科学 基于物联网的城市智慧水务系统研究

  基于物联网的智慧水务系统的基本功能，是通过物感网络感知城市供水排水的情况，并根据AI算法 实现远程操控。城市智慧水务系统的建立，除了能够有 效地缓解城市供水压力不足等问题，还能规避供水服务 不规范、二次污染等问题的产生，使城市供水系统逐渐 完善，更好地保证居民用水的质量。

  2012年7月，国务院发布了《关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》提出要‘提高社会 管理和城市运行信息化水平，推动城市管理信息共享， 推广网格化管理模式，引导智慧城市建设健康发展”。我国在城市水务问题中，部门分割的情况严重，已经影 响到水务行业的工作效率，甚至造成部分城市严重缺 水。因此我国首次提出了智慧城市的概念，并且指出 智慧城市的发展路径是基于物联网、大数据等新时代的 髙新技术，主要目标在于解决部分城市水源短缺、水污 染、洪涝灾害等问题，从而在高端技术的支持下，促进 城市规划、建设、管理以及服务的智慧化，从根本上保 证人民群众的生活安全，革新城市水务的基础设施，促 进城市的健康发展。

  城市智慧水务通过传感器、移动网络、水务信息系统 的结合，带动了水务信息化水平的全面提升，不仅仅可以保 证城市的供水安全，还增加了政府与一般公众的交互渠 道，为改进水务部门的工作提供了一定的依据。服务便捷 化是城市智慧水务系统的重要建设目标，依靠互联网的普 遍性，建立城市水务系统的平台，从而在与公众的互动之 中，获取水务方面的信息，发现问题，解决问题。

  城市智慧水务系统的总体框架由应用层与用户层组 成，用户层通常由管理人员、业务人员与公众组成，为 实现信息自动采集、业务集成管理的总体目标，相关工 作人员应当从这两个层次出发，设计出操作便捷，响应 速度快的系统平台，一方面，该平台拉近了水务部门以 及其他部门的业务人员与公众的距离，通过公共信息门 户平台，使水务方面的信息能够得到及时的反馈，从而 制定公共事务服务的方案；另一方面，应用层主要为了 实现水务业务方面的集成化管理，水务业务方面的管理 包括水工安全管理、水生态管理、城市供排水管理、防 汛减灾管理以及城市水资源管理。

  数据层是城市智慧水务系统的核心也是城市智慧水 务系统的信息来源，因此为了实现对水务方面数据的综 合分析与运用，建立完整的数据库、基础设施尤为重 要，数据层能够通过资源整合，为上层业务的应用提供 支撑，物联网不同于传统的互联网，物联网的产业构成 是以应用为先导，在感应技术、移动设备技术的基础上 建立的市场，因此未来的城市智慧水务系统更趋于对 水务业务方面的数据进行深入的挖掘，为政府的各个部 分，如气象、国土、建设、交通、环保部门提供具有针 对性的服务为主。同时因为物联网的高效性与针对性， 可以在技术不断成熟之下开展应用市场，与各自的数据 库关联起来，从而实现信息的集约化管理。

  城市智慧水务系统的门户层通常包括行业门户与公 共信息门户，管理人员负责行业内部门户的维护工作， 业务人员则通过行业门户与其他业务人员针对水务方面 的信息进行沟通，从而促进水务方面工作的进展，而公 共信息门户则建立了一条公众与业务人员的沟通渠道， 具有城市水务方面的政策咨询，信息查询的功能，吸引 公众参与到城市水务方面建设中来，从一定程度上促进 了城市水务工作的公开性。

  数据管理平台主要的作用，是将海量的数据进行整 合与存储，从而满足水务部门与其他部门的需要。数据 管理平台对于水务事务方面的整合，具有非常重要的作 用，一方面，数据管理平台能确保数据的完整性，通 过将数据存储进行备份、保存，提高了数据的安全性；另一方面，数据管理平台还实现了数据集约化管理，避 免重复数据的储存，最大限度上利用了储存空间，减少 了储存的成本。

