隨著新時期治水方針的逐步落實，水利現(xiàn)代化、智能化建設已開啟，物聯(lián)網、圖像識別、數字孿生等新技術的成熟，也為智慧水務體系的搭建提供了技術保障，新時代治水新思路正逐步得到落實。本文對智慧水務的總體架構與包含的建設內容進行研究，力圖為智慧水務體系搭建及項目建設提供部分借鑒。

    (1)水。主要包括水災防御、飲用水管理兩部分內容。水災主要為雨季型洪水、臺風型洪水造成的雨澇，當有大洪水來時，通過模型進行預報預警，可以提前采取措施，預報各水庫水位，騰出庫容調蓄洪水，減輕庫區(qū)周邊和下游的防洪壓力。在后汛期，根據來水預測及時攔蓄洪尾水量，盡可能多的儲備水量。當預測來水量較少時，可根據水庫蓄水情況和需水量分析，提前采取抗旱措施，減少旱災的影響。飲水工程則是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，和提高民眾生活質量，城鄉(xiāng)經濟社會發(fā)展的重要民生基礎設施，城鄉(xiāng)飲用水密切關系到群眾的身體健康，防范飲水風險十分必要。通過對人飲工程增加水質和水位自動監(jiān)測，可實現(xiàn)城鄉(xiāng)飲水工程供水自動預警，同時加強城鄉(xiāng)飲水工程日常業(yè)務管理，提升城鄉(xiāng)供水和應急處置能力。

    (2)水資源。是指有利用價值且可被利用的水源，包括地表水及地下水等。在信息化中，水資源信息包括水質信息、監(jiān)測信息、供水廠監(jiān)測信息、排污口信息、取水戶信息、水庫信息、水電站信息、流量監(jiān)測信息、水利工程信息等。水資源優(yōu)化配置包含了水資源管理、供水管理、灌區(qū)管理的綜合優(yōu)化。(3)水環(huán)境。主要通過監(jiān)測站網進行監(jiān)測，監(jiān)測站網是指在流域內或者區(qū)域內，由適量的水質監(jiān)測實驗室與地表水、地下水、大氣降水水質站組成的監(jiān)測信息收集系統(tǒng)。在水環(huán)境管理及保護上，又可分為河湖長制綜合管理、采砂管理、水土保持管理等。(4)水工程。包括涉水的水利工程建設管理、水利工程運行管理。(5)水事務。即以水行政事件為主線，涉及到的對象、業(yè)務流程等，主要為水行政執(zhí)法，包括執(zhí)法對象、執(zhí)法巡查管理、執(zhí)法辦案管理、案件辦理管理、執(zhí)法隊伍和裝備管理、執(zhí)法指揮調度等。(6)水公共服務。即水務部門面向公眾提供的涉水政務服務，通過互聯(lián)網、移動端、辦理窗口、戶外展示引導等提供，主要包括行政審批事項處理、公眾水務事項解答、公眾水務事項投訴處理、公眾預報預警、公眾節(jié)水教育、公眾河湖治理宣傳教育、引導公眾參與河湖治理、公眾水情教育等。

   (1)水科學保障專題。聚焦水災防御工作需要，圍繞預案、預報、預警、預演等因素建設，實現(xiàn)與水災防御工作精細化管理要求。預案應做到結構化管理，由靜態(tài)預案向動態(tài)預案轉變。預報則通過多模型耦合方式，由經驗預報向科學預報過渡。通過自動監(jiān)測預警和預警回執(zhí)，打造預警工作的閉環(huán)流程。在人飲工程上增加水質和水位自動監(jiān)測，實現(xiàn)飲水工程供水自動預警，提升供水和應急處置能力。

   (2)水資源優(yōu)化配置專題。基于GIS平臺的展示基礎，實現(xiàn)水質、監(jiān)控、水位、雨量等監(jiān)測站點以及水文局、氣象局、環(huán)境局共享的監(jiān)測站點等監(jiān)測數據的疊加展示，為水質、水資源業(yè)務協(xié)同、水資源優(yōu)化配置、動態(tài)評價、供水監(jiān)控預警、供水運營管理、供水統(tǒng)計分析、灌區(qū)管理等應用服務。

   (3)水環(huán)境保護專題。聚焦河湖長制管理、采砂管理、水土保持管理等應用，建設投訴、采砂計劃管理、采砂許可證管理、采砂量動態(tài)監(jiān)控、水土流失情況分析及呈現(xiàn)、政策法規(guī)宣傳等模塊。

   (4)水工程精細調度專題。引入信息化手段，將招投標管理、工程資料、工資支付、工程過程等文件數字化，實現(xiàn)工程業(yè)務數字化，同時基于GIS平臺，將在建項目、已建項目、規(guī)劃項目做疊加展示，實現(xiàn)工程全景可視化、工程自動預警、調度管理可視化等目標。

   (5)水事務管理專題。以水行政事件為主線，主要建設執(zhí)法監(jiān)視、執(zhí)法巡查計劃制定和下達、執(zhí)法信息(包括執(zhí)法隊伍、執(zhí)法艇、執(zhí)法車、執(zhí)法裝備等)的動態(tài)更新、調度指揮等模塊。

   (6)水事務公共服務專題。建設審批事項服務、智能問答、公眾投訴服務、水務信息服務、水務資訊、節(jié)水宣傳等模塊。(7)移動應用，開發(fā)移動應用系統(tǒng)，通過移動辦公，實現(xiàn)隨時隨地信息查詢和辦公管理。

5、平臺子系統(tǒng)

 

5.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

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

    監(jiān)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、異常等數據。

5.2 電能質量監(jiān)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(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容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。

 

5.3 電動機管理

    馬達監(jiān)控實現(xiàn)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(jiān)測和。準確地反映出故障狀態(tài)、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(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

 

5.4 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(qū)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(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)計趨勢。

    能效分析按計量架構，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(huán)比、對標等。通過污水處理產量以及系統(tǒng)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(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

 

5.5 智能照明控制

    系統(tǒng)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(qū)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(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內、廠區(qū)照明的智能控制達到、節(jié)能、舒心的目的。

 

5.6 電氣

5.6.1 電氣火災監(jiān)測

    監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣預警。

5.6.2 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(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

5.6.3 消防設備電源監(jiān)測

    監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

5.6.4 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

    防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門能發(fā)出信號，能指示部位并保存信息，保障了電氣的可靠性。

5.6.5 環(huán)境監(jiān)測

    污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、、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(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。 

5.6.6 分布式光伏監(jiān)測

    實時監(jiān)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(tài)，逆變器運行監(jiān)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(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區(qū)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。

5.6.7 工藝仿真監(jiān)控

    平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加接觸、污泥濃縮壓濾、生 物等工藝設備運行狀態(tài)。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(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

5.7 產品清單

6、結語

   總之，智慧水務建設是一個長期、動態(tài)的過程，涵蓋領導決策人員、業(yè)務人員、橫向相關單位、專家、巡查人員、企業(yè)單位、社會公眾等眾多用戶對象，因此做好頂層規(guī)劃和基礎平臺、模型的搭建，為不同用戶提供個性化業(yè)務支持是建設過程中的聚焦方向。此外，在建設中還應重視項目建設的后評估分析，及時調整。

參考文獻

[1]SL219-2013,水環(huán)境檢測規(guī)范[S].

[2]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版

作者簡介

魏健輝，女，安科瑞電氣股份有限公司。