智慧水务系统建设方案（污水处理、智慧防汛、智慧水务、智慧水利）

智慧水务系统建设方案（污水处理、智慧防汛、智慧水务、智
慧水利）
1 污水处理
1.1 污水处理自动化现状概述
污水处理自控系统建设较落后，地区差异大
目前，我国各省市城镇污水处理厂自控系统建设的情况参差不齐。

北京、广州、上海、深圳、江苏、浙江等东部经济发达地区的城市污水处理厂自控系统建设及使用状况整体较好，中西部地区的污水处理厂自控系统状况还不太理想，有很多甚至处于瘫痪状态。

而即使是在经济发达地区的污水处理厂，现有的系统仍有很多不完善的地方，与其它行业的技术水平相比差距较大。

导致这种现象的主要原因有两个方面，一是对自控系统的重视不够，经济投入不足;二是绝大多数污水处理厂缺乏自动化专业技术人才，缺乏足够的技术培训，从而缺乏完善的自控系统维护保养工作。

市场空间巨大，市场竞争充分
现状的不足，恰恰意味着市场与机会。

近期，北京排水集团的高碑店污水处理厂、酒仙桥污水处理厂等多个污水处理厂,以及桑德集团的肖家河污水处理厂等都纷纷在进行改扩建。

其中，自控系统的改造、升级是很重要的一部分。

除了北京，湖北、河南、大连等大多数省、市污水处理厂中控系统的升级改造也进行得如火如荼。

作为国内环保行业领头企业的首创、北控、桑德等水务集团，不仅整体自动化应用水平较高，而且均已着手建设集团层面的信息管理系统。

这也意味着，在这些领头企业的带领下，污水处理行业开启信息化时代。

当前污水处理厂自动化、信息化及智能化技术应用的市场空间巨大。

对企业而言，这些新技术的应用可以带来人工成本降低、运营水平的改善以及节能降耗，全方面的提高污水处理厂的运营管理效率。

对监管部门及社会公众而言，这些技术的应用可助于监管加强、污染物减排能力增强以及信息公开透明。

污水处理厂自动化及相关技术应
用的空间被无限拓展，这也引起了行业的高度关注。

1.2 污水处理信息化解决方案
1.2.1水务企业工况在线监控及分析系统
水务企业工况在线监控及分析系统，简称“工况分析系统”，是在传统的自动化控制系统的基础上，针对水务企业的生产过程建立数学模型，利用大量的生产数据对生产的过程和结果进行深入分析，从而为管理者提供据测支持的系统平台。

功能模块：
远程监控：系统完全基于B/S结构，实现基于WEB方式的远程监控，支持平板电脑、智能手机等移动终端访问。

设备检测：通过对设备状态的全面监测，提供包括投运时间、故障次数、检修时间提醒等功能。

仪表检测：通过对仪表的全面监测，提供包括量程设置、报警设置、投运时间、维护提醒等功能。

运行报警：根据系统预设等级进行分级显示通讯、设备、仪表、有毒气体等报警信号。

安全分析：根据工艺特点和风险源识别，针对生产过程进行安全监控，根据运行数据进行安全分析，对工艺的安全生产和达标运行进行分析。

质量分析：对工艺生产过程的运行质量进行分析，包括去除率、减排量等重要质量指标。

效能分析：对工艺生产过程的运行效能进行分析，包括单位水量电耗、单位减排量电耗等效能指标。

电力分析：通过电力监测系统，对全厂的电力状况进行横向、纵向等分析。

人员绩效：通过值班期间的人员（主要指中控管理人员）登陆系统情况进行记录和考核，结合各项生产数据，进行人员生产绩效分析。

水量预测：通过对企业进水量的监测，利用历史数据建立数学模型，可以较为准备的预测未来一段时间内（通常为1天至30天）的进水量。

水质预测：通过对进水、出水水质和生产过程的数据监测，建立数学模型，可以较为准确的预测当前进水水质和当前工艺条件下，未来一段时间内（通常为24小时）的出水水质。

故障预警：通过对设备、仪表等的数据检测，可以建立数学模型，对可能存在故障隐患的设备、仪表等进行故障预警。

专家系统：利用运营管理人员和行业专家的经验，结合工艺特点，可以建立一套实用的专家专家，以解决复杂工艺问题。

数据报表：利用自动化控制系统的实时数据库，以及本系统各功能模块的分析数据，建立一套丰富的工况数据分析报表，并以图表等丰富形式进行展现。

1.2.2水务企业集中监控系统
专门为水务行业专业运营公司开发的一套用于管理集团内多个运营企业的工艺监控系统，使得集团单位在集团监控中心即可监控、管理、指导旗下各运营企业生产活动，减少现场指导、视察次数及时间，降低人力资源成本。

