工业互联开创城市智慧供水方案
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供水设备远程数据采集与预测性维护 工业互联开创城市智慧供水
一、基于工业互联网的城市智慧供水平台颠覆传统供 水模式
作为物联网在工业领域各产业的应用，工业互联网是互联网的理念和技术在产 业领域的自然延伸和发展。该项目将推动威派格经营模式发生转型，使威派格从设备 生产厂商，变为智慧供水解决方案供应商，把企业的竞争力提升到一个全新的水平。 本项目将成千上万套供水设备连接上网，与水务企业的原有信息系统、业务流程及工 作人员紧密地融合在一起，打通信息孤岛，通过数据分析推动城市智慧供水，从 而大幅提高水务企业营运的安全与效率，并起到节能降耗目的。
（1） 数据资源融合 数据资源可以从制水工艺过程监控、供水管网地理信息、水质管理信息、客 户服务系统、计算机辅助支持系统等各业务子系统获得，同时需要对分布的、海量 的数据进行汇聚、处理、分析，要求整个水务的数据系统必须能够高效的汇聚与存 储大量的数据。 （2） 服务融合 智慧供水系统的业务功能服务接口需要跨越不同时期的关联业务系统，需要 适应不同操作系统、程序语言的调用请求。这就要求智慧供水平台系统的制定接口 具有非常强的开放性，以适应各类接入环境的广泛需求。 （3） 供水大数据挖掘及设备实时数据流式计算 威派格采用大规模机器学习对系统历史大数据进行处理，建立针对性数学模
一体化水务网络的必要补充。
图 2 威派格 NB-IoT 技术在该项目的技术应用
3. 供水数据整合及数据智慧服务支撑层架构
智慧供水系统通过建立数据中心实现更好的数据化服务。数据中心整合元数 据、监测数据、空间数据、业务数据、水文水利数据等相关基础信息，通过磁盘管 理、NAS 存储、分布式存储等数据存储支撑技术，把结构化数据、非结构化数 据进行有效组织 。
1. 打通水务行业信息孤岛，提升城市供水运营管理水平
本项目技术方面，威派格着重推动云平台通用架构，实现水务低成本的业务应 用目标，通过混合云技术突破水务企业信息孤岛所带来的障碍。在业务方面， 该 项目威派格通过建立行业生态系统，提升工业互联网在供水领域的接纳度，加快 工业互联网系统的实施和价值的实现，最终取得企业转型发展成效。
型，并将数学模型植入至流式计算引擎当中，数据根据规则引擎设置的条件，实时 对设备所采集的数据进行价值发挥，实现设备自动故障诊断、预防性维修及运行 状态预测，最终实现供水设备远程智慧化运维的目标。见图 3：
图 3 威派格数据挖掘与利用模型
4. 全方位安全保障体系为智慧供水系统保驾护航
智慧供水运营体系的安全保障必须从全局角度思考，严格保障水务运营体系 需具备防破坏性、防入侵性、抗灾难性等能力。同时，建立相应的信息安全保障 机制，充分利用加密技术、数据隔离、灾难恢复等配套性解决方案，以避免水务运 营体系的业务服务不可持续性发展。
通过建立二次供水设备网络化信息化管理模型，让城市水务运营企业的一线 人员随时掌握设备的运行状态与运行数据，让管理人员不断掌握生产偏差和成本 变化，同时检验现有管理成果与优化管理内容，从而实现城市二次供水的智能运营 和智慧决策，最终让城市水务运营企业成本实现精细化控制，对用户的服务质量持 续改善，促进企业的价值得以不断提升，最终实现运营管理的多方共赢。
2. 一体化的水务服务网络覆盖
（1） 一体化水务网络总结设计 智慧供水系统的发展过程中，应当建立起稳定、安全、高效的一体化通信机 制。网络通信层更加关注业务应用的网络化服务，基于服务意向调配自动化的网络 服务提供有效的负载均衡、入侵防范、流量调配等优异的自动化功能，应当创造性地 融合水务企业网（Intranet）、互联网(Internet）、移动无线网（GPRS、3G、 4G）、 自建无线网（220M、433M、470M）等大容量、高带宽、高可靠的网络，实现 一体化的水务服务网络覆盖。 （2） 新一代 NB-IoT 网络技术在项目中的应用 NB-IoT 网络通信技术极符合智慧供水系统中对设备数据采集、运维优化指 令下发的需求，NB-IoT 的低功耗、强穿透力、大连接的技术性能，是对本项目
2. 着眼于全生命周期，立足于远程在线运维
