安科瑞 鮑靜君

　　摘要：隨著社會的高速發(fā)展,，已經(jīng)進入了信息化時代，數(shù)據(jù)化智能管理系統(tǒng)在各行各業(yè)都應用廣泛,，智慧城市的建設也逐步落地,。在智慧城市的建設中，智慧水務建設是的一環(huán),。智慧水務的建設有助于水務管理的提升,，本文從智慧水務建設的基本目的入手，介紹智慧水務建設的現(xiàn)狀與問題,，以及對未來智慧水務發(fā)展的一些思路,。

　　關(guān)鍵詞：智慧水務；框架設計,；能源管理,；智能控制

　　0引言

　　信息技術(shù)與社會程度的高速發(fā)展，自動智能化已成為所有行業(yè)的共同需求,，而 5G 技術(shù)的落地,，智慧城市的建設也越來越深入，智慧水務是智慧城市建設的一環(huán),，如何進行智慧水務建設已成為一個重 要的課題,。

　　1智慧水務的概念與現(xiàn)狀

　　1.1智慧水務的概念

　　智慧水務的核心是自動智能化的城市水務管理，這是一個新興的概念,，在業(yè)界還未形成統(tǒng)一的共識,。智慧水務的目的是在進行水務業(yè)務的辦理與管理過程中，根據(jù)客戶的實際需求進行人性化,，定制化的服務,。表現(xiàn)在管理方面比如：遠程輸水調(diào)節(jié)、遠程管道檢修等,；表現(xiàn)在客戶方面比如：客戶可以實時通過手機 APP 查看水的使用情況,，在線繳費與在線辦理業(yè)務等。智慧水務是自動化,、智能化,、人性化的水務管理系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)水務精細化管理,，具有效率高,、時效性強等優(yōu)點，是水務建設未來的重要方向之一,。

　　1.2智慧水務的現(xiàn)狀

　　智慧城市的建設離不開智能水務的建設,，如今智能自動管理技術(shù)迅猛發(fā)展，水務建設也要與時俱進，進行信息化建設為智慧城市的建設添磚加瓦,。根據(jù)水務工作的現(xiàn)狀與信息技術(shù)的應用,，智慧水務的建設應該具有新理念與新方式，通過利用大數(shù)據(jù),、實時傳感以及移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),，對城市用水的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動智能化控制與調(diào)配，提高服務水平,，避免水資源浪費,，實現(xiàn)合理配置。智慧水務是各國水務建設競爭的新方向,，智能水務的建設需要計量傳感器與管理系統(tǒng),、智能水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、智能水量管理系統(tǒng),、智能廢水處理與回收系統(tǒng)等智能系統(tǒng)配套聯(lián)合實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,。以及廢水資源的回收處 理及再利用。現(xiàn)階段,，智慧水務的建設還未完善,，存在著一系列問題，因此在智慧水務的建設發(fā)展中要注重合理規(guī)劃,，合理配置,，根據(jù)實際情況解決實際問題，提高水資源的利用,，避免浪費,。

　　2智慧水務建設的規(guī)劃

　　智慧水務的規(guī)劃是智慧水務建設的指導思想，具體有以下幾方面內(nèi)容,。

　?。?）智慧水務建設的目標規(guī)劃：任何項目的建設與實施都需要先制定目標，智慧水務的建設也不例外,，從作用來看,，智慧水務的主體是水務企業(yè)與城市居民，智慧水務建設的目標應該是為相關(guān)用戶提供水務信息的發(fā)布與業(yè)務的便捷水務服務,。因此,，在規(guī)劃智能水務建設的目標時應該將用戶體驗作為第一目標，將服務性內(nèi)容作為重點進行設計,。

　　（2）智慧水務建設的結(jié)構(gòu)規(guī)劃：根據(jù)智慧水務建設的目標,，智慧水務的結(jié)構(gòu)應該包括用戶層面,、系統(tǒng)應用、數(shù)據(jù)中心與硬件建設等結(jié)構(gòu)。

　　第一,、用戶層面的構(gòu)建：智慧水務應根據(jù)用戶的不同進行分區(qū)設計,，主要包含三個用戶群體：客戶、水務企業(yè)管理以及水務監(jiān)督部門,。比如：客戶建構(gòu)的設計要更注重繳費,、信息發(fā)布、反饋機制的設計,；水務企業(yè)管理的構(gòu)建要注重總結(jié),、收集、實時報警與調(diào)控管理等方面的設計,；監(jiān)督部門的構(gòu)建要注重信息整理,、舉報回饋與統(tǒng)計調(diào)查等方面的設計。通過對不同用戶的不同設計,，提升智慧水務的整體建設水平與運行效率,。