为了实现中心数据信息化、网络化，打破各个监控现场相互之间长期形成的“信息孤岛”局面，本方案利用有线网络与5G无线网络相结合的方式，各现场监控站的数据通过现有网络进行传输，如果没有网络则增加5G网络进行传输。

集中监控平台系统由位于管理中心和位于各地的污水处理厂现场监控站组成，各现场监控站首先连接到数据采集站，数据采集站通过
网络将数据传送至中心，实现各现场监控站和管理中心的实时在线连接，实现数据的网间共享以及实时监控。

方案优点:
1、实时性强：系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。

可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、可对视频设备进行远程控制：通过网络双向系统还可实现对视频设备进行远程控制，进行参数调整、转动云台等控制操作。

3、建设成本少低：由于采用现有网络或5G无线网络，只需安装好设备就可以，不需要进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低；
4、范围广：5G覆盖范围广，在无线5G网络的覆盖范围之内，都可以完成对监控站的控制和管理。

而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

5、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

1.2.3水务企业信息化管理系统
构建最先进的水务行业信息化管理系统，利用互联网、物联网、大数据等先进技术，实现生产工艺远程监控、设备管理、报表管理、运行管理等工作，为客户提供最有价值的专业信息化系统解决方案。

设备管理
对全厂设备和仪表的使用情况进行监控和管理，包括使用状态、运行时间、故障分析和全面的维保记录等，并提供设备和仪表维保建
议和规范的操作流程，保证设备和仪表的正常使用和维护。

报表管理
专门为水务企业设计的用于进行报表创建、报表生成、报表查询和报表管理等工作的软件模块，以生产运行原始数据为基础，结合化验室数据，按照管理需要，自动生成各种所需的报表。

运行管理
包含运行值班记录、设备监控、数据抄报、运行分析等功能的运行管理模块，及时、准确反映运营状况并形成运行报告归档，从而提高运维人员的工作效率和管理水平。

成本管理
针对水务企业的生产运营特点和商务模式，融合自动化、电力、环境、财务、投资、管理等多专业知识而形成的运营成本管理系统，涵盖电费、药剂费、外运处理费、人工费以及利息、折旧费、管理费等生产运营中的成本构成，是管理者掌控运营成本的重要手段。

电能管理
专门针对水务企业生产运营及工艺特点，结合最新能源管理技术而开发的用于水务企业的电能监测、分析、预测及管理的系统，目的在于实现水务电能消耗可视化、电能使用安全化和电能管理高效化，提高能源使用效率。

1.2.4水处理智能优化控制系统
通过优化控制、模糊控制、神经网络、专家系统等人工智能技术，实现污水处理全过程的智能优化控制，达到安全运行、节能运行的目的，平均节能效果超过15%。

优化曝气系统
污水处理工艺中，在曝气阶段的能源消耗最为突出，设计智能优化控制算法，通过智能优化控制系统实现曝气系统的优化运行，达到节能目的。

泵组优化控制
根据工艺控制需要，对提升泵、回流泵等泵组进行优化控制，在满足工艺要求的前提下，实现节能降耗，减少设备启停损耗，减少对工艺系统的负荷冲击。

专家系统
专家系统是利用污水处理行业运营管理专家的经验，建立实时专家系统决策库，构建专家系统决策树，实现对生产过程调度和运行中产生的问题进行自动诊断和分析，并提供专家系统解决方案。

1.2.5污染源排放（工况）分析系统
“工况监控系统”是污染源自动监控项目建设的进一步深化，在原末端监测的基础上，深入到污染治理设施运行的本身，通过抽取出代表设施运行的模型和工况参数，精确描述设施运行的状态。

基于设施运行过程中工况参数之间动态关联的逻辑关系，行数据验证和判断，分析设备运行的状态，对异常的工况进行报警。

2 智慧防汛系统
（1）洪水风险图信息管理系统
洪水风险图管理系统的开发主要是利用卫星遥感影像数据和矢量电子地图数据，结合地理信息系统平台（GISTAR）管理和处理空间数据和属性数据，同时具有采集、管理、分析、和多种方式输出地理空间信息；利用矢量地形图中包含的等高线，建立20米×20数字高程模型。

