安科瑞 繆凱倫
摘要：隨著社會(huì)的高速發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代,，數(shù)據(jù)化智能管理系統(tǒng)在各行各業(yè)都應(yīng)用廣泛,，智慧城市的建設(shè)也逐步落地。在智慧城市的建設(shè)中,，智慧水務(wù)建設(shè)是的一環(huán),。智慧水務(wù)的建設(shè)有助于水務(wù)管理的提升，本文從智慧水務(wù)建設(shè)的基本目的入手,，介紹智慧水務(wù)建設(shè)的現(xiàn)狀與問題,，以及對(duì)未來智慧水務(wù)發(fā)展的一些思路。
關(guān)鍵詞：智慧水務(wù),；框架設(shè)計(jì),；能源管理,；智能控制
0引言
信息技術(shù)與社會(huì)程度的高速發(fā)展,，自動(dòng)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(shè)也越來越深入,，智慧水務(wù)是智慧城市建設(shè)的一環(huán)，如何進(jìn)行智慧水務(wù)建設(shè)已成為一個(gè)重 要的課題,。
1智慧水務(wù)的概念與現(xiàn)狀
1.1智慧水務(wù)的概念
智慧水務(wù)的核心是自動(dòng)智能化的城市水務(wù)管理,，這是一個(gè)新興的概念，在業(yè)界還未形成統(tǒng)一的共識(shí),。智慧水務(wù)的目的是在進(jìn)行水務(wù)業(yè)務(wù)的辦理與管理過程中,，根據(jù)客戶的實(shí)際需求進(jìn)行人性化，定制化的服務(wù),。表現(xiàn)在管理方面比如：遠(yuǎn)程輸水調(diào)節(jié),、遠(yuǎn)程管道檢修等；表現(xiàn)在客戶方面比如：客戶可以實(shí)時(shí)通過手機(jī) APP 查看水的使用情況,，在線繳費(fèi)與在線辦理業(yè)務(wù)等,。智慧水務(wù)是自動(dòng)化、智能化,、人性化的水務(wù)管理系統(tǒng),，它可以實(shí)現(xiàn)水務(wù)精細(xì)化管理，具有效率高,、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，是水務(wù)建設(shè)未來的重要方向之一,。
1.2智慧水務(wù)的現(xiàn)狀
智慧城市的建設(shè)離不開智能水務(wù)的建設(shè)，如今智能自動(dòng)管理技術(shù)迅猛發(fā)展,，水務(wù)建設(shè)也要與時(shí)俱進(jìn),，進(jìn)行信息化建設(shè)為智慧城市的建設(shè)添磚加瓦。根據(jù)水務(wù)工作的現(xiàn)狀與信息技術(shù)的應(yīng)用,，智慧水務(wù)的建設(shè)應(yīng)該具有新理念與新方式,，通過利用大數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)傳感以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),，對(duì)城市用水的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化控制與調(diào)配,，提高服務(wù)水平，避免水資源浪費(fèi),，實(shí)現(xiàn)合理配置,。智慧水務(wù)是各國水務(wù)建設(shè)競爭的新方向，智能水務(wù)的建設(shè)需要計(jì)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(shí)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?，F(xiàn)階段，智慧水務(wù)的建設(shè)還未完善,，存在著一系列問題,，因此在智慧水務(wù)的建設(shè)發(fā)展中要注重合理規(guī)劃，合理配置,，根據(jù)實(shí)際情況解決實(shí)際問題,，提高水資源的利用，避免浪費(fèi),。
2智慧水務(wù)建設(shè)的規(guī)劃
智慧水務(wù)的規(guī)劃是智慧水務(wù)建設(shè)的指導(dǎo)思想,，具體有以下幾方面內(nèi)容。
?。?）智慧水務(wù)建設(shè)的目標(biāo)規(guī)劃：任何項(xiàng)目的建設(shè)與實(shí)施都需要先制定目標(biāo),，智慧水務(wù)的建設(shè)也不例外，從作用來看,，智慧水務(wù)的主體是水務(wù)企業(yè)與城市居民,，智慧水務(wù)建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)該是為相關(guān)用戶提供水務(wù)信息的發(fā)布與業(yè)務(wù)的便捷水務(wù)服務(wù)。因此,，在規(guī)劃智能水務(wù)建設(shè)的目標(biāo)時(shí)應(yīng)該將用戶體驗(yàn)作為第一目標(biāo),，將服務(wù)性內(nèi)容作為重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
?。?）智慧水務(wù)建設(shè)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃：根據(jù)智慧水務(wù)建設(shè)的目標(biāo),，智慧水務(wù)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該包括用戶層面,、系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)中心與硬件建設(shè)等結(jié)構(gòu),。
第一,、用戶層面的構(gòu)建：智慧水務(wù)應(yīng)根據(jù)用戶的不同進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，主要包含三個(gè)用戶群體：客戶,、水務(wù)企業(yè)管理以及水務(wù)監(jiān)督部門,。比如：客戶建構(gòu)的設(shè)計(jì)要更注重繳費(fèi)、信息發(fā)布,、反饋機(jī)制的設(shè)計(jì),；水務(wù)企業(yè)管理的構(gòu)建要注重總結(jié)、收集,、實(shí)時(shí)報(bào)警與調(diào)控管理等方面的設(shè)計(jì),；監(jiān)督部門的構(gòu)建要注重信息整理、舉報(bào)回饋與統(tǒng)計(jì)調(diào)查等方面的設(shè)計(jì),。通過對(duì)不同用戶的不同設(shè)計(jì),，提升智慧水務(wù)的整體建設(shè)水平與運(yùn)行效率。
第二,、系統(tǒng)應(yīng)用的構(gòu)建,，智慧水務(wù)建設(shè)包含的內(nèi)容比較廣，在智慧水務(wù)建設(shè)的過程中要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)做針對(duì)性設(shè)計(jì),，比如：管網(wǎng)的建設(shè)鋪墊與保養(yǎng)維護(hù),，水網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)測與保養(yǎng)維護(hù),，新增水務(wù)建設(shè)的規(guī)劃以及污水處理系統(tǒng)的建設(shè)等,，在智慧水務(wù)的建設(shè)中都要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)構(gòu)建。實(shí)現(xiàn)整個(gè)水務(wù)系統(tǒng)的自動(dòng)智能化,，提高整個(gè)水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行服務(wù)效率,。
第三、數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建：智慧水務(wù)的建設(shè)運(yùn)行是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的,，高效的數(shù)據(jù)中心是智慧水務(wù)運(yùn)行效率的保障,。智慧水務(wù)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建包含有：基礎(chǔ)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(wù)的執(zhí)行層面,。智慧水務(wù)的數(shù)據(jù)化程度越高,，越完善，對(duì)智慧水務(wù)建設(shè)的參考性與指導(dǎo)性作用就越強(qiáng),。
