水務物聯網

水務物聯網顧名思義就是將物聯網技術套用於水資源管理，實現水質線上監測、山洪監測預警、飲水安全自動線上監測、重金屬含量自動監測、毒性綜合自動監測等。

基本介紹

• 中文名：水務物聯網
• 外文名：Water IoT
• 套用技術：物聯網技術
• 套用範圍：水資源管理
• 優勢：24小時動態監控等
• 第一試點：成都市新津縣
• 層次結構：感知層、網路傳輸層、套用層

簡介

隨著物聯網技術的發展以及IBM智慧地球的概念提出，“智慧城市”概念在各大城市開展。

在成都喊出“智慧成都”口號後，開始套用水務物聯網技術對水資源的進行監控，成都市新津縣作為水務物聯網第一個試點並且取得了非常好的社會效益，成都市轄區、雙流縣、青白江區也投入運行。遂寧市蓬溪縣、眉山市仁壽縣、雅安市蘆山縣也爭相加入到水務物聯網當中。

水是人類生活的源泉而隨著城市的發展水污染問題也越來越嚴重，水資源監管和治理成為城市發展的一大困擾，水質監控不及時、水災預警不及時更是直接關係到民生問題。而水務物聯網的發展則能非常及時、準確的解決問題。

層次結構

感知層（D)

由雨量、水位、流量、流速、壓力、視頻圖像、水質（COD、BOD、TOC、DOC、NO3、NO2、NH4、Cl2+、濁度、色度、pH、ORP、電導率、溶解氧、總磷、總氮）等感測器，實現對水環境的全面感知,和檢測數據採集。

網路傳輸層（N)

由GPRS、GSM、3G、北斗衛星、ADSL、網際網路多種方式將感測器採集到的數據實時傳輸到網路中心。由伺服器組、交換機、路由器、防火牆、數據存儲系統、UPS等配套網路設備組成物聯網網路中心繫統。網路中心計算平台採用伺服器虛擬架構以及雲計算技術，實現“水務雲”解決方案，提高伺服器整合效率，大幅度簡化伺服器群管理的複雜性，提高整體系統的可用性，同時還明顯的減少投資成本，具有很好的技術領先性和性價比。數據存儲模式採用標準的SAN集中存儲架構。

套用層( M )

由物聯網數據分析處理系統軟體為水務管理提供各種套用服務。系統採用B/S及三層架構方式，接口與實現相分離，軟體系統具有非常好的可擴展性支持Ipad移動辦公。

套用案例

基於物聯網的污水處理綜合運營管理平台

基於物聯網的污水處理綜合運營管理系統實現集團公司下屬廠、分公司和總部各層級的信息化管理，實現集團公司管理全數位化、虛擬化、集約化、智慧型化等目標，關鍵生產指標（進出水水量、進出水污染物濃度、集水井水位等）、生產運行數據（設備開關、電流、電壓等）的自動採集、遠程實時監控、智慧型預警，能加強各級管理人員對各廠運行情況的實時監管力度：通過對生產現場的各類運行數據的分析和數據挖掘，為各污水廠運營管理提供實時運行監測、全廠過程控制、工藝運行模擬、運行異常預警、最佳化運行決策等功能；為公司提供整體綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等功能。
藉助物聯網技術將企業的生產過程、調度監控、事務處理、決策等業務過程進行數位化，通過各種信息系統網路加工生成信的信息資源，提供給各層次的人們洞悉、觀察各類動態業務中的一切信息，以作出有利於生產要素組合最佳化的決策。使企業資源合理配置，實現實時運行監視告警、企業形象展示、生產精細化管理、生產最佳化調度、經營成本分析、日常辦公管理、輔助經營決策等綜合管理套用。提升企業技術管理水平，達到最佳化管理模式、降低運行成本、提高辦公效率等目的，以使企業能適應瞬息萬變的市場經濟競爭環境，求得最大的經濟效益。

建立感知層體系

感知層設備主要包括各污水處理廠、泵站的線上儀器儀表、生產設備、自控系統等，是物聯網技術構架的基礎，感知層的建設是利用各廠自控系統，通過強大的數據協定轉換功能，在不影響各污水處理廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協定的轉換，實現自動採集各種PLC和驅動器的生產運行數據，並建立與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數據通訊，最終形成完善的感知層體系。
建立網路層體系

