基于物聯網的城(chéng)市智慧水務系統研究

現狀分(fēn)析

2012年(nián)7月，國(guó)務院發布了《關于大(dà)力推進信息化發展和切實保障信息安全的若幹意見(jiàn)》提出要“提高社會管理(lǐ)和城(chéng)市運行信息化水平，推動城(chéng)市管理(lǐ)信息共享，推廣網格化管理(lǐ)模式，引導智慧城(chéng)市建設健康發展”。我國(guó)在城(chéng)市水務問(wèn)題中，部門(mén)分(fēn)割的情況嚴重，已經影(yǐng)響到水務行業的工(gōng)作(zuò)效率，甚至造成部分(fēn)城(chéng)市嚴重缺水。因此我國(guó)首次提出了智慧城(chéng)市的概念，并且指出智慧城(chéng)市的發展路(lù)徑是基于物聯網、大(dà)數據等新時代的高新技術(shù)，主要目标在于解決部分(fēn)城(chéng)市水源短(duǎn)缺、水污染、洪澇災害等問(wèn)題，從(cóng)而在高端技術(shù)的支持下，促進城(chéng)市規劃、建設、管理(lǐ)以及服務的智慧化，從(cóng)根本上保證人(rén)民(mín)群衆的生(shēng)活安全，革新城(chéng)市水務的基礎設施，促進城(chéng)市的健康發展。

城(chéng)市智慧水務的建設目标

城(chéng)市智慧水務通過傳感器、移動網絡、水務信息系統的結合，帶動了水務信息化水平的全面提升，不僅能夠保證城(chéng)市的供水安全，還(hái)增加了政府與一般公衆的交互渠道，爲改進水務部門(mén)的工(gōng)作(zuò)提供了一定的依據。服務便捷化是城(chéng)市智慧水務系統的重要建設目标，依靠互聯網的普遍性，建立城(chéng)市水務系統的平台，從(cóng)而在與公衆的互動之中，獲取水務方面的信息，發現問(wèn)題，解決問(wèn)題。

智慧水務的總體(tǐ)框架

城(chéng)市智慧水務系統的總體(tǐ)框架由應用層與用戶層組成，用戶層通常由管理(lǐ)人(rén)員(yuán)、業務人(rén)員(yuán)與公衆組成，爲實現信息自(zì)動采集、業務集成管理(lǐ)的總體(tǐ)目标，相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)應當從(cóng)這兩個層次出發，設計(jì)出操作(zuò)便捷，響應速度快(kuài)的系統平台，一方面，該平台拉近了水務部門(mén)以及其他(tā)部門(mén)的業務人(rén)員(yuán)與公衆的距離(lí)，通過公共信息門(mén)戶平台，使水務方面的信息能夠得(de)到及時的反饋，從(cóng)而制定公共事(shì)務服務的方案；另一方面，應用層主要爲了實現水務業務方面的集成化管理(lǐ)，水務業務方面的管理(lǐ)包括水工(gōng)安全管理(lǐ)、水生(shēng)态管理(lǐ)、城(chéng)市供排水管理(lǐ)、防汛減災管理(lǐ)以及城(chéng)市水資源管理(lǐ)。

信息采集傳輸層

物聯網建立在互聯網的基礎上，同時也能實現自(zì)動采集與傳輸功能。物聯網顧名思義就(jiù)是物物相(xiàng)連的互聯網，物聯網的基礎是互聯網的發展與應用，能夠借助網絡設備、數采模塊、現場儀表等實時監控城(chéng)市的水資源信息，同時物聯網還(hái)具有特殊的意義，物聯網的領域被廣泛地延伸到互聯網無法企及的地方，比如(rú)智能感知技術(shù)、識别技術(shù)都(dōu)是物聯網的關鍵技術(shù)，在一定程度上保障了信息采集的運轉通暢。

