智慧水務新構想

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多年(nián)來(lái)，中國(guó)水資源質量不斷下降，水環境持續惡化，已經嚴重威脅到了社會的可(kě)持續發展，也威脅到了人(rén)類的生(shēng)存。

2014年(nián)4月17日(rì)，國(guó)家發改委召開了全國(guó)“十三五”計(jì)劃，其中，張高麗強調必須要堅持綠色循環低碳發展，紮實推進生(shēng)态環境保護，打好大(dà)氣、水、土(tǔ)壤污染防治“三大(dà)戰役”，建設天藍地綠水清的美麗中國(guó)。水污染可(kě)分(fēn)爲兩個大(dà)類，即自(zì)然污染和人(rén)爲污染。

目前人(rén)爲污染對水體(tǐ)危害較大(dà)，它包括工(gōng)業污染，農業污染和生(shēng)活污染。“智慧水務”新構想是基于IBM之前提出的“智慧地球”方案，所謂“智慧水務”是指通過數據采集、傳輸等傳感設備實時感知城(chéng)市供排水系統的運行狀态，并采用可(kě)視化方式有機(jī)整合水務管理(lǐ)部門(mén)與供排水設施，形成“水務物聯網”。

同時利用IT和大(dà)數據服務系統幫助水務系統做好各類污水處理(lǐ)，實現最佳管理(lǐ)狀态，提升運營效益，通過系統的監測、信息采集分(fēn)析，使水務系統運行更加可(kě)靠安全，更加“智慧”。

本文将從(cóng)“感”“控”“享”三個方面詳細介紹“智慧水務”的新構想。

“感”即感知層。水務系統需要采集各類事(shì)實數據，例如(rú)雨(yǔ)量站(zhàn)、水文站(zhàn)、需要主要供水主幹管的pH值、壓力、濁度及總氯，污水處理(lǐ)系統需要水質數據COD、氨氮、HP、總磷等。系統通過信息識别、信息感知、位置定位、通信技術(shù)進行處理(lǐ)。

這裡(lǐ) “控”指的是智能控制系統，即實現水務系統的實時狀态監控的全自(zì)動化。本文以某企業的污水處理(lǐ)廠(chǎng)爲例進行分(fēn)析。污水處理(lǐ)廠(chǎng)可(kě)采集的數據主要包括出口COD、氨氮、HP、總磷、流量等，但(dàn)不同污水處理(lǐ)廠(chǎng)使用的PLC/DCS品牌型号不一，通信方式也不同，再加上水質分(fēn)析儀表的品牌及接口類型不同，使數據采集的技術(shù)難度較大(dà)。

“智慧水務”整合了水力模型、供水管網地理(lǐ)信息系統（GIS）、管網壓力實時監控系統（SCADA），可(kě)針對西門(mén)子、AB、施耐德、三菱等系列PLC和愛默生(shēng)、新華、霍尼韋爾等實現DCS數據采集通信，以及與RS 485、MODBUS等總線接口通信并通過Internet、GPRS等進行遠(yuǎn)程通信。

“智慧水務”是全自(zì)動控制的，具有先進性的控制模型，其可(kě)使系統處理(lǐ)流程緊湊合理(lǐ)，保證調節過程最優化，相(xiàng)應工(gōng)序能耗低，處理(lǐ)效果好。該系統可(kě)進行遠(yuǎn)程運行控制、遠(yuǎn)程故障分(fēn)析解決，通過遠(yuǎn)程控制處理(lǐ)現場故障，指導現場操作(zuò)人(rén)員(yuán)操作(zuò)，提高管理(lǐ)效率。同時完善數據采集和監控系統（SCADA），提高設備運行的安全性，降低工(gōng)藝設備故障停機(jī)次數，降低人(rén)工(gōng)成本，減少耗材與運行材料費用成本，從(cóng)而很大(dà)程度上降低營運成本。

“十三五”計(jì)劃要求堅持公平包容、共建共享，這裡(lǐ)提到的“享”即共享數據資源。

數據數量大(dà)且分(fēn)散性強，數據之間是不完全獨立的，但(dàn)卻對公司、用戶和社會經濟有巨大(dà)價值。從(cóng)環保角度來(lái)講，雖然可(kě)查詢的公益環保數據越來(lái)越多，包括全國(guó)氣象、水文、工(gōng)廠(chǎng)分(fēn)布及污染排放(fàng)達标情況等數據，但(dàn)這些數據太分(fēn)散、太專業、缺少分(fēn)析、沒有可(kě)視化，普通人(rén)難以理(lǐ)解。

