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1、供水设施在线监测一张网与总体框架图及分层描述供水设施在线监测一张网是基于物联网、GlS云计算、大数据等技术，结合供水行业特点，对城市供水管网及设施进行全方位的在线监测，分析管网关键数据、日常数据和设施设备的运行参数，评估供水系统及设施的运行状态、运行效能、故障占比和巡检维护状态，保障供水管网正常运行的智慧管理工具。其总体架构图如下：供水设施在线监测“一张网”的总体框架由设备设施层、ICT基础设施层、智慧水务数据资源池、业务平台层、应用层、用户层构成。设备设施层在供水设施在线监测系统中，设备设施层是非常重要的一部分，包括供水设施设备、监测设备和智能终端设备的统一接入和管理。供水设施设备主要指供水
2、管网、水泵、阀门等设备，监测设备用于实时监测供水系统的运行状态，比如压力、流量、水质等参数。智能终端设备则可以用于远程控制和数据传输，比如智能传感器、智能控制器等。这些设备共同组成了设备设施层，为供水系统的在线监测和管理提供了基础支持。通过这些设备，可以实现对供水系统的实时监测、远程控制和数据采集，从而提高供水系统的运行效率和安全性。ICT基础设施层ICT基础设施层在供水设施在线监测系统中扮演着至关重要的角色，包括混合云基础设施和网络基础设施。混合云基础设施提供了灵活的计算和存储资源，使得监测系统可以根据需求扩展或缩减计算能力，同时提供了数据存储和备份的支持，确保数据的安全性和可靠性。网络基础
3、设施则负责数据的传输和通信，确保各个设备和系统之间可以高效地互联互通。通过ICT基础设施层的支持，监测系统可以实现数据的高效管理、快速响应和远程访问，为供水设施的监测和管理提供了强大的技术支持。数据资源池数据资源池在供水设施在线监测系统中扮演着非常重要的角色，它是设施设备层采集的各类数据的集中存储和管理中心。数据资源池会对采集到的数据按照类型和内容进行处理，并将其存入不同的数据库中，比如基础地理信息库、监测数据库、专题数据库和模型数据库等。基础地理信息库用于存储供水设施的地理位置信息，监测数据库用于存储实时监测数据，专题数据库则专门存储特定领域的数据，模型数据库则可以存储各种建模和分析所需的数
4、据。通过数据资源池的建设，监测系统可以实现数据的集中管理、快速检索和分析，对供水数据资源进行全面梳理，构建形成供水一张图综合数据库。业务平台层业务平台层在供水设施在线监测系统中扮演着关键的角色，主要以中间件和公共服务为核心，为整个系统提供统一的基础支持。这一层面向用户和应用层，提供了诸如资产管理、设备管理、工单管理等应用业务中心的功能。中间件可以帮助不同系统和应用之间实现数据交换和通信，确保系统的互联互通。公共服务则提供了系统级别的服务，比如安全认证、日志记录、监控管理等，为整个系统提供了稳定和安全的运行环境。通过业务平台层的建设，监测系统可以实现各个功能模块的统一管理和协同工作，提高系统的整
5、体效率和可靠性。应用层应用层在供水设施在线监测系统中是直接面向用户和业务需求的关键部分，它结合水司的具体业务需求、管理方式和工作流程,构建供水设施在线监测系统,实现对水厂、管网、泵站、设备、漏损等的实时监测。通过应用层，可以为供水企业提供精准高效的监测平台和个性化的数据分析体系，帮助企业监测供水设施的运行状态,及时发现问题并采取相应措施,提高供水系统的运行效率和安全性。应用层的定制化设计可以根据不同水司的需求进行灵活调整，满足企业的实际需求，为企业决策提供科学依据，助力企业的发展和管理。用户层用户层则是最终的使用者，可以通过界面来获取所需的信息和服务。标准规范体系标准规范在供水一张图系统中起着
6、至关重要的作用，它们被用于确保系统中各个组成部分的协调工作，实现各类信息的相互联通。通过制定和遵守标准规范,可以确保不同部分之间的数据交换和通信流畅无阻，提高系统的整体运行效率和数据的准确性。标准规范可以涵盖数据格式、接口标准、通信协议、安全标准等方面，确保系统在各种情况下都能够稳定可靠地运行，并且不同系统之间可以无障碍地交换信息。因此，遵循标准规范是供水一张图系统设计和运行的关键，有助于实现系统的互联互通，提高整体管理水平和效率。信息安全体系在全面分析和评估供水一张图各要素的价值、风险、脆弱性及所面临的威胁基础之上，遵照中华人民共和国网络安全法和等级保护制度的要求，结合供水设施在线监测一张网
