報預警、公共節水教育、公共河湖治理宣傳教育、引導公眾參與河湖治理、公共水情教育等。

2智能水務整體架構

智能水建設可以按照“四橫兩縱"的整體架構進行，即基礎設施、水大數據、應用支撐平臺、智能應用、機制保障和技術保障。智能水整體架構圖。

基礎設施包括水智能感知網和基礎運行環境。

（1）水智能感知網絡。水智能感知網絡是利用無人機、無人機、物聯網、5G等新一代技術，通過建設“空、天、地、水"監測感知網絡，實現水元素、區域感知、感知手段的全面感知，支持水工作。智能感知網絡需要在傳統水雨、水資源、工程監測站的基礎上，加強無人機、無人機等技術的綜合應用，豐富采集類型、加密采集覆蓋、整合采集站、標準化采集數據，進一步加強水文、水資源、水環境、水工程、農村水利等方面的信息采集，提高信息的完整性、真實性和及時性，滿足精細水業務管理和應用的要求。廣義上，水智能感知網絡包括河流監測站網絡、飲用工程監測站網絡、在建水利工程監測站網絡、水庫、水電站監測站網絡。

（2）基本運行環境。1)水務大數據。水大數據建設可豐富數據資源，實現各部門數據資源的整合共享，提高數據共享和服務能力。2)水務模型。基本的公共服務基本模型，方便應用軟件開發，更方便上層業務應用流程和信息門戶建設，水模型為應用層提供統一的支持服務。應用支持平臺為應用層提供統一的支持服務，是實現水事件推理、水事件協作、水實景模擬、水時空分析、水行政服務等公共服務的基礎平臺。智能應用是基于模型構建的應用，包括水主題、水資源優化主題、水環境保護主題等，配合綜合決策大屏幕、移動應用平臺和統一門戶使用。3)機制體系保障。標準化機制建設是工程建設的重要基礎工作，是實現智能水運行管理目標，確保信息交換、共享、應用支持和可行性的重要前提。4)技術保障。技術應用是系統運行的支柱，貫穿于整個系統架構各層的施工過程中。

三易慧水務建設內容

1智能感知網

根據水業務應用建設需要，以水雨情況、水資源、工作情況監測站為核心，加強無人機、無人機等技術的綜合應用。智能感知網絡具體建設為河流監測站網絡、飲用工程監測站網絡、在建水利設施監測站網絡、水庫監測站網絡等。監測數據包括水位、流量、雨量、濁度、pH值、余值、實時圖片等。

2水務大數據

（1）水數據資源目錄。水數據資源目錄建設是開展數據共享的重要手段和途徑。各級建立數據資源目錄時，應保持基本維度分類系統的一致性，建立統一的水數據目錄服務系統，解決各自領域數據資源目錄的管理和發布問題。根據水系統的實際情況，水數據資源目錄可分為基本數據目錄、監控數據目錄和業務數據目錄。（2）制定數據標準和規范系統。根據“一數一源"的原則，制定相關標準和規范，主要包括數據庫設計規范、數據處理和存儲規范、數據資源共享規范、數據訪問規范等。（3）數據數據制作。數據制作包括河湖現場全景圖、城鄉供水三維場景、在線虛擬博物館等。

3應用支撐平臺

（1）推理水務事件的能力。可分為洪水預報模型、水庫來水及調度模型、圖像分析模型等。洪水預報模型的建設是通過預報模型實現對流域重要節點洪水過程的預報，以實時或預報水雨情況數據為輸入。通過選擇水庫和運用相關建模技術，建立水庫供水預報模型、工程調度模型和水資源優化配置模型。圖像分析模型是由具有智能分析功能的設備組成的智能監控系統，可根據需要進行監控。（2）水務事件協調能力。通過構建統一的綜合集成門戶，在實現統一認證和單點登錄的同時，可以根據登錄用戶的身份確定用戶的權限，自動呈現不同的功能界面。此外，應用和顯示需求通過界面集成到門戶，如水數據、水圖、水綜合決策大屏幕、水科學安全、水資源優化配置、水環保、水工程精細調度、水管理和水公共服務。（3）水務實景仿真能力。可分為實景和數字孿生等，實景即通過720°全景技術從多個角度拍攝每個景點，使用軟件進行圖片組合，將平面照片和計算機圖片變成全景，用于虛擬現實瀏覽。數字雙胞胎是新一代信息技術，集成了多學科、多物理量、多尺度、多概率的模擬過程，完成虛擬空間中的映射和虛擬現實交互，呈現水業務管理的可視化場景，協助水管理決策。（4）水務時空分析。通過構建GIS平臺，為業務管理提供地圖信息的操作、瀏覽和管理功能。（5）水務行政服務。主要包括門戶網站和智能問答。門戶網站可以通過分權分域設置，呈現不同角色、不同層次、不同崗位用戶關注的信息，做到千人千面。智能問答面向內部員工和公眾用戶，以問答的形式定位用戶所需的問題知識，為用戶提供個性化的信息服務。

4基礎資源和網絡

包括應用服務器、數據庫服務器、數據采集服務器、數字雙應用服務器、在線虛擬圖書館應用服務器、存儲、網絡等設備，一般結合施工租賃成本和自身維護能力綜合分析，可以通過租賃外部云資源進行施工。

5體系

信息系統所需的系統包括系統物理、網絡、信息、系統、運行、系統等。

四AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

安科瑞電氣擁有從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產品體系，AcrelEMS-SW智能水能效管理平臺安裝保護、監測、分析、處理裝置，監測污水廠總能耗和能耗強度，監測主要能源設備能效，保護污水廠可靠運行，提高污水廠能效，為污水處理能效管理提供科學、精細的解決方案

AcrelEMS智能水綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控和能效管理系統組成，涵蓋水壓變配電系統、電氣、應急電源、能源管理、照明控制、設備運行維護等，通過水能源流，幫助運行維護管理人員通過一套平臺、APP實時了解水配電系統的運行情況，可根據權限適用于水后勤部門的管理需要。