利用先進的3G網路與網際網路融合，建立網路層體系，實現對集團公司下屬廠、分公司、總部各層級的關鍵生產指標數據、設備運行參數的採集，實時傳輸到集團總部，並對數據進行存儲、維護、管理，且提供給外部套用系統使用。
建立運營管理套用層體系

感知層和網路層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各污水廠、泵站的生產運行數據，只有深入挖掘各類數據間的關係，合理利用好這些數據，物聯網體系的建立才有意義，即基於物聯網的污水處理綜合運營管理套用體系。首先它通過感知層的各類數據的初步加工和展示，實現企業廠站分布情況、各廠生產運行工藝畫面的展示、實現對各廠實時運行數據的超限告警；其次通過對生產運行數據的匯總計算，實現污水廠及集團日常運行管理的各類圖表，方便管理人員進行日常運行情況的總結與分析；再次通過對日常運行管理中涉及的化驗管理、設備資產管理、項目管理、辦公審核等功能進行信息化管理，獲取更全面的運營管理數據；最後通過生產運行數據的深入分析挖掘實現指導污水廠生產的各類異常預警、運行工藝模擬、最佳化調度分析、綜合運營決策等，以及指導公司綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等。

水務運營管理雲平台

水處理企業運營管理雲平台依照多家優秀水務企業的管理經營和行業專家的運營管理經驗，結合我公司在水務行業信息化運營管理方面多年技術積累，建立的一套適應於水處理企業綜合運營管理模式的信息化管理系統。
將先進技術服務於企業是科技產業化的必然趨勢，水處理行業面臨著管理需求多樣化、生產模擬仿真、精細化管理、最佳化調度等急需解決的問題。本產品為水處理企業提供生產運行、水質化驗、設備管理、安全管理、日常辦公等關鍵業務的統一信息化管理模式，對企業實時生產數據、視頻監控數據、工藝設計、日常管理等相關數據進行集中管理、統計分析、數據挖掘，為不同層面的生產運行管理者提供即時、豐富的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為企業規範管理、節能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術支持。

遠程監視管理套用

水務遠程監視管理系統以污水處理企業現有的自動化控制系統中的生產運行數據為採集源數據，通過華信數據採集平台以及數據傳輸網路從PLC中自動、實時將生產運行數據傳輸到遠程監視管理系統中，實現生產運行情況的實時監視、生產運行數據的可靠存儲、生產運行數據的查詢、報表生成與統計分析等功能。遠程監視管理系統採用分散式採集與集中管理相結合的方式彌補了傳統自控系統和組態軟體的只能在廠、站本地查看和管理生產運行數據的不足，將原本分散分布於各地的污水處理廠和下屬泵站的生產運行數據進行自動採集，並進行實時存儲和管理。公司管理人員通過IE瀏覽器即可實現對各廠、站的遠程監視及運行數據查詢，解決了以往只能通過各廠上報報表或前往現場才能看到實時生產運行情況的難題。對於污水處理企業，生產運行數據是企業生產運行控制、安全生產保障、生產最佳化調度、生產計畫制定、生產成本分析等運營管理業務決策的最基礎、可靠、有力的依據。我公司的遠程監視管理系統則為企業提供了一套先進的生產運行數據信息化管理工具。通過該系統的使用，企業生產控制層和決策管理層之間信息傳輸更加實時、準確、直觀，提高管理效率。使企業信息化前進了一大步，為企業的信息化發展奠定了堅實的基礎。

智慧成都建設

假設一個地方下了一場暴雨，當地的水務、防汛部門往往會手忙腳亂。倘若有一個覆蓋全域的水務物聯網，在區域中心的監控指揮室里，就可以把各種情況、數據看得一清二楚，那該多好？