系统功能：
◇ 各级洪水分险图：省、地、县市风险图、流域风险图
◇ 数据管理：录入修改、查询统计、文字说明、图表说明、三维洪水风险图
◇ 损失数据关系图
◇ 三维洪水风险图模拟
◇ 系统维护：窗口管理、用户登录、数据库表管理
（2）防汛数据交换平台
防汛数据交换平台是一个外观简洁、实用简单的B/S架构网站，提供给省、地市、县区各级防办和相关防汛成员单位实现资源共享的平台。

共享的资源包括：
防办和成员单位的重要信息（如通知公告、文档图片、预警信息、相关数据）、防办和成员单位的应用程序。

防办和相关单位的重要信息，如重要通知、预警或数据上传到平台进行共享显示；
在页面上建立各单位子项，可以点击进入，相对独立的资料界面。

如气象，有气象预告、雨情分布、数据等等。

水文有水情、雨情、河网调度等；
在各自的独立界面中，可以运行相关应用程序，如气象全市查询软件、水文水雨情查询软件等；
所有的信息由各单位自行上传。

动态数据可以连接远程数据库或者先传输防办数据库。

系统组织示意图如下：
（3）防汛预警监视系统
防汛预警监视系统是我公司开发的防汛信息服务系统的子系统，可独立应用。

功能上充分满足浙防汛（2007）13号关于全面实施浙江省暴雨预警网格化系统建设通知所提要求。

功能简介：
1、建立于水情自动测报基础上，按用户提供的水雨情预警设置规则定制开发，系统可自动产生水雨情预警信息。

2、水雨情预警信息途径发布：通过短信模块（或者第三方短信平台）将预警信息发送到预警人员手中，及滚动条、信息窗口。

3、防汛办公人员、防汛单位成员、基层预警人员被有机组织树状结构，使得短信预警信息可以分层次发布,同时借助网格化信息又使得预警信息可以分区域发布。

4、包含预警管理界面，提供人工的信息发布界面，水雨情信息监视界面。

5、可选择集成台风路径、卫星云图、气压图显示功能。

（4）防汛防旱综合信息服务系统
防汛防旱综合信息服务系统
省、地市、区县、乡镇各级别防汛防旱业务部门适用的防汛防旱信息综合服务平台。

实现实时、准确的雨情，水情，工情、险情、灾情等防汛防台抗旱信息的快速收集、传输、处理和存储。

功能简介：
（5）防汛PDA显示系统
PDA显示系统具备三类功能:快捷迅速地获取防汛信息；基于PDA 具备存储能力的功能上，解决信息的存储检索，是一个随身携带的防汛通；作为输入终端，解决灾情现场信息实时更新。

（6）信息发布系统
信息发布系统是完成汛情、台风等险情的实时信息发布、预报信息发布以及受灾后的灾情信息发布。

配合新闻单位的工作人员做好对外信息发布工作；并完成险情或灾情结束后的资料存档工作。

（7）防汛数据传输系统
防汛数据传输系统主要是ACCESS、SQL SERVER到SQL SERVER 的数据传输，并支持自定义字段传输和自动、手动传输。

（8）防汛人员物资管理系统
防汛人员物资管理系统涉及的人员包括直接落实到个人的防汛工作人员和只落实到负责人的防汛队伍两类，涉及防汛指挥部门直接管理存储和调度的各类物资，分为物资存储地和物资两条线进行组织。

功能简介：
系统功能：防汛人员管理、抢险队伍管理、物资分布管理。

防汛人员管理：建立基于GIS的人员管理数据库，便于对人员的管理和统计分析，便于联系和核查，便于对洪水中的人员防守情况统计上报。

社会抢险队伍人员的数据库资料由相应管理单位负责管理更新；各级防汛指挥人员和防办人员资料由相应防办管理更新；上级部门的汇总资料应相应自动更新。

建立与省防汛指挥部有联系单位、人员数据库，提供通讯录管理功能。

抢险队伍管理：建立全省专业机动抢险队管理数据库，对队伍的
位置、人员、设备、技术培训、承担的抢险任务及占用人员和设备等进行统计，便于抢险中的合理调度使用。

物资分布管理：建成基于GIS的物资管理数据库系统；以电子地图为背景标识各防汛物质存放点；用户可以查询各地防汛物资的种类、数量以及管理物资的联系人员；数据库采取分级别进行管理，物资数据库的所有数据来自基层，数据的管理更新应严格按照管理制度要求进行，由计算机核查，上级的各种统计数据能自动进行更新。

