智慧水务的探索与应用

智慧水务的探索与应用

徐浩云

皖江工学院  安徽省马鞍山市  243031

摘要：新兴技术在智慧水务的初次使用，还有很多不足，如何提高数据质量；感知设备的不稳定性如何解决，数据挖掘算法需要不断的优化等都将影响平台的作用。本文对智慧水务的探索与应用进行分析，以供参考。

关键词：智慧水务；探索；应用

引言

基于大数据的智慧水务利用物联网、5G、云、AI、大数据等新一代信息技术与水务运维相结合。通过对感知数据的抓取，利用5G网络及时传输对所有数据进行规整建立数据仓，深度挖掘其隐形价值，按照行业维度进行数据分析，对业务状况进行评估。实现水务业务系统的资源数据化、控制智能化、服务精准化、决策科学化，使水务运营智能高效、管理科学合理、服务优质、环保低碳，提升水质、降本增效、保障供水安全。

1智慧水务平台功能

智慧水务平台的主要功能包括：构建水务云、智慧生产运营管控、智慧水务大数据决策系统和智慧水务用户服务。构建水务云：利用先进的物联网技术，对平台所需的水源、供水、排水、节水等各类数据进行采集。利用网络爬虫或其他手段对智慧水务需要的各种数据进行收集。对采集到的原始数据进行ETL处理后统一标准储存到水务云。智慧生产运营管控：系统集成PLC自控系统、SCADA在线监测系统、水质安全管理系统、大数据经营决策分析系统、GIS地理信息系统、管网优化调度、用户在线报装系统、用户营收管理系统等。智慧水务大数据决策系统：该系统是智慧水务平台的核心和关键，其目的是通过统计分析将用户的信息与收集的数据进行关联，为用户进行决策提供有力支撑，促使他们做出的决策智慧化，如通过人工蜂群算法的智能泵组优化调度系统，基于LSTM神经网络的水厂智能加药控制系统减少了人工误差，提高了水厂整体效率。智慧水务用户服务：该平台以用户为中心，将所有的企业用户和个人用户信息进行关联处理、数据分析和管理，针对不同的用户提供高效和个性化服务，以提升用户的满意度。

2主要建设内容

智慧水务主要建设任务包括标准规范体系、安全保障体系、统一运维体系、物联感知系统、ICT基础设施、大数据平台、应用支撑平台、核心应用系统及综合决策指挥平台等内容。其中通过内涝监测感知点、排涝水业务场景等建设，在内涝治理等方面进行了积极有效的探索。水务大数据中心通过顶层规划与设计水务信息资源，建立水务数据资源目录，汇集整合了全市涉水业务数据资源，构建标准统一的水务数据资源体系，制定智慧水务大数据平台服务标准，搭建功能完善的水务大数据平台，实现水务数据汇集、治理、计算、开发应用及交换共享的全过程规范化管理，为智慧水务应用提供全面数据支撑。紧密围绕城市内涝治理业务需求，智慧水务专门开发了“排涝水”主题应用场景，将已有的排水管理系统进行全面迭代升级，并建设了综合决策指挥平台。结合排涝形势相关的气象雷达、物联网感知、视频监控、排涝设施工况、抢排人员及设备位置、社交媒体舆情等多维度实时监测大数据，运用实时水力模型分析、AI等技术，初步具备了态势感知、预测预警、水系调度、融合会商等功能，开发了移动版“水务通”APP，全面辅助排涝调度决策及应急处置。形成了内涝事件实时在线监测、内涝点短信预警、AI视频内涝分析事件推送、水深变化预警、内涝处置成效等全流程精细化管理。

3智慧水务的应用建设

3.1管网GIS系统的建立

城市供水管网是城市重要基础设施之一,其具有隐蔽性,在管理上具有动态性、专业性等特点,如何更好、快速、准确地提供管网信息服务,当前GIS系统可直接提供供水管网资料数据,确保供水管网运行正常提供及时信息支持,实现管网资源共享,极大提高供水管网管理的工作效率。为促进管网管理的数字化、可视化,2020年公司配合研发平台完成了供水管线85km、窨井1221座、各类设备1855台（套）普查工作,以及管线、窨井等坐标数据采集,录入埋深、材质、生产厂家、安装日期等基础资料,将城市地图与管网数据融合,对管网实行动态管理,实现管网移动信息可视化,及时为相关单位提供准确信息服务,避免了管道信息指定不准确,而造成施工开挖破坏管网现象发生。

3.2管网分区控制、监测设备的建设

对管网实施有效分区,增设隔离阀、压力监测点、电磁流量计等设备,做到分区控制,实现管道压力监测功能,可及时掌握管网的运行工况是否正常从而减少事故影响范围。管网总出水端和分区管网进口端均安装电磁流量计,定时传输、瞬时流量、压力等监测数据,管理平台依据传输数据可掌握分区用水及管网运行情况,发现数据异常,快速做出反映,按照操作流程解决,将事故影响降低到最小化。

3.3基于机器学习的水厂短期供水量预测

由于城市供水是一个持续不断的过程，过往一段时间的供水量会对当前的供水量产生一定影响。建立时供水量预测模型，根据预测结果指导供水调度。对数据进行清洗、集成、变换、审核等加工处理后，结合影响水量供给的多种因子，对因子进行择优筛选。供水量预测建模采用特征工程、相关性分析和模型训练三大步骤。通过多种算法对夹江城区供水量进行一个小时的短期预测。使用XGboost算法的精度在数据集上是最高的。将天气、日期等数据传入模型后，模型可以将数据进行特征扩充并快速、准确推断未来一小时的供水量，依据模型预测的结果，再配合大数据分析技术对城区的供水量进行合理调度，达到节能、精准供水的效果。通过建立自适应调整步长策略，改进侦察蜂搜索策略，平衡人工蜂群算法探索和收敛精度的能力，实现对人工蜂群算法的改进。最后利用改进的人工蜂群算法对泵组优化模型求解，得到泵组运行的优化方案。实时调节水泵的工作组合，会生成具体的水泵工作指令。

4内涝治理应用成效

智慧水务平台及移动端APP提供排水管网巡线、事件上报、任务派单、维护回传等业务流程化闭环管理功能，工作人员根据排水管网结构和功能隐患动态信息，编制工作计划，及时组织开展管网检修改造和疏浚维护，完善排水管网功能，改善排水能力。相关责任单位可通过智能表单填报最新排水设施的属性及空间信息，通过水务大数据平台综合治理，保障排水设施基础数据动态更新，推进排水设施逐步实现精细化和动态化管理。

结束语

智慧水务是一个融合多种信息的管理系统,能够显著提高企业管理主动服务意识的力度和管理效率,对提升供水质量,降低企业在供水管理过程中存在的安全风险和运行成本,保障城市供水安全,具有十分重要的作用。同时也能够在一定程度上提升供水企业的社会形象,促进供水服务管理迈向科学化、智能化、精细化、主动化,为城市基础性设施建设做出贡献,对推动城市经济全面发展、促进和谐社会建设意义十分重大。

参考文献

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[3]李栋.智慧水务应用架构设计与关键技术研究[D].西北工业大学,2019.

[4]张晨.“互联网+”时代智慧水务的建设与发展探索[J].时代报告,2018(08):209.