別以為這樣的場景還只是想像。我市新津縣已經在全省率先做到了。

據悉，圍繞水務三大任務（防汛抗旱、水資源調度和水環境治理），新津縣在全省第一個探索建立了“水務物聯網”系統，截止目前已投資518萬元完成一期8個監測站點建設，實現水資源、水環境、水安全的系統化管理，初步形成了新津縣智慧型化水務信息系統。今年內，該縣還將儘快啟動新津縣水資源監測管理系統二期工程項目，進一步整合資源，實現信息共享，形成集水質監測、防洪抗旱和城市管理的綜合指揮平台，為經濟社會持續發展提供信息化服務。

實時監控 數據15分鐘自動刷新

美麗的南河邊，鬱鬱蔥蔥的樹木掩映著一個不起眼的鐵箱子。打開箱門，DO（溶解氧）、COD（化學需氧量）、BOD（生化需氧量）……儀錶盤上，各種數據映入眼帘。據工作人員介紹，這就是目前最先進的自動監測儀了。

筆者看到，監測儀一頭有一根管道連線到河流中，依靠信息感測器和自動監測設備，便可實現數據自動、快速生成。“這裡面涵蓋了河水水量、水流速度、水溫以及8個水質指標，以前要掌握這些數據，我們起碼要分幾撥人，用一兩天才能完成，2012年依靠自動監測儀，15分鐘就會刷新一次，最新、最全的即時數據都能即時掌握”，工作人員表示。

打開物聯網數據分析處理系統軟體，金馬河、西河、南河、楊柳河、羊馬河等流過新津的5條主要河流上，密密麻麻地排列著29個監測點。再進一步點開監測點的圖示，橫斷面水位、流量、流速、壓力、水質等實時數據一應俱全，安裝在河流上的紅外攝像頭更是讓各監測點現場的水位、水流情況變得一目了然。在監控人員的演示中，鏡頭跟隨滑鼠不斷轉動，觀者得以從不同角度看到監測點的詳細情況。

據介紹，通過水務物聯網系統和數據分析處理軟體，新津縣在飲水安全監測、水文監測及預警、污水處理排放、地下水監測、防汛抗旱、山洪災害監測及預警、水資源信息等多方面實現了平台整合。負責系統技術支持的四川煒麒信息科技公司總經理曾慶華說，就運用物聯網技術而言，這套系統已經達到國際領先水平，下一步會在全市推廣套用，進一步擴大覆蓋面，並力爭將這一產業市場擴大到全國範圍。

智慧深圳

信息化建設是促進和帶動水務現代化、提升水務行業社會管理和公共服務能力、保障水務可持續發展的必然選擇。近年來，我局在水利部、省水利廳以及深圳市相關主管部門的關懷指導下，按照服務“低碳水務、安全水務、民生水務、效益水務”建設的總體要求，認真落實科學發展觀，堅持“統一規劃、統一標準、統一建設、統一管理”，統籌謀劃信息化建設，積極推動重大工程建設，實現了我市水務信息化建設的跨躍式發展。

在信息採集方面，已建成雨量站63個，水文站32個；建成供水水質線上監測站點99個，可監控全市主要供水主幹管的PH值、壓力、濁度及總氯，建成10座污水廠水質線上監測站點23個，整合政府投資和社會BOT模式新建的8座污水處理廠、1個再生水廠的17個水質線上監測站數據，將全市污水處理廠的水質數據（COD、氨氮、HP、總磷等）納入統一監管；建成視頻監視點118個，並通過共享市交通部門的視頻資源，可對全市中型水庫、重點海堤、特區內主要河道和城區易澇易浸點進行實時監控。在網路建設方面，我局早已通過省水利專網、市政務內外網形成了連通省、市、區，包括省水利廳、市應急指揮中心、市氣象局、各區水務局和三防辦及大部分局屬單位的網路系統，並在2012年重點加強與局屬單位的網路互聯及省水利政務外網的拓展工作。2012年已完成市大鵬水源工程管理處、市北部水源工程管理處、市西麗水庫管理處等7家局屬事業單位的區域網路接入工作，正在開展將各區三防部門接入省水利專網的建設工作。在數據中心建設方面，我局已建成了水雨情、水資源、氣象、基礎工情、供水水質、污水水質、水土保持、政務信息和視頻資源為一體的水務基礎資料庫，實現水務數據資源“一數據一源”；建成數據共享及交換平台，對內完成與局屬單位間的水雨情數據、水質數據和視頻資源的共享與交換；對外實現了市氣象局的雨情數據交換，與省水利廳、市應急指揮中心的視頻資源的共享，並利用深圳市統一建設的信息資源交換平台，實現了與市監察局、市行政服務大廳、市府辦公廳間的行政審批、信息公開數據的共享與交換。