  一般来说，城市智慧水务系统可以分为三个部分：第一部分是服务器部分，负责收集、挖掘并处理信息， 是城市智慧水务系统的核心部分；第二部分是各供水 厂、污水厂的调度室，主要负责监控加压泵站、一级水 源取水泵站以及污水厂的设备运行状态，并将泵房的电 量参数、轴承温度、进出水流量、水池液位、水压、水 质等参数记录下来，通过网络传输到服务器部分；第三 部分是城市智慧水务系统的客户服务端，即城市供水管 网，主要负责显示供水管网的服务压力、水质、区间流 量等实时状态，兼具报警功能与分析计算功能。

  控制柜是城市智慧水务系统的基础组成部分，水厂 的加压泵站、一级水源地的取水泵站以及污水处理厂均 由若干控制柜组成,.而水质监测与加氯消毒系统又有各 自独立的控制柜，用于连接水泵、水压、流量、液位、 现场仪表等设备，从而实现对各终端设备的运行状态进 行监控。传感器的灵敏度决定了控制柜的性能，因此要 求相关工作人员积极引进成本低廉、灵敏度高的传感器， 用于水压、水质监测等工作。一般来说，水泵房管理多为 本地管理，部分地区才会引入网络功能。大部分控制柜的 智能化水平都很低，因此需要由中央控制器统一管理，为 了方便服务器釆集信息，还应该在泵房的控制柜中加入可 编程逻辑控制器，从而提高控制柜的处理能力，使其在中 央处理器的控制下完成较为简单的信息处理。

  服务器是城市智慧水务系统的第二部分，也是整个 系统的核心，控制柜在获取信息之后，需要通过特定的 结构，由服务端逻辑处理程序对采集到的原始数据来进行 解码与分组，并存入数据库。服务器通常釆用TCP/IP协 议，将釆集到的信息进行解码处理，并且将指令发送给 PC终端，从而完成了数据的精确传输。数据的传入依靠 传感器的检测功能，由集合器将数据压缩后整包推送给 服务的终端，并且进行解析、分类，根据城市智慧水务 系统设备的制式，重新编制后入库。相关工作人员应该 注意，客户端时常发来数据査询的请求，这与数据的响 应不同，并没有通过数据接口，直接入库，而是通过其 他格式反馈到客户端。因此相关工作人员发现响应请求 时，应该及时着手处理，并编制数据格式，从而使接收 到的数据能够按照城市智慧水务系统设备要求的格式， 收入到数据库中。

  城市智慧水务系统需要分为多个子系统，每一个子 系统对应城市水务的重要部分，例如供排水业务就是两 个子系统：一方面，细致的划分能够推进各种业务的分 工与合作，促进水务部门与其他部分的协同性；另一方 面，总体规划将各个子系统进行统一管理，能够有效地 避免重复建设，在某些特定的程度上规避了不必要的浪费，提 高投资的收益。所以相关工作人员应该注意，在进行智 慧水务系统建设时应在整个城市总体规划纲要的指导下 进行，要充分考虑城市别的部分的需求，例如环境保 护、医疗、交通等方面。

  优秀的评估体系是城市智慧水务完善的基础，只有 在评估体系的评价与监督下，才能推进城市智慧水务事 业更加细化和完善。具体的实施方法，是在城市周边的 城镇建立试点，在充分实践的基础上，应用于城市智慧 水务的事业中。引入第三方监督制度也是完善评估体系 的重要途径，通过开放城市智慧水务的咨询平台；主动 接受公众的监督，增加城市智慧水务评估体系的群众基 础，在某些特定的程度上提高城市智慧水务的管理水平。

  与发达国家相比，我国在城市智慧水务系统的研究 上还存在着一些技术方面的差距，例如控制管理系统的研 究，传感技术的应用还远远不及发达国家的应用水平， 应该说城市智慧水务系统在未来还有很大的发展空间， 关键是突破一批关键技术，使城市智慧水务系统发挥出 更大的作用。

  综上所述，基于物联网的城市智慧水务系统釆用了 互联网和移动互联网构架的物联网络，能够对城市水务 情况做实时的监督，并利用互联网传至pc客户端。本 文探讨了水务系统建设的路径和设计的具体方案，以供相关工 作人员借鉴学习。