构建一套基于产品全生命周期理念的智能化生产与产品应用动态管理体系， 此体系聚合了地理信息（GIS）系统、数据采集与监控系统、实时数据的水力模 型系统，打造管理人员、行业专家、智能化工厂、产品运营信息高度融合的集成管 理环境，从而实现快速响应和优化决策。
3. 打造供水智慧管理平台助力城市二次供水智慧管理
供应链用户
内部用户
Intranet企业内网门户
社会公众
城市管理 Internet外网用户
服务开发
服wk.baidu.com管理
协同处理
其他服务
流程管理
基础信息资源
交换信息资源
应急信息资源
其他信息资源
建
标
安
设
准
全
管
规
保
理
范
障
体
体
体
系
系
系
现场设备及环境
图 1 城市智慧供水总体架构
智慧供水系统的实现，离不开供水设备突破传统定义，更注重物联感知层的 初期设计，设计中需提供对环境的智能感知能力，以物联网技术为核心，通过各类 传感器、变送器、RFID 等设备及专业业务信息应用系统，实现对水务活动范围 内的基础设施、供水生产和配送 、服务和管理等方面的识别、信息采集、数据 抽取调用、监测和控制。
1. 城市智慧供水逐层创新架构助力设备远程运维增效
智慧供水系统实现设备远程运维增效目的，必须建立通用“生态”平台，该 平台需要网络及安全设备、计算机硬件设备的技术支持，更需要软件支撑。该平 台设计上可划分为五个层次：环境及设备物理层、物联感知层 、网络通讯层、 数据及服务支撑层、应用层。如图 1 所示：
（1） 构建符合信息系统等级保护要求的安全体系结构 （2） 建立科学实用的全程访问控制机制 （3） 加强源头控制，实现基础核心层的纵深防御 （4） 面向应用，此次开发的智慧供水系统采用安全封装的方式实现对应用 服务的访问控制，具有分层保障、应用独立、数据隔离等技术运营安全特征。应用 服务的安全封装主要由可信计算环境、资源隔离和输入输出安全检查来实现。如图 4、图 5 所示：
二、智慧供水生态圈推动威派格与水务企业运营双赢
威派格通过工业互联网系统架构与云计算技术相结合，构建了可以让众多水 务企业低成本、快速化实现目标的供水应用管理平台，建立的智慧供水生态圈， 可以实现威派格与供水企业的多方受益，实现了针对水务企业需求可个性化定制软 硬件产品，通过人员协同达到服务化运维的运营增效目标。
一、基于工业互联网的城市智慧供水平台颠覆传统供 水模式
作为物联网在工业领域各产业的应用，工业互联网是互联网的理念和技术在产 业领域的自然延伸和发展。该项目将推动威派格经营模式发生转型，使威派格从设备 生产厂商，变为智慧供水解决方案供应商，把企业的竞争力提升到一个全新的水平。 本项目将成千上万套供水设备连接上网，与水务企业的原有信息系统、业务流程及工 作人员紧密地融合在一起，打通信息孤岛，通过数据分析推动城市智慧供水，从 而大幅提高水务企业营运的安全与效率，并起到节能降耗目的。
（1） 数据资源融合 数据资源可以从制水工艺过程监控、供水管网地理信息、水质管理信息、客 户服务系统、计算机辅助支持系统等各业务子系统获得，同时需要对分布的、海量 的数据进行汇聚、处理、分析，要求整个水务的数据系统必须能够高效的汇聚与存 储大量的数据。 （2） 服务融合 智慧供水系统的业务功能服务接口需要跨越不同时期的关联业务系统，需要 适应不同操作系统、程序语言的调用请求。这就要求智慧供水平台系统的制定接口 具有非常强的开放性，以适应各类接入环境的广泛需求。 （3） 供水大数据挖掘及设备实时数据流式计算 威派格采用大规模机器学习对系统历史大数据进行处理，建立针对性数学模
一体化水务网络的必要补充。
图 2 威派格 NB-IoT 技术在该项目的技术应用
3. 供水数据整合及数据智慧服务支撑层架构
智慧供水系统通过建立数据中心实现更好的数据化服务。数据中心整合元数 据、监测数据、空间数据、业务数据、水文水利数据等相关基础信息，通过磁盘管 理、NAS 存储、分布式存储等数据存储支撑技术，把结构化数据、非结构化数 据进行有效组织 。
1. 打通水务行业信息孤岛，提升城市供水运营管理水平
本项目技术方面，威派格着重推动云平台通用架构，实现水务低成本的业务应 用目标，通过混合云技术突破水务企业信息孤岛所带来的障碍。在业务方面， 该 项目威派格通过建立行业生态系统，提升工业互联网在供水领域的接纳度，加快 工业互联网系统的实施和价值的实现，最终取得企业转型发展成效。