智慧武漢建設

武漢被作為智慧城市試點單位以後，在各行業進行了相關智慧理念的灌輸、運用，在水務行業也順應發展，套用華信數據研發的基於物聯網、雲計算的城市污水處理綜合運營管理平台為污水運營企業安全管理、生產運行、水質化驗、設備管理、日常辦公等關鍵業務提供統一業務信息管理平台，對企業實時生產數據、視頻監控數據、工藝設計、日常管理等相關數據進行集中管理、統計分析、數據挖掘，為不同層面的生產運行管理者提供即時、豐富的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為企業規範管理、節能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術支持，從而形成完善的城市污水處理信息化綜合管理解決方案。

優勢

快速啟動應急程式

在雙流縣水務局的統籌安排部署下，由成都市岷江自來水廠組織實施了物聯網智慧型水務示範項目。作為試點的成都市岷江自來水廠，承擔著全縣24個鎮（和街辦）及雙流國際機場、西航港開發區、高新區中和街道等供水，日供水達32萬方左右（其中自己生產24萬方左右，成都水源補充8萬方左右），供水人口62萬人。記者在該項目主要實施單位岷江水廠看到，納米材料製成的超大螢幕前正對著指揮台，六台電腦分別對應著物聯網智慧型水務示範項目的加壓站系統、淨水分廠系統、管網監測系統等。工作人員一邊操作一邊告訴記者，智慧型水務示範項目包括周邊防入侵系統，它把周邊1公里的區域圍了起來，好比安裝了一道防盜門。一旦外界有攀爬、挖掘行為，螢幕上的綠線將變為警示的紅線，隨即語音提示響起，工作人員就能迅速地進行回響，快速啟動應急程式。

24小時動態監控

和以往的技術手段相比，物聯網智慧型水務示範項目具有無可比擬的優越性。岷江水廠技術人員表示，物聯網智慧型水務示範項目的子系統能直觀地將制水過程，也就是淨水過程展現出來。以前採用的方法是人工監控，以後則是自動化操作，方便技術人員隨時掌握水質情況。

在一個大螢幕畫面中，記者看到地點顯示為金馬河取水口，清楚地顯示了原水濁度、PH值等技術參數，一旦這些參數出現異常，會第一時間反映在螢幕上，該系統可24小時動態監測全縣居民飲用水質，確保市民飲用水安全。

按需分配

改變過去傳統方法，物聯網智慧型水務讓管網調度更科學更高效。打開管網最佳化調度系統操作平台，就能清楚地看到全縣各區域的供水和用水情況，它可以根據監測的實時數據和歷史數據，對用水量進行預測，產生最佳化調度方案，輔助調度人員決策採用何種最佳化調度方案，保障用戶用水。

打個比方說，如某個區域在某時段的用水量大，而另一個區域在這個時段卻用水量小，這套系統可清楚顯示，並實現動態調度。這就大大提高了調度最佳化效率。管網最佳化調度系統為水的高效、科學調度提供技術支撐，為管網規劃提供數據支持。

此次實施的物聯網智慧型水務示範項目，是“智慧雙流”的結構體系下的功能模組之一，它包含水資源評價、水質監測與管理、供排水管理、防汛抗旱等。

智慧型水錶

水錶與每位市民生活密切相關，岷江水廠技術人員表示，今後雙流縣將推廣使用智慧型水錶，已有4000多戶居民使用智慧型水錶。

這種水錶和傳統水錶有什麼不同？技術人員表示，它改變了消費模式，以往市民每月先用水後付費，使用智慧型水錶後則改為先付費。即對用戶實行預付費管理，當用戶欠費時實施關閥操作，在充值後能實現遠程開閥，恢復正常供水。這種水錶還能遠程讀取用戶水錶讀數，方便水廠及時掌握用水需求併科學調度，避免水資源浪費。