7、安全管理需求，构建供水设施在线监测一张网信息安全体系，保障系统安全运行的稳定可靠。供水设施在线监测“一张网”供水设施在线监测一张网是基于物联网、GlS云计算、大数据等技术，结合供水行业特点，对城市供水管网及设施进行全方位的在线监测，分析管网关键数据、日常数据和设施设备的运行参数，评估供水系统及设施的运行状态、运行效能、故障占比和巡检维护状态，保障供水管网正常运行的智慧管理工具。系统通过在线监测和移动终端结合，调度管理与巡检维护联动，建立起“实时监控、部门协同、预警决策、快速响应的机制，实现供水管网设施的监测、分析、预警、维护的集中管理，辅助管理者进行科学决策，帮助工作人员精确判断管网运行情况，
8、提高处理日常问题的效率和应对突发事件的能力。一、需求分析（一）政策要求随着物联网、云计算、大数据等新技术与水务行业不断融合，智慧水务处于行业发展的黄金时期，住房城乡建设部、国家发展改革委发布了全国城市市政基础设施规划建设“十三五”规划，支持水务行业智慧化、信息化的快速发展。（二）业务需求1 .水厂监测的需求水厂是供水系统的重要环节，包括制水、净水、供水、供水量、出厂水质、出厂水压、能耗、用药量等核心要素，直接影响饮用水安全、供水质量、调度管理效率等。水厂的自动控制数据、在线监测数据、取水泵站和出厂水泵站的运行数据等都是需要重点监测的数据，工作人员可根据这些数据做出相应的决策，结合用水需求制订供
9、水计划，调整制水工艺及巡检维护计划，保证水厂安全稳定运行，实现保质保量供水。2 .管网监测需求供水管网具有设施多、分布广、结构复杂、深埋于地下等特点，目前供水管网运行存在漏损严重、水质污染、运行能耗高、运营效率低、非法用水、缺乏有效监控和科学调度等问题，管网改造和管网巡检缺乏科学的数据支撑。这些问题依靠传统管理手段已经无法有效解决，数字化的管网建设是管网管理的迫切需求。3 .决策分析需求系统将采集的管网数据进行处理、分析，挖掘数据价值，将数据转化成有用的信息,用于判断水厂运行、管网水力、泵房能耗、管网安全事故等。从多个维度分析数据，判断发展趋势，为供水管理决策提供多元化的数据支撑，使供水更加科
10、学化、智能化。4 .应急处置需求管网老化爆管漏损频发，管网水压不稳，水质不合格等问题是影响安全供水的重要因素，传统的管理方法各自为政，缺乏集中监控和统一调度管理，应急处置效率低、服务质量差。随着管网规模的扩大，结构的日益复杂，传统的管理方式已经无法满足现代水务建设的要求，因此，需要对管网设施进行集中监控，预警和指挥调度。二、总体框架供水设施在线监测“一张网”的总体框架由设施设备层、ICT基础设施层，智慧水务数据资源池、业务平台层、应用层、用户层构成，如图52所示。信息审核口一段网格W业务员决策做H口运燃拓扑分析应-处置这的管理）在炫供水监测一张网弟点皂隶）r诵:而管理：生而事而目而统标准现苞体
11、系 运行管理规MMWfft I 9*入网lHtl3Cl44).】一;以 mr; LEJl：|二阔卜,立w如E I”)(多二0场)信息安全9平fli悔体系健设能力平台KttM 16IoTfftk9m3i9icisg0UttA*ttiia云计算.Mj安X.)设鹿乐公信恪nAHX格(NNoTAw35C-)1JJ公用|生产6.11校MG.I供水设施设爵设施祝备尽/.ftMMK hia域位 泡&传:a K8智能终4设防AmtfBl介汉修*nn 应急图5-2供水设施在线监测“一张网”系统架构（一）设施设备层供水管网设施设备、监测设备、智能终端设备的统一接入管理。（二）ICT基础设施层基础支撑包括混合云基础
12、设施与网络基础设施的内容，为供水设施在线监测一张网提供整体的运行基础环境和互联通道。（三）智慧水务数据资源池智慧水务数据资源池将设施设备层采集的各类数据按照类型和内容进行处理，存入基础地理信息库、监测数据库、专题数据库、模型数据库等。智慧水务数据资源池以能力平台为基础，对供水数据资源进行全面梳理，构建形成供水一张图综合数据库。（四）业务平台层业务平台层主要以中间件、公共服务为核心，为全系统提供统一的基础，如资产、设备、工单等应用业务中心。（五）应用层应用层业务结合水司的具体业务需求、管理方式和工作流程构建供水设施在线监测一张网，实现对水厂、管网、泵房、设备、漏损等的实时监测，为供水企业提供精准
