淺談基于大數據的智慧水務信息共享數據中心的研究與應用

在開展構建水務功能監測網的過程中，通過水務工作和水質監測相互結合，借助于人工監測和自動化監測相互結合方式，能滿足具體實際需求。具體來說，結合自然水循環和社會水循環的情況，并從具體需求出發，發揮出水務感知網的優勢來進行準確且的監測工作，能保障監測內容盡可能化覆蓋，滿足二十小時的不間斷的監測目標。

2.2城鎮水務基礎信息

在構建智慧水務信息共享數據的過程中，為基礎性內容則是城鎮水務基礎信息，這樣涉及到相關的具體城鎮水務工作的方方面的內容以及相關的內容以信息，將數據化技術優勢融入其中，能有效落實相應的水務工作的高質量發展，能明確相關的建供水項目信息、水源信息、監測信息、水源地地理環境以及供水量遠程監測與調控等方面的內容，能有助于開展后續的相關的水務工作，結合城鎮水務二次供水信息、二次供水水廠與所屬企業、二次供水量、二次供水用水情況，能有效開展水質跟蹤以及做好突發水質事件等方面的工作。

2.3水旱災害防御應用場景

結合具體的水旱災害防御工作開展的情況，能進行洪水監測系統的，進一步保障系統中存在著雨水徑流模型、洪水預報分析模型和健康城市流域水樣模型等進一步豐富，并能滿足有效實時化預測洪水、災害風險、水優化的要求，進而能結合需求來滿足動態管理的要求。并能結合實際的水的開發及操作的要求，能實現相應的預警、干旱預警的要求。結合實際需求，以保障滿足城市水基礎設施完善，并能有效開展一系列的洪水、洪水預警系統、規范洪水管理以及北部河流預警系統，能保障預警能力提升，并能開展相應的地圖升級、整個品牌，升級應用程序等活動，滿足系統平臺效能的提升，以保障視頻會議系統更好地應對水旱災害防御應用場景，實現總體災害應對能力和效率的提升。

2.4維保及時率提升

結合系統的強大功能，能滿足日常化運維泵房及相關設備的要求，涉及到相應的水箱清洗、設備日常現場巡檢，并能結合工單來實現日常運維任務的周期性的派發工單，并能滿足結合信息技術優勢來優化配置運維人員，便于開展全流程的跟蹤及監管工作。具體的管理環節，能針對存在的設備事故隱患問題，進行設備性能改變的提前預知，合理化控制設備故障率。另外，結合平臺秒級數據采集的情況，能進行異常性問題的自動診斷，便于明確供水異常問題，能實現供水事故發現及時率大大提升，有效縮短事故解除時間，實現用戶滿意度的提升。在實踐中，針對故障設備的問題，能立馬發出報警，結合工單系統自動派發帶著解決方案的自動工單落實到具體的運維人員，控制故障發生到開展維修僅需要兩小時。

2.5三個中心

在體系中，具體涉及到基礎能力、數據能力以及模型能力等三部分。充分利用信息技術優勢，能實現全域數據的共享要求，加強數據智能化水平，更好地推動智慧水務業務的發展。同時，能構建通用化的基礎能力，進一步保障覆蓋智慧水務的相關業務，并能體現在出可集成、通用化等特點，滿足微服務化的部署要求，更好地從實際業務出發來實現相關各個層級、部門以及應用的快速搭建，能進一步控制應用構建成本，能實現應用建設質量的提升。同時，發揮出模型能力的作用，選擇合理化的模型計算，以保障通過數據分析、可視化技術等，進而保障水務管理工作在規劃、設計、建設和運行管理中能實現一定的智慧化輔助決策工作，實現水務智慧能力提升。

2.6智慧化

水務智能化發展則是必然趨勢，這就要求應結合信息技術優勢，并能將其融入到水管理服務的實踐中，能滿足“智能供水設施"配套要求。在進行智能構建的過程中，能有效構建智能化平臺，并能進一步保障落實頂層業務應用程度的算法、接口等要求，保障智能化功能的實現。結合具體的本區域中存在的洪澇的情況來看，能充分發揮出物理網絡、互聯網、云計算環境、大數據分析技術等優勢，進一步保障開展高水平的水生態管理、排污管理、供水管理等智能化決策要求，進而構建相關的專家數據庫、模型庫、案例庫，能更好地推動水務管理的智能化發展。

3 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

3.1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品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，監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。

3.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、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運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

3.3平臺拓撲圖

4.平臺子系統

4.1變電站綜合自動化系統及電力監控

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

監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

4.2電能質量監測與治理

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

4.3電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、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、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，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，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

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域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統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排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，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、環比、對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/國家指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

4.5智能照明控制

系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內、廠區照明的智能控制達到安全、節能的目的。

4.6電氣安全

4.6.1電氣火災監測

監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

4.6.2消防應急照明和疏散指示

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

4.6.3消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

4.6.4 防火門監控系統

防火門監控系統集中控制其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，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。

4.7 環境監測

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，排除隱患，保持良好的水處理環境。

4.8分布式光伏監測

實時監測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側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、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區實際分布情況，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、并網點位置，各個屋頂的裝機容量。

4.9工藝仿真監控

平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、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。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、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，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常。

相關平臺部署硬件選型清單

4.9.1.1.電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

2.電氣火災監控系統

5.結束語

綜上所述，在信息化時代背景下，大數據、云計算以及物聯網技術正在越來越多地應用在諸多領域中，在未來推動高質量的智慧水務信息平臺的建設過程中，應發揮出共享數據的優勢，能保障更好地通過精細化、動態化的方式來實現供水的全流程管理的要求，進而能發揮出數據系統中數據挖掘的優勢，進而能突顯出水務系統中的潛在價值，更好地推動相關水務業務發展的數字化、協同化和智慧化發展。

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