型，并将数学模型植入至流式计算引擎当中，数据根据规则引擎设置的条件，实时 对设备所采集的数据进行价值发挥，实现设备自动故障诊断、预防性维修及运行 状态预测，最终实现供水设备远程智慧化运维的目标。见图 3：
图 3 威派格数据挖掘与利用模型
4. 全方位安全保障体系为智慧供水系统保驾护航
智慧供水运营体系的安全保障必须从全局角度思考，严格保障水务运营体系 需具备防破坏性、防入侵性、抗灾难性等能力。同时，建立相应的信息安全保障 机制，充分利用加密技术、数据隔离、灾难恢复等配套性解决方案，以避免水务运 营体系的业务服务不可持续性发展。
通过建立二次供水设备网络化信息化管理模型，让城市水务运营企业的一线 人员随时掌握设备的运行状态与运行数据，让管理人员不断掌握生产偏差和成本 变化，同时检验现有管理成果与优化管理内容，从而实现城市二次供水的智能运营 和智慧决策，最终让城市水务运营企业成本实现精细化控制，对用户的服务质量持 续改善，促进企业的价值得以不断提升，最终实现运营管理的多方共赢。
2. 一体化的水务服务网络覆盖
（1） 一体化水务网络总结设计 智慧供水系统的发展过程中，应当建立起稳定、安全、高效的一体化通信机 制。网络通信层更加关注业务应用的网络化服务，基于服务意向调配自动化的网络 服务提供有效的负载均衡、入侵防范、流量调配等优异的自动化功能，应当创造性地 融合水务企业网（Intranet）、互联网(Internet）、移动无线网（GPRS、3G、 4G）、 自建无线网（220M、433M、470M）等大容量、高带宽、高可靠的网络，实现 一体化的水务服务网络覆盖。 （2） 新一代 NB-IoT 网络技术在项目中的应用 NB-IoT 网络通信技术极符合智慧供水系统中对设备数据采集、运维优化指 令下发的需求，NB-IoT 的低功耗、强穿透力、大连接的技术性能，是对本项目
2. 着眼于全生命周期，立足于远程在线运维
构建一套基于产品全生命周期理念的智能化生产与产品应用动态管理体系， 此体系聚合了地理信息（GIS）系统、数据采集与监控系统、实时数据的水力模 型系统，打造管理人员、行业专家、智能化工厂、产品运营信息高度融合的集成管 理环境，从而实现快速响应和优化决策。
3. 打造供水智慧管理平台助力城市二次供水智慧管理
供应链用户
内部用户
Intranet企业内网门户
社会公众
城市管理 Internet外网用户
服务开发
服wk.baidu.com管理
协同处理
其他服务
流程管理
基础信息资源
交换信息资源
应急信息资源
其他信息资源
建
标
安
设
准
全
管
规
保
理
范
障
体
体
体
系
系
系
现场设备及环境
图 1 城市智慧供水总体架构
智慧供水系统的实现，离不开供水设备突破传统定义，更注重物联感知层的 初期设计，设计中需提供对环境的智能感知能力，以物联网技术为核心，通过各类 传感器、变送器、RFID 等设备及专业业务信息应用系统，实现对水务活动范围 内的基础设施、供水生产和配送 、服务和管理等方面的识别、信息采集、数据 抽取调用、监测和控制。
1. 城市智慧供水逐层创新架构助力设备远程运维增效
智慧供水系统实现设备远程运维增效目的，必须建立通用“生态”平台，该 平台需要网络及安全设备、计算机硬件设备的技术支持，更需要软件支撑。该平 台设计上可划分为五个层次：环境及设备物理层、物联感知层 、网络通讯层、 数据及服务支撑层、应用层。如图 1 所示：
（1） 构建符合信息系统等级保护要求的安全体系结构 （2） 建立科学实用的全程访问控制机制 （3） 加强源头控制，实现基础核心层的纵深防御 （4） 面向应用，此次开发的智慧供水系统采用安全封装的方式实现对应用 服务的访问控制，具有分层保障、应用独立、数据隔离等技术运营安全特征。应用 服务的安全封装主要由可信计算环境、资源隔离和输入输出安全检查来实现。如图 4、图 5 所示：
二、智慧供水生态圈推动威派格与水务企业运营双赢
威派格通过工业互联网系统架构与云计算技术相结合，构建了可以让众多水 务企业低成本、快速化实现目标的供水应用管理平台，建立的智慧供水生态圈， 可以实现威派格与供水企业的多方受益，实现了针对水务企业需求可个性化定制软 硬件产品，通过人员协同达到服务化运维的运营增效目标。