13、高效的监测平台和个性化的数据分析体系；提高水务企业的供水服务质量，为健康用水、节约用水、安全用水保驾护航。（六）用户层用户层是整个供水一张图平台的统一入口，为一线网格员、专项普查员、信息审核员、业务员、领导、IT运维人员提供差异化的业务功能。（七）标准规范体系标准规范用于保障供水一张图的各组成部分协调工作，实现各类信息的相互联通。（八）信息安全体系在全面分析和评估供水一张图各要素的价值、风险、脆弱性及所面临的威胁基础之上，遵照中华人民共和国网络安全法和等级保护制度的要求，结合供水设施在线监测一张网安全管理需求，构建供水设施在线监测一张网信息安全体系，保障系统安全、运行稳定可靠。三、应用综述（一
14、）监测管理供水系统监测具有多设施、多设备、多参数、数据量庞大和时空分布变化等特点，数据抽象、复杂、动态。主要数据以G1S、工艺流程、图表等形式展示。供水设施在线监测一张网的监测信息主要有下列几项：1 .水厂监测重点监测供水量、进出厂水质、出厂水压、进出厂流量以及水厂制水供水的能耗、药量。2 .水质监测监测管网各个节点水质、余氯、水龄的数据并进行综合分析，如有监测数据超标，以报警方式通知负责人进行排查。3 .管网监测主要监测管网的水力数据、大用户数据、二次供水数据、漏损数据、营收数据，为优化调度、巡检维护、漏损治理、绩效考核、科学决策提供数据支撑。4 .水泵能耗监测供水成本中用电成本占比较大，监
15、测水厂水泵、中途加压泵房、二次供水的能耗、管网上加压水泵能耗为管理人员制定节能降耗方案提供决策支撑。（二）数据分析数据分析越全面数据价值越大，供水监测一张网根据监测的数据，对如供水量、压力、流量、水质、漏损和营收等数据进行多维度同比分析和环比分析，也可进行深度分析，比如爆管分析、关阀分析、能耗分析等。1.爆管分析在城市管网中，经常会发生管道爆管的现象，这大都是管线老化以及水压等因素引起的。管道爆管严重影响人们正常生活，并造成资源的严重浪费。爆管分析是供水公司维护管线网的主要功能，在管网出现爆管现象时，爆管分析可以计算出爆管所影响的阀门以及爆管位置，同时会计算出爆管前水压、爆管后水压等数据供用户
16、参考。5 .关阀分析关阀分析是管网出现异常后用来确定最佳的关阀停水方案的辅助功能，对于供水安全具有重要意义，可根据发生故障的位置，分析并确定哪些阀门和消防栓应该关闭，哪些用水用户将受到影响等。6 .泵房能耗分析监控总电能、瞬时有功功率、总功率因数、三项电压电流等参数，用于评估电力质量和能耗水平。以柱状图或折线图的方式展示，管理者可根据时段查看能耗情况，帮助管理者根据能耗变化做出正确决策，节约能源，提升效率。（三）告警分析告警分析的数据基础根据监测类型可分为管网的压力流量监测、水质监测、设备运行状态监测、漏损监测等；告警分析的分析维度可按分类分项统计报警数量，对报警数量进行趋势比对和占比分析，有
17、助于水务部门掌握影响管网正常运行的主要问题，了解管网运行健康状况。告警分析可帮助管理者进行异常数值分析、历史问题复盘、应急响应，从而根据警情提前预防，提前部署，从而减少供水管网的突发事件和提高应急响应速度。（四）数据共享供水设施监测一张网的信息用于指导水务企业及各业务部门从全局的层面掌握供水管网监测数据和设备运行状况，各系统间共享数据，各部门在信息一致的基础上协同工作。供水设施监测一张网的可共享数据有：1）供水设施监测的水压、流量、水质、余氯等未经处理的原始数据。2）经过处理的设备异常率、漏损率、产销差率、能耗、异常告警等数据。其他子系统可通过这些数据实现诸多业务，如二次供水系统可通过水压、余
18、氯等数据，计算出二次供水与水厂供水之间同类型参数对比率；巡检管理系统可根据异常率、漏损率等数据，提前部署巡检员的巡检路线等。四、发展趋势水务行业的发展离不开互联网技术的支撑，随着“5G”时代的开启，“5G+智能+水务”的结合充分激发了行业活力。2019年11月，中国电信、华为、天翼物联与产业链合作伙伴在“5G物联产业高峰论坛”上，共同发布了5G智慧水务白皮书（2019版）。白皮书指出，随着5G正式商用，依托5G技术高带宽、低时延、大连接的技术特性,结合NB-IOT,将为智慧水务的发展带来更优的技术解决方案以及更加丰富的应用场景。这些技术也给了我们无限想象的空间。在供水监测系统里，供水设施的监测可以实现VR全景监测，从水源地取水到水厂，经过水泵加压到城市管网等一系列供水细节都将真实呈现到监测人员的面前；在预测异常方面，庞大的数据吞吐量能够收集供水环节甚至整个水务运行中的所有数据，数据量的增大势必可以建立数据工厂甚至数据湖，并使用计算机对数据进行深度分析，实现预测跑冒地漏、爆管等现象，将低产销差，节约水资源等，形成监测、分析、智能调度和智能操控-体化的智慧监测系统。