若要使大(dà)衆看(kàn)懂(dǒng)并保持關注，真正地惠及民(mín)生(shēng)，則要利用目前蓬勃發展的雲計(jì)算、物聯網和大(dà)數據技術(shù)，它将成爲社會監督環保的重要手段。

大(dà)數據是指對大(dà)量的、種類各異的、來(lái)源複雜的數據進行發現、存儲、計(jì)算、分(fēn)析和處理(lǐ)。所以，大(dà)數據包括兩部分(fēn)，首先，它涉及的數據量大(dà)；其次，還(hái)包含了對數據的處理(lǐ)方法和分(fēn)析的理(lǐ)論和技術(shù)。

“智慧水務”中的“享”可(kě)以從(cóng)以下幾個具體(tǐ)的方面考慮：

數據共享及交換平台。該水務物聯網系統和數據分(fēn)析處理(lǐ)系統在飲水安全監測、水文監測及預警、地下水監測、污水處理(lǐ)排放(fàng)、防汛抗旱、山(shān)洪災害監測及預警、水資源信息等多方面實現了平台整合，依賴雲計(jì)算将對采集到的海量數據進行整合、管理(lǐ)、存儲，提高水務生(shēng)産質量，改善運營管理(lǐ)模式。

同時對整個物聯網提供計(jì)算服務，目的是實現預測、決策，利用傳感網絡的反向控制來(lái)控制物聯網中事(shì)物的發展進程和運動過程，對全局狀态有更準确的把握，以更加合理(lǐ)、精細和動态的方式管理(lǐ)水務系統的生(shēng)産、服務管理(lǐ)流程，從(cóng)而達到“智慧水務”的目标。

例如(rú)，通過網絡平台建成視頻監視點，并通過共享部門(mén)視頻資源，對中型水庫、重點海堤、特區内主要河道和某些易澇易浸點進行實時監控。

建立新服務模式，提升用戶體(tǐ)驗。通過“智慧水務”綜合平台惠及民(mín)生(shēng)，除了通過銀行劃賬和親臨營業廳繳費之外，用戶還(hái)可(kě)自(zì)由選擇支付寶、翼支付、京東錢包客戶終端等多種方便快(kuài)捷的繳費方式。同時引入微信平台，水費繳納、停水通知、水質公告、水價信息、水費查詢、投訴建議(yì)等都(dōu)可(kě)通過各個官方微信發布。

開發大(dà)數據應用軟件(jiàn)。香港《南(nán)華早報》根據中國(guó)環境保護部發布的官方數據，繪制了2014年(nián)中國(guó)空氣污染地圖，它包含161個城(chéng)市幾近完整的空氣質量指數（AQI）水平和主要污染物。

水務系統中也可(kě)以利用相(xiàng)同的方法開發軟件(jiàn)，如(rú)水質污染圖、污水排放(fàng)處理(lǐ)圖等。這些軟件(jiàn)要實現完全 “可(kě)視化”，以方便群衆查看(kàn)并可(kě)實時分(fēn)享到社交媒體(tǐ)平台。

要加大(dà)大(dà)數據價值挖掘的廣度和深度，将不同部門(mén)不同類型的大(dà)數據關聯起來(lái)，如(rú)環保、衛生(shēng)、經濟、交通、氣象數據等。這才是“智慧水務”的特點，也是最困難最複雜的部分(fēn)。

現如(rú)今，城(chéng)市發展受到有限能源、資源減少、人(rén)口劇(jù)增等條件(jiàn)的限制，而發展又離(lí)不開水資源，“智慧水務”的核心是改善水質量、水工(gōng)業以及分(fēn)配水資源，它以一種更智慧的方法利用新一代信息技術(shù)，即物聯網、大(dà)數據、雲計(jì)算等來(lái)優化水務系統，改良水處理(lǐ)工(gōng)藝過程，改善與人(rén)們的交互方式。

“智慧水務”将以準确的感知、先進的智能化和廣泛靈活的交互方式促進生(shēng)态系統的互動發展，并通過使用先進信息技術(shù)改善商業運作(zuò)和公共服務，構建“智慧水務”運行模型将有助于推動智慧地球的實現。