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概述
1.1 智慧城市與智慧水務
自IBM提出“智慧的地球” 、“智慧的城市” 理念以來，引發(fā)了智慧城市建設的熱潮。
以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術，和知識社會環(huán)境，推動了智慧城市建設，是繼數(shù)字城市之后城市信息化發(fā)展的高級階段。（如下圖所示）
建設智慧城市已成為當今世界城市發(fā)展不可逆轉的大趨勢，它將水、電、油、氣、交通、公共服務等等各種公用資源連接起來，監(jiān)測、分析和整合各種數(shù)據(jù)以做出智能化的響應，更好的為城市服務。
盡管站在不同的角度對智慧城市建設可有不同的認知，但做為城市的基礎設施，號稱城市生命線的智慧水務建設是智慧城市的重要組成元素已得到共識。
1.2 存在的主要不足與困惑
缺少相應的規(guī)范和標準，許多已運行的應用系統(tǒng)，以“定制”方式由不同IT企業(yè)開發(fā)，水平參差不齊，系統(tǒng)各自割裂導致軟、硬件資源的極大浪費；
信息“孤島”，缺乏總體規(guī)劃，一些信息應用系統(tǒng)在建設過程中，由于涉及部門職能分工，縱向管理居多，普遍存在信息“孤島”現(xiàn)象；
安全，獨立運行的專業(yè)業(yè)務應用系統(tǒng)在網(wǎng)絡與信息安全方面，很難達到國家二級安全等級保護的要求，存在安全隱患；
資金不足和人才缺乏，尤其偏遠地區(qū)的中小水司在信息化建設方面心有力不足;
困惑，智慧水務雖是當今熱點話題，但對其確切的定義、內(nèi)涵、應遵循的基本原則、系統(tǒng)整體架構、應具備的基本功能、性能和安全保障等技術層面，還需進一步規(guī)范和明確方向。
1.3 對智慧水務的認知
首先，行業(yè)層面已提出了技術進步發(fā)展規(guī)劃：8大應用系統(tǒng)；2020遠景目標：全國大、中城市的自來水公司都建立起標準化的、規(guī)范化的、健全合理的信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)計算機管理。在小城鎮(zhèn)，自來水生產(chǎn)、供應基本實現(xiàn)信息化。
經(jīng)過多年的建設，盡管還存在發(fā)展不均衡和許多需要完善的地方，但“智慧水務”不是對已建的各類專業(yè)業(yè)務信息應用系統(tǒng)的否定；
“智慧水務”將運用新的技術手段，對各類孤立運行的剛性應用系統(tǒng)進行整合和集成，實時動態(tài)感知、分析水系統(tǒng)運行的各項關鍵數(shù)據(jù)，從而對供水的全過程做出智能的響應，始終處于良好狀態(tài)。
“智慧水務”當務之急是做好頂層設計，側重智能分析、輔助決策支持等應用軟件體系建設。
“智慧水務”正處于朝氣蓬勃的發(fā)展階段，尤其面對眾多地域分散的中小水司如何利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術實現(xiàn)高級應用，仍需進一步探索和實踐。
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智慧水務系統(tǒng)架構
2.1 建設目標和基本拓撲結構
建設目標：建立 “一個網(wǎng)絡，一個平臺，一個中心，一個窗口”的“四個一”企業(yè)運營管理體系結構，和適合于本地區(qū)的實用和可靠的智慧水務信息系統(tǒng)。使城鎮(zhèn)水務的生產(chǎn)、銷售、服務、管理各個環(huán)節(jié)得到有效整合。
一個網(wǎng)絡--由工控網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、專業(yè)業(yè)務運營局域網(wǎng)（LAN）構成的企業(yè)網(wǎng)（Intranet）；
一個平臺--供水信息一體化綜合管理平臺（企業(yè)內(nèi)網(wǎng)門戶、數(shù)據(jù)中心、決策支持、智慧水務）；
一個中心--建立以供水調(diào)度為中心的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)由原水到用戶的供水全過程優(yōu)化控制；
一個窗口--公眾綜合信息服務平臺，企業(yè)外網(wǎng)（Internet）門戶網(wǎng)站，營造面向用戶、溝通世界的信息氛圍，構建快速、寬松的用戶服務環(huán)境。
智慧水務信息系統(tǒng)拓撲結構：“三層網(wǎng)絡和對應的三級分布式應用系統(tǒng)組成的開放互連分層分布式體系結構” 。
2.2 需要進一步研究解決的主要問題
