【智慧城市網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)是推進(jìn)鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)工程，更是一項(xiàng)民生要事。河南省某縣地處河南北部，原飲水水源為地下水，存在水質(zhì)、水量、水壓保障率低，運(yùn)行成本高等問(wèn)題。為破解上述難題，該縣聯(lián)合專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院?jiǎn)?dòng)城鄉(xiāng)供水一體化項(xiàng)目，由設(shè)計(jì)院結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際需求與行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)，率先提出 “智慧水務(wù)” 建設(shè)理念—— 通過(guò)數(shù)字化技術(shù)整合供水全流程資源，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水 “同網(wǎng)、同質(zhì)、同服務(wù)”，工程鋪設(shè)輸配水管網(wǎng)243.5公里，改造升級(jí)10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水廠，供水規(guī)模6.5萬(wàn)m³/d，覆蓋10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鄉(xiāng)居民及產(chǎn)業(yè)用水需求。該工程具有水源配置多元化、供水范圍廣、計(jì)量收費(fèi)運(yùn)行成本高、制水技術(shù)要求高等特征，在此情形下，實(shí)施農(nóng)村飲用水水源置換工程成為保障城鄉(xiāng)居民飲水安全的關(guān)鍵舉措。為切實(shí)滿(mǎn)足工程建設(shè)階段的水源置換、專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目實(shí)施以及后續(xù)運(yùn)營(yíng)管理等全流程需求，亟需構(gòu)建全過(guò)程智慧化管理體系。
01 項(xiàng)目難點(diǎn)
在推進(jìn)智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，我們面臨以下關(guān)鍵性挑戰(zhàn)：
(1)數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、營(yíng)收系統(tǒng)等獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；
(2)管網(wǎng)漏損率高，部分區(qū)域達(dá)到25%以上，傳統(tǒng)人工巡檢效率低下；
(3)調(diào)度決策依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控；
(4)應(yīng)急響應(yīng)能力不足，爆管等突發(fā)事件處置平均需要4小時(shí)以上。
02 系統(tǒng)總體架構(gòu)
為針對(duì)性解決上述建設(shè)難點(diǎn)，構(gòu)建高效協(xié)同的智慧水務(wù)管理體系。系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，由感知層、通信層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層構(gòu)成，邏輯結(jié)構(gòu)如下：感知層部署電磁流量計(jì)、壓力計(jì)等設(shè)備，采集水務(wù)數(shù)據(jù)；通信層以光纖為主、4G/Wifi/ 專(zhuān)網(wǎng)為輔，保障數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)層構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合中心，含空間、實(shí)時(shí)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng) ETL 工具清洗轉(zhuǎn)換，關(guān)聯(lián)生成統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型；應(yīng)用層設(shè)綜合智慧調(diào)度、設(shè)施全周期管理、公共服務(wù)平臺(tái)，涵蓋管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)控等核心模塊，通過(guò)多終端(調(diào)度大屏、運(yùn)維 APP、鄉(xiāng)鎮(zhèn)小程序 )為不同角色提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)管理。
03 功能模塊設(shè)計(jì)
1. 智慧管網(wǎng)監(jiān)測(cè)模塊—— 破解 “管網(wǎng)漏損高、巡檢低效” 難題
智慧管網(wǎng)是該縣 “智慧水務(wù)” 體系的核心組成部分，通過(guò)在供水管網(wǎng)及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署智能傳感設(shè)備，結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸與分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)(壓力、流量、漏損等)實(shí)時(shí)感知、異常自動(dòng)預(yù)警、故障快速處置的智能化管理模式。構(gòu)建全域覆蓋的智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在主干管網(wǎng)及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署智能傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)供水狀態(tài)實(shí)時(shí)感知與異常預(yù)警。系統(tǒng)支持多級(jí)預(yù)警機(jī)制，針對(duì)壓力驟降、流量異常等情況自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)，同步生成調(diào)度建議與運(yùn)維工單，提升管網(wǎng)運(yùn)行安全性與故障處置效率。歷史數(shù)據(jù)集成化管理支持全周期運(yùn)行趨勢(shì)分析，為管網(wǎng)規(guī)劃與優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