　　第二、系統(tǒng)應用的構(gòu)建,，智慧水務建設包含的內(nèi)容比較廣,，在智慧水務建設的過程中要根據(jù)具體的業(yè)務做針對性設計，比如：管網(wǎng)的建設鋪墊與保養(yǎng)維護,，水網(wǎng)的運行監(jiān)測與保養(yǎng)維護,，新增水務建設的規(guī)劃以及污水處理系統(tǒng)的建設等，在智慧水務的建設中都要進行專門的設計構(gòu)建,。實現(xiàn)整個水務系統(tǒng)的自動智能化,，提高整個水務系統(tǒng)的運行服務效率。

　　第三,、數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建：智慧水務的建設運行是以大數(shù)據(jù)為基礎的,，高效的數(shù)據(jù)中心是智慧水務運行效率的保障。智慧水務數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建包含有：基礎數(shù)據(jù),、空間數(shù)據(jù),、管理數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等。通過數(shù)據(jù)的收集與整理,，可以優(yōu)化智能水務的執(zhí)行層面,。智慧水務的數(shù)據(jù)化程度越高，越完善,，對智慧水務建設的參考性與指導性作用就越強,。

　　第四、硬件建設：智慧水務建設需要軟件的支持,，同時也離不開硬件的保障,，硬件是智慧水務建設的設備基礎,。智慧水務的硬件建設中要注重安全性與穩(wěn)定性，同時要注重硬件的維護升級,，建設*智慧水務系統(tǒng)離不開*硬件支持,。智慧水務的建設是一個有機的系統(tǒng)，任何一方面的落后都會導致整個智慧水務建設的落后,。因此,，在進行智慧水務系統(tǒng)建設時要注意齊頭并進,，不能出現(xiàn)短板,。

　　3智慧水務建設的系統(tǒng)建設組成

　　3.1能源管理系統(tǒng)

　　我國是能源消耗大國，能源相對匱乏,，因此智慧水務的建設中要特別注意能源管理系統(tǒng)建設,。盡量節(jié)約能源，減少不必要的浪費,。智慧水務能源管理系統(tǒng)可以從泵站開始改造，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析用水高峰與谷峰,，通過智能化調(diào)節(jié),，對泵站實施動態(tài)化管理,，節(jié)約泵站耗能,。通過能源管理系統(tǒng)實時監(jiān)測,，對能源數(shù)據(jù)收集整合分析，改造水務系統(tǒng)的配電設施,，提高泵站的效能，對電力、熱能等多種能源綜合管理,，優(yōu)化供水流程與波動，整體降低水務系統(tǒng)的能源消耗,。

　　3.2水資源管理系統(tǒng)

　　城市供水多采用流域供水，智慧水務建設的水資源管理系統(tǒng)可以實時監(jiān)控流域情況,，包括水質(zhì),、水量等數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集整合可以建立水資源管理模型,，基于模型可以對水資源的變化進行預測應對。水資源管理系統(tǒng)對水資源的合理配置與應用有重要的意義,。

　　3.3生態(tài)管理系統(tǒng)

　　生態(tài)建設是現(xiàn)代社會的重要指標,，生態(tài)管理系統(tǒng)包括廢水處理,、再利用與排放,。廢水處理是生態(tài)管理系統(tǒng)中的一環(huán)，通過廢水處理,，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，避免污染自然水資源與生態(tài)環(huán)境,。生態(tài)管理系統(tǒng)通過建設污水處理廠與再利用水廠，實現(xiàn)水污染處理和水資源再利用的目的,，降低了水資源消耗的同時保護了環(huán)境。智慧水務的生態(tài)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了廢水處理設備自動智能化,，對于廢水的分析與數(shù)據(jù)采集進行實時控制與監(jiān)管,，對于生態(tài)環(huán)境有重要的意義,。

　　3.4節(jié)水管理系統(tǒng)

　　智慧水務系統(tǒng)建設需要完善的節(jié)水管理系統(tǒng)，節(jié)水管理系統(tǒng)對于降低水資源消耗有重大作用,。通過大數(shù)據(jù)運用,，將水表傳感器等設備通過移動互聯(lián)網(wǎng)與智慧水務系統(tǒng)相聯(lián)。通過實時監(jiān)測的方式,，進行分析整理，對異常進行報警實現(xiàn)智能節(jié)水,，為用水客戶與水務管理企業(yè)建立橋梁,，提供實時的信息服務。