管理系统能根据抢险现场实际抢险物资需求，根据物资库存分布情况，对不足部分，按照调度权限生成调度申请上报上级部门。

物资的新增、报损数据及时更新，通过管理系统提供的信息，对照物资储备定额进行储量分析，对库存物资的质量状况进行评价，使对物资管理工作进行进一步的完善。

（9）防汛预案管理系统
防汛预案管理系统是基于文件共享服务器上存储的HTML格式预案文本及专题地图，提供防汛防旱预案和水利工程、险工险段等预案的查询显示，结合水雨情信息库中的实时和预报水雨情及汛情、旱情分级标准，提供有关操作规程的提示。

功能简介：
系统功能：汛情预案、旱情预案、地质预案、工程预案、抢险预案、转移避灾。

汛情预案：主要内容包括各流域防洪调度原则；各水库、闸门、滞洪区等工程控制运用计划；流域特大洪水防御方案；防洪抢险预案；钱塘江海塘防御风暴潮预案；在建、病险工程度汛方案；各地防台、防御山洪灾害预案。

旱情预案：主要内容包括枯水期更为突出时，为适应工农业生产发展，采取的各种措施；计划用水，发放取水许可证; 物资部门的抗旱物资供应：农机部门的柴油、机械供应；供电部门的电力供应；水利部门的水源调度。

地质预案：主要内容突发性地质灾害应急预案，其中所指的突发性地质灾害，是指自然因素或人为活动引发的危害人民生命和财产安
全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害；地质灾害预警、灾情报告制度，地质灾害应急组织机构及其主要职责。

工程预案：以具体的工程类型为线索，分工程级别组织，包括为该类型功能的规范性预案和具体每一项工程的特殊情况预案。

抢险预案：以具体的险情类型为线索，根据险情级别提供规范化的处理预案以及各单位针对该类险情的具体预案。

转移避灾：通过电子地图与易受灾地区、避灾场所及避灾路线数据结合，当有险情发生时，能快速检索到易受灾地区及需避灾人员数量，在电子地图上将避灾对象的位置进行自动高亮提醒警示，并向防汛工作人员发出预警信息，防汛工作人员根据避灾对象所在位置、人员数量、结构及相关防汛预案，合理、及时地安排避灾路线（路线长度、道路情况等）及避灾场所（上属管辖部门（单位）、具体位置、类型、可容纳人数、人居条件、联络人、抗灾等级）。

3 智慧水务（青岛积成电子有限公司）
3.1 智慧水务整体解决方案
智慧水务整体解决方案以城市供排水一体化综合管理信息平台为核心，结合数学仿真模型建立计算机智能辅助决策系统，实现数据一体化、流程整合化、应用集成化、决策科学化，以精细、动态、智能的方式进行水务管理、服务、决策工作，使水务管理达到智慧状态。

图智慧水务整体解决方案
城市供排水一体化综合管理系统框架由“一个网络，一个平台，一个中心，一个窗口”的“四个一”水务运营管理体系组成，具体框架如下：
供排水一体化系统业务功能涵盖生产运营、营业收费、客户服务、全网络平台、计算机辅助决策等几大类。

功能架构图如下：
3.2 供水调度SCADA系统
供水调度SCADA系统是供水行业进行生产运营管理的重要技术手段，供水调度SCADA系统通过SCADA技术，实现对生产调度运营的综合管理。