2. GIS 管網(wǎng)可視化模塊—— 打破 “數(shù)據(jù)孤島”，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理
基于 GIS 平臺(tái)打造 "供水一張圖"，整合管網(wǎng)拓?fù)洹⒈O(jiān)測(cè)設(shè)備、行政區(qū)劃等多維信息，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可視化關(guān)聯(lián)。核心功能包括管網(wǎng)拓?fù)浞治觥⒈軕?yīng)急推演、施工影響評(píng)估等，輔助運(yùn)維人員通過(guò)移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看周邊管網(wǎng)信息，現(xiàn)場(chǎng)采集隱患數(shù)據(jù)并同步更新至中心數(shù)據(jù)庫(kù)，推動(dòng) "以圖管水" 的精細(xì)化管理模式。
3. 智能調(diào)度管理模塊—— 解決 “調(diào)度依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)、缺乏科學(xué)依據(jù)” 問(wèn)題
依托水力模型與自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度與精準(zhǔn)調(diào)控。模塊集成泵站變頻控制、閥門(mén)遠(yuǎn)程調(diào)度及水力工況模擬功能，通過(guò) "數(shù)據(jù)采集 - 模型計(jì)算 - 指令執(zhí)行 - 結(jié)果反饋" 的閉環(huán)流程，動(dòng)態(tài)平衡水壓、流量需求，降低管網(wǎng)運(yùn)行能耗。系統(tǒng)支持多場(chǎng)景調(diào)度預(yù)案預(yù)演，提升高峰用水時(shí)段的應(yīng)急響應(yīng)能力。
4. 全周期運(yùn)維管理模塊—— 提升 “應(yīng)急響應(yīng)能力”，縮短處置時(shí)間
建立設(shè)備全生命周期管理體系，涵蓋臺(tái)賬管理、智能巡檢、故障診斷及物資調(diào)配等功能。通過(guò)數(shù)字化巡檢流程與工單閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維任務(wù)的自動(dòng)分配與進(jìn)度追蹤，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)預(yù)警與預(yù)防性維護(hù)策略，大幅縮短故障處理時(shí)間，提升運(yùn)維效率與設(shè)備可靠性。
04 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
1. 多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)
創(chuàng)新應(yīng)用 "邊緣 - 中心" 協(xié)同處理架構(gòu)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)清洗，實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入與融合管理。構(gòu)建空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型，支持 "地圖 - 數(shù)據(jù)" 雙向交互查詢(xún)，為智能分析提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)基底。
2. 多元通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
采用 "核心光纖環(huán)網(wǎng) + 邊緣無(wú)線接入 + 應(yīng)急通信備份" 的組網(wǎng)模式，根據(jù)城鄉(xiāng)區(qū)域特性差異化部署通信鏈路。通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)緩存補(bǔ)傳及壓縮傳輸?shù)燃夹g(shù)，保障廣域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性與效率。
3. 智能分析決策引擎
整合機(jī)器學(xué)習(xí)算法與業(yè)務(wù)規(guī)則引擎，構(gòu)建水質(zhì)預(yù)警、漏損檢測(cè)、壓力預(yù)測(cè)等智能模型，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到?jīng)Q策支持的自動(dòng)化推演。預(yù)定義多維度調(diào)度規(guī)則，結(jié)合水力模型生成最優(yōu)調(diào)控方案，為調(diào)度決策提供科學(xué)化、數(shù)字化支持。
05 結(jié) 語(yǔ)
該城鄉(xiāng)供水工程信息化系統(tǒng)的建設(shè)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)“難點(diǎn) - 模塊 - 技術(shù)”的精準(zhǔn)匹配，破解了傳統(tǒng)供水管理的數(shù)據(jù)孤島、漏損高、調(diào)度盲、響應(yīng)慢四大痛點(diǎn)，構(gòu)建起全鏈路數(shù)字化管控體系。系統(tǒng)通過(guò)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)與模塊化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了從水源到用戶(hù)的全流程感知、數(shù)據(jù)融合與智能決策，推動(dòng)供水管理從 “經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)” 向 “數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型。作為縣域供水?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐案例，其創(chuàng)新應(yīng)用的多源數(shù)據(jù)融合、混合通信網(wǎng)絡(luò)及智能分析技術(shù)，形成了可復(fù)制、可推廣的建設(shè)范式，為同類(lèi)城鄉(xiāng)供水工程的信息化升級(jí)提供了切實(shí)參考。
未來(lái)，系統(tǒng)將進(jìn)一步深化 AI 算法與業(yè)務(wù)場(chǎng)景的融合，探索管網(wǎng)漏損精準(zhǔn)定位、用水需求智能預(yù)測(cè)等更高級(jí)應(yīng)用，持續(xù)完善智慧供水體系，為水資源優(yōu)化配置與城鄉(xiāng)高質(zhì)量發(fā)展提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
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