　　4安科瑞電氣針對智慧城市水務建設推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

　　4.1平臺概述

　　安科瑞電氣具備從終端感知,、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源,、網(wǎng)、荷,、儲,、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護,、監(jiān)測,、分析,、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度,，重點監(jiān)測主要用能設備能效,，保護污水廠運行安全可靠,，提高污水廠能效,，為污水處理的能效管理提供科學,、精細的解決方案。

　　4.2平臺組成

　　AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng),、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng),、電氣安全,、應急電源,、能源管理、照明控制,、設備運維等,，貫穿水務能源流的始終,，幫助運維管理人員通過一套平臺,、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務后勤部門管理需要,。

　　4.3平臺拓撲圖

       4.4平臺子系統(tǒng)

　　4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

　　對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,，實現(xiàn)遙測,、遙信,、遙控、遙調(diào)等功能,，對異常情況及時預警。

　　監(jiān)測變壓器,、水泵,、鼓風機的電流,、電壓,、有功/無功功率,、功率因數(shù),、負荷率、溫度,、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù),。

       4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

　　水務中大量的大功率電機,、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變,、電壓波動,、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量,。

       4.4.3電動機管理

　　馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測,、遙信,、遙控功能,，電動機保護器能對過載、短路,、缺相、漏電等異常情況進行保護,、監(jiān)測和報警。高效,、準確地反映出故障狀態(tài),、故障時間,、故障地點,、及相關(guān)信息,，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC,、軟啟,、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,，監(jiān)視,、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

       4.4.4能耗管理

　　為水務搭建計量體系,，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向,，找出能源消耗異常區(qū)域。

　　將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中,，從多個維度對比分析,，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個工廠的能源消耗,，能源成本，標煤排放等的情況。

　　能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠,、自來水廠、水泵站等的用電,、用水、燃氣,、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析,，能耗總量和能耗強度計算,，標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢,。

　　能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進行能效分析,，契合能源管理體系要求,，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比,、環(huán)比、對標等,。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,，并進行同比和環(huán)比分析,，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/指標對標,，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

       4.4.5智能照明控制

　　系統(tǒng)為污水廠,、自來水廠,、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控,、區(qū)域控制、自動控制,、感應控制,、定時控制、場景控制,、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能,，盡量利用自然光照,，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全,、節(jié)能、舒適,、高效的目的,。

         4.6電氣安全

　　（1）電氣火災監(jiān)測

　　監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠,、自來水廠,、水泵站的電氣安全預警。

　?。?）消防應急照明和疏散指示

　　根據(jù)預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散,。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況,。

　?。?）消防設備電源監(jiān)測

　　監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用,。

     （4） 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

　　防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊,、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟,、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路,、短路等故障信號,。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設備發(fā)生短路,、斷路等故障時,，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息,，保障了電氣安全的可靠性。

　　4.4.7 環(huán)境監(jiān)測

　　污水廠,、自來水廠,、水泵站等場所溫濕度、煙霧,、積水浸水,、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警,，保障污水廠,、自來水廠、水泵站等安全運行,。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統(tǒng),，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境,。

      4.4.8分布式光伏監(jiān)測

　　實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流,、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視,，對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓,、直流電流、直流功率,，逆變器交流電壓,、交流電流、頻率,、功率因數(shù),、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù),。

　　平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂,、車棚的分布情況,，顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置,，各個屋頂?shù)难b機容量,。

       4.4.9工藝仿真監(jiān)控

　　平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵,、污水提升,、細格柵、曝氣沉砂,、改良生化處理,、二沉、加氯接觸消毒,、污泥濃縮壓濾,、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機,、污水提升泵,、回流泵、曝氣風機,、加藥泵,、濃縮壓濾機、吸沙泵,、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,，進行短路、過流,、過載,、起動超時,、斷相、不平衡,、低功率,、接地/漏電、te保護,、堵轉(zhuǎn),、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,，與PLC,、軟啟、變頻器等配合,，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn),。

       4.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

　　4.5.1電力監(jiān)控,、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

        4.5.2智能照明系統(tǒng)

        4.5.3電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

        4.5.4消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

        4.5.5防火門監(jiān)控系統(tǒng)

        4.5.6消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

　　5小結(jié)

　　智慧水務的建設是智慧城市建設中的部分,，對于節(jié)約水資源,，優(yōu)化水資源配置，提升水資源利用率,，保證水資源的質(zhì)量與安全有重要意義,。通過對水資源的綜合管理，實現(xiàn)對城市流域以及生態(tài)系統(tǒng),，廢水回收利用的全方面管控,，是居民生活穩(wěn)定的重要保障，智慧水務的建設具有巨大的社會價值與經(jīng)濟價值,。

　　參考文獻

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