供水调度SCADA系统担当生产运营调度指挥的“耳朵、眼睛”，甚至是“大脑”。

青岛积成电子凭借13年的技术和行业经验的
积累，拥有功能完善、系统稳定的iES-E1000供水调度SCADA系统。

青岛积成电子iES-E1000供水调度SCADA系统的设计融入了“二级调度”的概念，中心软件采用“B/S C/S”架构设计。

iES-E1000供水调度SCADA系统主要组成部分：中心软件、系统服务器、网络通信设备、现场测控RTU终端。

iES-E1000供水调度SCADA系统主要功能：
1.“二级调度”：
供水调度指挥中心全面监测各生产单位、管网运行状态，随时下达调度指令；
各生产单位监测本地生产数据，接收执行指挥中心调度指令，并进行反馈.
2.水源井监测控制：
本地及远程监测水源井的水位、出水压力和流量；
监测水源井取水泵的运行状态和电流、电压等运行参数；
远程/自动控制水泵的启停；
水源井安防监控视频；
3.水厂集散控制DCS：
本地及远程监测水厂清水池的水位、进出厂流量、出厂水质和压力；
监测水厂内配电设备、净水设备和加压泵组的运行状态和运行参数；
远程/自动控制加压泵组、阀门等设备的启停；
4.泵站无人值守：
中途加压泵站/小区加压泵站的进出口压力、蓄水池水位、出口流量；
监测泵组的运行状态和电流、电压等运行参数；
远程/自动控制加压泵组、阀门等设备的启停；
泵站安防监控视频；
5.管网运行监测：
远程监测供水管网压力、流量、水质（余氯、浊度、PH等）。

远程采集关口表、用水大户的水量信息。

3.3 GIS地理信息系统
积成水务GIS系统利用GIS空间数据管理技术，将水司重点关注的管网、附属设施叠加到带有位置坐标的地图上，从而赋予地理属性，同时这些图层带有本身的属性信息（管线的管径材质、设备的规格型号等），这两种属性结合到一起便可实现管网空间数据的统一管理，既能全面反映一个城市供排水管网总貌，又能看清每个设备的详细信息，从而实现对水务管网最完整、最彻底的管理，为供水公司的领导提供科学的决策依据。

积成水务GIS系统总体框架
积成水务GIS系统功能介绍
1.管网空间数据统一管理
利用GIS空间数据管理技术，将地形、管网、水厂、泵站、营业网点等信息进行统一管理，满足各个业务部门对管网信息的需求。

既能全面反映一个城市供水管网总貌，又能看清每个设备的详细信息，
从而实现对供水管网最完整、最彻底的管理。

2.便捷的数据维护方式
利用GIS空间数据编辑技术，可以将管网、水厂、泵站、工程资料、地形图等信息通过图形、属性、多媒体等多种方式进行统一便捷的编辑维护，为管网信息的时效性、准确性、完整新提供有力保障。

3.管网设备信息的快速检索
利用GIS空间数据快速检索技术，能快速准确地检索、查询、统计、输出供水工程所需的管网设备和技术资料。

为供水管网的规划、施工以及日常应用提供最大的便捷。

4.辅助决策
利用GIS空间数据分析技术，通过管网资产统计、营业收费信息统计分析、当前工程情况分析、管网剖面分析、管阀分析等业务功能，为领导提供科学的决策依据。

5.业务信息统一展示
利用面向服务的系统架构（SOA），通过开放的服务接口将供水SCADA系统、站点视频监控系统、营业收费系统、智能控制系统等业务系统集中接入的GIS系统中进行展示和应用，使得各个业务系统信息与管网信息有机融合，实现信息共享。

积成水务GIS系统经典案例：
3.4 GPS巡线系统
水务GPS巡线系统是指通过全球地位系统对巡线人员进行位置定位，并将位置信息展示到地图上，从而实现了对巡线人员日常巡检工作的实时监管，根据这些记录可以对巡线员进行准确的绩效考核，从而保证各巡线员的巡线到位率达100%。

同时巡线人员可通过手持巡线终端将巡检中发现的异常情况以文字、图片、语音的方式实时上报到系统中，方便管理者及时接收到隐患信息，及时进行做出决策，最大限度的降低隐患风险。

GPS巡线系统特点
1.系统采用B/S架构，通过WEB网页方式访问，系统所有功能都可在前台WEB 端实现，方便系统的访问和管理；
2.采用GPS全球定位系统进行位置定位，信号覆盖范围广，定位精度高；
3.采用GPRS网络信号进行数据通信，可将实时位置、隐患信息快速上报，同时系统提供缓存上报功能，当遇到网络信息较弱时，可将实时位置信息、隐患信息暂存与手持终端，待信号良好时再进行上传；
4.手持终端设备模具采用工业级三防设计，电池容量为6000毫安，系统使用安卓系统，各项配置均为巡线工作量身定做；
GPS巡线功能简介
地图工具
提供了矢量电子地图和影像图两种地图展示，可通过地图工具进行放大、缩小、漫游等操作，提供了管网数据、附属设施设备在地图。