第四,、硬件建設(shè)：智慧水務(wù)建設(shè)需要軟件的支持,，同時(shí)也離不開硬件的保障，硬件是智慧水務(wù)建設(shè)的設(shè)備基礎(chǔ),。智慧水務(wù)的硬件建設(shè)中要注重安全性與穩(wěn)定性,，同時(shí)要注重硬件的維護(hù)升級(jí)，建設(shè)*智慧水務(wù)系統(tǒng)離不開*硬件支持,。智慧水務(wù)的建設(shè)是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng),，任何一方面的落后都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)智慧水務(wù)建設(shè)的落后。因此,，在進(jìn)行智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)要注意齊頭并進(jìn),，不能出現(xiàn)短板。
3智慧水務(wù)建設(shè)的系統(tǒng)建設(shè)組成
3.1能源管理系統(tǒng)
我國是能源消耗大國,，能源相對(duì)匱乏,，因此智慧水務(wù)的建設(shè)中要特別注意能源管理系統(tǒng)建設(shè)。盡量節(jié)約能源,，減少不必要的浪費(fèi),。智慧水務(wù)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(duì)泵站實(shí)施動(dòng)態(tài)化管理，節(jié)約泵站耗能,。通過能源管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測,，對(duì)能源數(shù)據(jù)收集整合分析，改造水務(wù)系統(tǒng)的配電設(shè)施,，提高泵站的效能,，對(duì)電力、熱能等多種能源綜合管理,，優(yōu)化供水流程與波動(dòng),，整體降低水務(wù)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(wù)建設(shè)的水資源管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控流域情況,，包括水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù),，通過監(jiān)控?cái)?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(duì)水資源的變化進(jìn)行預(yù)測應(yīng)對(duì)。水資源管理系統(tǒng)對(duì)水資源的合理配置與應(yīng)用有重要的意義,。
3.3生態(tài)管理系統(tǒng)
生態(tài)建設(shè)是現(xiàn)代社會(huì)的重要指標(biāo),，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(shí)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(shè)污水處理廠與再利用水廠,，實(shí)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(shí)保護(hù)了環(huán)境,。智慧水務(wù)的生態(tài)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了廢水處理設(shè)備自動(dòng)智能化,，對(duì)于廢水的分析與數(shù)據(jù)采集進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與監(jiān)管，對(duì)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(wù)系統(tǒng)建設(shè)需要完善的節(jié)水管理系統(tǒng),，節(jié)水管理系統(tǒng)對(duì)于降低水資源消耗有重大作用。通過大數(shù)據(jù)運(yùn)用,，將水表傳感器等設(shè)備通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與智慧水務(wù)系統(tǒng)相聯(lián),。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測的方式，進(jìn)行分析整理,，對(duì)異常進(jìn)行報(bào)警實(shí)現(xiàn)智能節(jié)水,，為用水客戶與水務(wù)管理企業(yè)建立橋梁，提供實(shí)時(shí)的信息服務(wù),。
4安科瑞電氣針對(duì)智慧城市水務(wù)建設(shè)推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)
4.1平臺(tái)概述
安科瑞電氣具備從終端感知,、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過在污水廠源,、網(wǎng),、荷、儲(chǔ),、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù),、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(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,，保護(hù)污水廠運(yùn)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(xué),、精細(xì)的解決方案。
4.2平臺(tái)組成
AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全,、應(yīng)急電源,、能源管理,、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等,，貫穿水務(wù)能源流的始終,，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況,，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要,。
4.3平臺(tái)拓?fù)鋱D
4.4平臺(tái)子系統(tǒng)
4.4.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
對(duì)水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù),，實(shí)現(xiàn)遙測,、遙信、遙控,、遙調(diào)等功能,，對(duì)異常情況及時(shí)預(yù)警。
監(jiān)測變壓器,、水泵,、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓,、有功/無功功率,、功率因數(shù)、負(fù)荷率,、溫度,、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù),。
4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
水務(wù)中大量的大功率電機(jī),、水泵變頻啟動(dòng)導(dǎo)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(dòng),、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量,。
4.4.3電動(dòng)機(jī)管理
馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù),、遙測、遙信,、遙控功能,，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對(duì)過載,、短路,、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警,。高效,、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間,、故障地點(diǎn),、及相關(guān)信息，對(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù),。同時(shí)支持與PLC,、軟啟、變頻器等配合,，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制,，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn),。
4.4.4能耗管理
