數(shù)字孿生智慧水務(wù)管理建設(shè)方案

    城市水務(wù)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，是世界上所有國(guó)家和地區(qū)最重要的生命線之一，世界各國(guó)都大力實(shí)施城市水務(wù)以應(yīng)對(duì)水資源危機(jī)。

    2014年初，國(guó)家將智慧水務(wù)建設(shè)納入智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容。從2015年開始至2019年，中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)連續(xù)五年組織召開“中國(guó)城市智慧水務(wù)高峰論壇”，對(duì)國(guó)內(nèi)智慧供水建設(shè)方面的成果、探索和思考進(jìn)行交流，推動(dòng)水務(wù)行業(yè)的智慧化進(jìn)程。國(guó)家住建部和發(fā)改委于2017年5月聯(lián)合印發(fā)《全國(guó)城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》，規(guī)劃中明確指出：“發(fā)展智慧水務(wù)，構(gòu)建覆蓋水務(wù)全過程，涵蓋水量、水質(zhì)、水壓、水設(shè)施的信息采集、處理與控制體系”。

    智慧供水是智慧水務(wù)的核心組成部分，也是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)和必然延伸。在國(guó)家政策積極指導(dǎo)和新型技術(shù)應(yīng)用的大環(huán)境下，智慧供水運(yùn)行管理作為城市水務(wù)建設(shè)不可或缺的部分，已成為傳統(tǒng)水務(wù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向和發(fā)展趨勢(shì)，它通過信息化技術(shù)方法獲得、處理并公開城市供水信息，可有效管理城市的引水、供水、用水等過程，是智慧城市建設(shè)的主要支撐。

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的城市智慧水務(wù)總體框架

    智能監(jiān)控體系

    （1）立體感知體系。在城市智慧水務(wù)體系中，需要獲取各類要素?cái)?shù)據(jù)來支撐計(jì)算和業(yè)務(wù)處理�；�于工業(yè)互聯(lián)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理念，基于具備堅(jiān)實(shí)的、可預(yù)見性工程的物理系統(tǒng)，借助無人機(jī)、雷達(dá)、車、船、站、機(jī)器人、手機(jī)輿情等高科技設(shè)備及技術(shù)，形成“空天地”一體化的立體感知體系，更系統(tǒng)、更全面、更深入地從設(shè)備及各種終端收集數(shù)據(jù)，是整個(gè)城市智慧水務(wù)的基礎(chǔ)。

    （2）自動(dòng)控制體系�；�于工業(yè)互聯(lián)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理念，基于具備堅(jiān)實(shí)的、可預(yù)見性工程的物理系統(tǒng)，通過傳感器閉環(huán)控制維持系統(tǒng)運(yùn)行做關(guān)鍵調(diào)整，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行和邏輯進(jìn)行指揮，從設(shè)備及各種終端最大程度收集數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)孿生技術(shù)與大型處理器分析信息，以獲得系統(tǒng)的高級(jí)別潛在信息并制定各設(shè)備及終端工作邏輯，形成高水平自主控制體系，整個(gè)體系是基于智能分析體系分析結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用。

    高清視頻會(huì)商系統(tǒng)

    在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，某區(qū)水務(wù)局建設(shè)了一套高清視頻會(huì)商系統(tǒng)，涉及核心機(jī)房、1 個(gè)主會(huì)場(chǎng)，28 個(gè)二級(jí)分會(huì)場(chǎng)。同時(shí)某區(qū)水務(wù)局采購(gòu)衛(wèi)星電話、單兵等先進(jìn)前端設(shè)備建設(shè)現(xiàn)已建成語音綜合管理調(diào)度系統(tǒng)及海康云監(jiān)控系統(tǒng)。通過一套平臺(tái)實(shí)現(xiàn)語音調(diào)度、會(huì)議調(diào)度、廣播調(diào)度、視頻調(diào)度、移動(dòng)視頻會(huì)商、相關(guān)人員定位管理、水情消息推送等多媒體綜合指揮調(diào)度功能，滿足日常值班、應(yīng)急指揮、移動(dòng)執(zhí)法、巡檢等多種工作場(chǎng)景，從而提高了行政效率和信息化管理程度，縮短面臨自然災(zāi)害和突發(fā)情況的決策周期。