數據層

數據層是城(chéng)市智慧水務系統的核心也是城(chéng)市智慧水務系統的信息來(lái)源，因此爲了實現對水務方面數據的綜合分(fēn)析與運用，建立完整的數據庫、基礎設施尤爲重要，數據層能夠通過資源整合，爲上層業務的應用提供支撐，物聯網不同于傳統的互聯網，物聯網的産業構成是以應用爲先導，在感應技術(shù)、移動設備技術(shù)的基礎上建立的市場，因此未來(lái)的城(chéng)市智慧水務系統更趨于對水務業務方面的數據進行深入的挖掘，爲政府的各個部分(fēn)，如(rú)氣象、國(guó)土(tǔ)、建設、交通、環保部門(mén)提供具有針對性的服務爲主。同時因爲物聯網的高效性與針對性，可(kě)以在技術(shù)不斷成熟之下開展應用市場，與各自(zì)的數據庫關聯起來(lái)，從(cóng)而實現信息的集約化管理(lǐ)。

門(mén)戶層

城(chéng)市智慧水務系統的門(mén)戶層通常包括行業門(mén)戶與公共信息門(mén)戶，管理(lǐ)人(rén)員(yuán)負責行業内部門(mén)戶的維護工(gōng)作(zuò)，業務人(rén)員(yuán)則通過行業門(mén)戶與其他(tā)業務人(rén)員(yuán)針對水務方面的信息進行溝通，從(cóng)而促進水務方面工(gōng)作(zuò)的進展，而公共信息門(mén)戶則建立了一條公衆與業務人(rén)員(yuán)的溝通渠道，具有城(chéng)市水務方面的政策咨詢，信息查詢的功能，吸引公衆參與到城(chéng)市水務方面建設中來(lái)，從(cóng)一定程度上促進了城(chéng)市水務工(gōng)作(zuò)的公開性。

數據管理(lǐ)平台

數據管理(lǐ)平台主要的作(zuò)用，是将海量的數據進行整合與存儲，從(cóng)而滿足水務部門(mén)與其他(tā)部門(mén)的需要。數據管理(lǐ)平台對于水務事(shì)務方面的整合，具有非常重要的作(zuò)用，一方面，數據管理(lǐ)平台能夠保證數據的完整性，通過将數據存儲進行備份、保存，提高了數據的安全性；另一方面，數據管理(lǐ)平台還(hái)實現了數據集約化管理(lǐ)，避免重複數據的儲存，最大(dà)限度上利用了儲存空間，減少了儲存的成本。

設計(jì)方案

一般來(lái)說(shuō)，城(chéng)市智慧水務系統可(kě)以分(fēn)爲三個部分(fēn)：第一部分(fēn)是服務器部分(fēn)，負責收集、挖掘并處理(lǐ)信息，是城(chéng)市智慧水務系統的核心部分(fēn)；第二部分(fēn)是各供水廠(chǎng)、污水廠(chǎng)的調度室，主要負責監控加壓泵站(zhàn)、一級水源取水泵站(zhàn)以及污水廠(chǎng)的設備運行狀态，并将泵房(fáng)的電量參數、軸承溫度、進出水流量、水池液位、水壓、水質等參數記錄下來(lái)，通過網絡傳輸到服務器部分(fēn)；第三部分(fēn)是城(chéng)市智慧水務系統的客戶服務端，即城(chéng)市供水管網，主要負責顯示供水管網的服務壓力、水質、區間流量等實時狀态，兼具報警功能與分(fēn)析計(jì)算功能。

控制櫃

控制櫃是城(chéng)市智慧水務系統的基礎組成部分(fēn)，水廠(chǎng)的加壓泵站(zhàn)、一級水源地的取水泵站(zhàn)以及污水處理(lǐ)廠(chǎng)均由若幹控制櫃組成，而水質監測與加氯消毒系統又有各自(zì)獨立的控制櫃，用于連接水泵、水壓、流量、液位、現場儀表等設備，從(cóng)而實現對各終端設備的運行狀态進行監控。傳感器的靈敏度決定了控制櫃的性能，因此要求相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)積極引進成本低廉、靈敏度高的傳感器，用于水壓、水質監測等工(gōng)作(zuò)。一般來(lái)說(shuō)，水泵房(fáng)管理(lǐ)多爲本地管理(lǐ)，部分(fēn)地區才會引入網絡功能。大(dà)部分(fēn)控制櫃的智能化水平都(dōu)很低，因此需要由中央控制器統一管理(lǐ)，爲了方便服務器采集信息，還(hái)應該在泵房(fáng)的控制櫃中加入可(kě)編程邏輯控制器，從(cóng)而提高控制櫃的處理(lǐ)能力，使其在中央處理(lǐ)器的控制下完成較爲簡單的信息處理(lǐ)。