為水務(wù)搭建計(jì)量體系,，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務(wù)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(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析,，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對(duì)比,，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本,，標(biāo)煤排放等的情況,。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來水廠,、水泵站等的用電,、用水、燃?xì)?、冷熱量消耗量,，同環(huán)比對(duì)比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算,，標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢,。
能效分析按三級(jí)計(jì)量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析,，契合能源管理體系要求,，可對(duì)各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比,、環(huán)比、對(duì)標(biāo)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(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家/指標(biāo)對(duì)標(biāo),，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(dòng)控制、感應(yīng)控制,、定時(shí)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(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能,，盡量利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi),、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全,、節(jié)能、舒適,、高效的目的,。
4.6電氣安全
（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測
監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠,、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警,。
?。?）消防應(yīng)急照明和疏散指示
根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動(dòng)疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)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,。
（3）消防設(shè)備電源監(jiān)測
監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常,，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)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(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門器,、電磁釋放器的工作狀態(tài),，實(shí)時(shí)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(shè)備開路,、短路等故障信號(hào),。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(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路,、斷路等故障時(shí),，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，能指示報(bào)警部位并保存報(bào)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?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠,、自來水廠,、水泵站等安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)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(shí)時(shí)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(yùn)行監(jiān)視,，對(duì)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(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測,，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù),。
平臺(tái)結(jié)合廠區(qū)實(shí)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(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量,。
4.4.9工藝仿真監(jiān)控
平臺(tái)通過2D,、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵,、污水提升,、細(xì)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(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī),、污水提升泵,、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī),、加藥泵,、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵,、吸泥泵等低壓電動(dòng)機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù),，進(jìn)行短路、過流,、過載,、起動(dòng)超時(shí)、斷相,、不平衡,、低功率、接地/漏電,、te保護(hù),、堵轉(zhuǎn)、逆序,、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī),，與PLC、軟啟,、變頻器等配合,，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視,、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn),。
4.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單
4.5.1電力監(jiān)控,、電能質(zhì)量、電動(dòng)機(jī)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
4.5.4消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)
5小結(jié)
智慧水務(wù)的建設(shè)是智慧城市建設(shè)中的部分,，對(duì)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(duì)水資源的綜合管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(wù)的建設(shè)具有巨大的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。
參考文獻(xiàn)
[1]呂偉.基于智慧城市下的智慧水務(wù)現(xiàn)狀與對(duì)策分析[J].中電基礎(chǔ)產(chǎn)品裝備有限公司,，北京 100040
[2] 孫國慶．智慧水務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J]．水利信息化，2018（01）：46-49．
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊.2022.05版