    智慧水務(wù)GIS管網(wǎng)快速關(guān)閥

    智慧水務(wù)GIS管網(wǎng)快速關(guān)閥分析系統(tǒng)，以智慧水務(wù)GIS管網(wǎng)與供水調(diào)度監(jiān)測(cè)平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為智慧水務(wù)空間信息提供了與現(xiàn)實(shí)對(duì)應(yīng)的真實(shí)場(chǎng)景，GIS系統(tǒng)可展示復(fù)雜的空間拓?fù)潢P(guān)系，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)將城市地下管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖�？紤]多處爆管或施工、管網(wǎng)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)屬性、特殊閥門不可關(guān)閉等復(fù)雜工況要求，選擇集成多領(lǐng)域技術(shù)設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)關(guān)閥分析算法模型。該模型運(yùn)算過程高效、直觀、可靠，能夠根據(jù)特殊工況的變化快速實(shí)時(shí)分析出可靠的關(guān)閥方案。

智慧應(yīng)用體系

    智慧應(yīng)用體系建設(shè)采用模塊化的思想，基于移動(dòng)App、可視化平臺(tái)、信息發(fā)布軟件即服務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該建設(shè)模式可以有效避免系統(tǒng)重復(fù)性建設(shè)，易于系統(tǒng)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性和動(dòng)態(tài)可持續(xù)發(fā)展；智慧應(yīng)用體系包括智慧民生服務(wù)平臺(tái)、智慧政務(wù)管理平臺(tái)和智慧企業(yè)/業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)3大平臺(tái)以及分別對(duì)應(yīng)的子模塊。這種建設(shè)模式可以實(shí)現(xiàn)以下功能：按需服務(wù)、隨時(shí)服務(wù)、通用性強(qiáng)、高可靠性、極其廉價(jià)，并且是高可擴(kuò)展性的。

    中樞應(yīng)用

    建立中樞應(yīng)用，包含數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)、邊緣智能管理系統(tǒng)、流程引擎系統(tǒng)、規(guī)則引擎系統(tǒng)等智慧水務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下重復(fù)使用的模塊，減少系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)，打通數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)系統(tǒng)從煙囪式建設(shè)向中臺(tái)化建設(shè)的發(fā)展。

    數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)：是對(duì)不同數(shù)據(jù)來源完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)緩存到數(shù)據(jù)平臺(tái)的過程。作為基礎(chǔ)平臺(tái)，向下鏈接各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，向上為數(shù)據(jù)中臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)支撐。其主要包含針對(duì)硬件設(shè)備數(shù)據(jù)采集的物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一接入系統(tǒng)、針對(duì)各個(gè)軟件應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯聚的信息統(tǒng)一接入系統(tǒng)和對(duì)前兩個(gè)系統(tǒng)覆蓋不到需要手動(dòng)補(bǔ)充的手工錄入系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)組成。

    業(yè)務(wù)層應(yīng)用

    建設(shè)業(yè)務(wù)層應(yīng)用，涵蓋智慧水務(wù)供水生產(chǎn)應(yīng)用、供水經(jīng)營(yíng)應(yīng)用與供水服務(wù)應(yīng)用，覆蓋從源頭到龍頭全流程供水環(huán)節(jié)，主要包括：

    生產(chǎn)應(yīng)用：原水管理、水廠自動(dòng)化應(yīng)用（SCADA）、生產(chǎn)管理應(yīng)用、水廠數(shù)字孿生應(yīng)用、LIMS應(yīng)用、泵站管理應(yīng)用、二次供水管理應(yīng)用、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、全網(wǎng)綜合調(diào)度、水力模型、供水管網(wǎng)管理應(yīng)用、管網(wǎng)應(yīng)急決策管理、設(shè)備管理應(yīng)用、數(shù)字化視頻監(jiān)控等。

    經(jīng)營(yíng)應(yīng)用：外業(yè)工單管理應(yīng)用、DMA應(yīng)用、搶維修應(yīng)用、管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)應(yīng)用、營(yíng)銷類工單應(yīng)用、抄表應(yīng)用、營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理應(yīng)用、大用戶管理應(yīng)用、報(bào)裝管理應(yīng)用、表務(wù)管理應(yīng)用等。

    服務(wù)應(yīng)用：服務(wù)熱線應(yīng)用、網(wǎng)上營(yíng)業(yè)廳、移動(dòng)APP等。

    城市水系是影響和制約城市發(fā)展的重要自然環(huán)境因素，智慧水務(wù)建設(shè)將推動(dòng)我國(guó)由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變，是未來實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)發(fā)展的新模式。將智慧水務(wù)應(yīng)用到城市水系建設(shè)上，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，這也成為城市水資源信息管理的一種必然趨勢(shì)。這對(duì)水務(wù)管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建、減少水災(zāi)害具有重大價(jià)值。