服務器

服務器是城(chéng)市智慧水務系統的第二部分(fēn)，也是整個系統的核心，控制櫃在獲取信息之後，需要通過特定的結構，由服務端邏輯處理(lǐ)程序對采集到的原始數據進行解碼與分(fēn)組，并存入數據庫。服務器通常采用TCP/IP協議(yì)，将采集到的信息進行解碼處理(lǐ)，并且将指令發送給PC終端，從(cóng)而完成了數據的精确傳輸。依靠傳感器的檢測功能，由集合器将數據壓縮後整包推送給服務的終端，并且進行解析、分(fēn)類，根據城(chéng)市智慧水務系統設備的制式，重新編制後入庫。相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)應該注意，客戶端時常發來(lái)數據查詢的請(qǐng)求，這與數據的響應不同，并沒有通過數據接口，直接入庫，而是通過其他(tā)格式反饋到客戶端。因此相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)發現響應請(qǐng)求時，應該及時着手處理(lǐ)，并編制數據格式，從(cóng)而使接收到的數據能夠按照(zhào)城(chéng)市智慧水務系統設備要求的格式，收入到數據庫中。

總體(tǐ)規劃與具體(tǐ)實施階段有不同的側重點

城(chéng)市智慧水務系統需要分(fēn)爲多個子系統，每一個子系統對應城(chéng)市水務的重要部分(fēn)，例如(rú)供排水業務就(jiù)是兩個子系統：一方面，細緻的劃分(fēn)能夠推進各種業務的分(fēn)工(gōng)與合作(zuò)，促進水務部門(mén)與其他(tā)部分(fēn)的協同性；另一方面，總體(tǐ)規劃将各個子系統進行統一管理(lǐ)，能夠有效地避免重複建設，在一定程度上規避了不必要的浪費，提高投資的收益。所以相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)應該注意，在進行智慧水務系統建設時應在整個城(chéng)市總體(tǐ)規劃綱要的指導下進行，要充分(fēn)考慮城(chéng)市其他(tā)部分(fēn)的需求，例如(rú)環境保護、醫療、交通等方面。

建立和完善評估體(tǐ)系

優秀的評估體(tǐ)系是城(chéng)市智慧水務完善的基礎，隻有在評估體(tǐ)系的評價與監督下，才能推進城(chéng)市智慧水務事(shì)業更加細化和完善。具體(tǐ)的實施方法，是在城(chéng)市周邊的城(chéng)鎮建立試點，在充分(fēn)實踐的基礎上，應用于城(chéng)市智慧水務的事(shì)業中。引入第三方監督制度也是完善評估體(tǐ)系的重要途徑，通過開放(fàng)城(chéng)市智慧水務的咨詢平台，主動接受公衆的監督，增加城(chéng)市智慧水務評估體(tǐ)系的群衆基礎，在一定程度上提高城(chéng)市智慧水務的管理(lǐ)水平。

突破一批關鍵技術(shù)

與發達國(guó)家相(xiàng)比，我國(guó)在城(chéng)市智慧水務系統的研究上還(hái)存在着一些技術(shù)方面的差距，例如(rú)控制系統的研究，傳感技術(shù)的應用還(hái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及發達國(guó)家的應用水平，應該說(shuō)城(chéng)市智慧水務系統在未來(lái)還(hái)有很大(dà)的發展空間，關鍵是突破一批關鍵技術(shù)，使城(chéng)市智慧水務系統發揮出更大(dà)的作(zuò)用。

綜上所述，基于物聯網的城(chéng)市智慧水務系統采用了互聯網和移動互聯網構架的物聯網絡，能夠對城(chéng)市水務情況進行實時的監督，并通過互聯網傳至PC客戶端。本文探討(tǎo)了水務系統建設的路(lù)徑和設計(jì)方案，以供相(xiàng)關工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)借鑒學習。

本文來(lái)源

《中國(guó)高新技術(shù)企業》雜志2017年(nián)第2期