（1）信息系統(tǒng)整合---平臺化（一個平臺）
消滅業(yè)內(nèi)普遍存在的專業(yè)業(yè)務信息系統(tǒng)“孤島”現(xiàn)象，理順各系統(tǒng)間的內(nèi)在關聯(lián)性，做好頂層設計，借助新一代信息技術，將分散的計算機組成的一個超級虛擬計算機，建設統(tǒng)一的企業(yè)數(shù)據(jù)中心平臺，信息共享、安全可信，適應信息技術高級應用的發(fā)展趨勢，是實現(xiàn)智慧水務智慧應用的大前提。
（2）供水設施、設備精細化、信息化管理
利用“物聯(lián)網(wǎng)”技術，全面感知各類供水設施、設備運行的基本信息，實現(xiàn)供水設施、設備的精細化管理。
（3）給水動態(tài)數(shù)學模型系統(tǒng)
在管網(wǎng)GIS系統(tǒng)基礎上，結合SCADA系統(tǒng)實時壓力數(shù)據(jù)、抄表營銷水量數(shù)據(jù)，開展供水管網(wǎng)建模研究，為提高管網(wǎng)運行安全度，供水管網(wǎng)科學調(diào)度、優(yōu)化管網(wǎng)運行模式，降低管網(wǎng)漏損率。
（4）輔助決策系統(tǒng)，智慧型應用
智慧水務建設的重要任務之一，是分析經(jīng)營中的各類數(shù)據(jù)，并升華為知識，建立輔助決策系統(tǒng)，支持科學決策，實現(xiàn)智慧應用。
（5）資源整合與第三方服務
智慧水務信息系統(tǒng)資源整合，是企業(yè)向服務型轉型，實現(xiàn)系統(tǒng)簡約化、集成化，降低IT成本，提高IT資源利用率和安全性，大幅度提升企業(yè)管理水平、服務水平和創(chuàng)新力的必經(jīng)之路。
中小型供水企業(yè)可以嘗試利用新興的第三方IT云服務，快速打造屬于自己的智慧水務平臺。
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云計算平臺與大數(shù)據(jù)
（1）云計算核心思想
云計算的核心思想，是將大量用網(wǎng)絡連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構成一個共享計算資源池向使用者提供虛擬化技術服務。 “云”是提供資源的網(wǎng)絡。
云計算是一種新的服務架構，使用者可便利地通過互聯(lián)網(wǎng)訪問“云”中的資源，按需使用，并可隨時擴展。
（2）云計算技術特征
云平臺具有多種運行模式：私有云,公有云,社團云, 混合云等。
信息產(chǎn)業(yè)化，云計算技術可以為企業(yè)提供：
---應用開發(fā)和運行環(huán)境；
---計算、存儲、網(wǎng)絡、以及信息安全保障等云基礎設施，數(shù)據(jù)類型和數(shù)量不受限制；
---能夠快速彈性布署用戶，構建松散耦合系統(tǒng)；
---第三方租賃服務，并按需使用付費。
對于規(guī)模小、資金不足的中小型供水企業(yè)可以嘗試以購買服務的方式，只需很少的投入便能夠快速構建自己的智慧水務平臺；
用戶可以時刻按需通過互聯(lián)網(wǎng)訪問屬于自己的資源，而不需要知道“云”在哪里；
“云”的運維，安全，以及系統(tǒng)升級等工作由提供服務的IT方負責,始終保持“云” 的先進性。
云計算服務預計在近幾年內(nèi)會逐步得到推廣應用。
（3）云計算與大數(shù)據(jù)
“大數(shù)據(jù)”特征---數(shù)據(jù)量大、種類多、實時性要求強、數(shù)據(jù)所蘊含的價值大、難以用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行管理和處理。
云計算是在大數(shù)據(jù)特征需求的背景下催生的一種架構和商業(yè)模式，兩者相輔相成。
通過云計算對大數(shù)據(jù)的挖掘和深入分析，將相關聯(lián)的數(shù)據(jù)變?yōu)橛袃r值的信息，進而提煉為知識，并以知識形成決策支持。
（4）打造水務云服務平臺的設想
建設國家級一體化水務云平臺，融入國家“全國一體化數(shù)據(jù)中心”；
網(wǎng)絡和信息安全保障體系，異地數(shù)據(jù)備份和容災恢復系統(tǒng)，確保應用安全；
采用PPP或租賃方式提供應用開發(fā)、計算、存儲、網(wǎng)絡、運行環(huán)境、信息安全保障等服務；
服務對象：重點為縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)級水務企業(yè)提供智慧水務運營服務，實現(xiàn)資源共享，最大限度降低自建系統(tǒng)的資金投入，解決中小水司建設智慧水務技術力量貧乏、資金不足等難題；
云平臺也應具備縣級市、地級市或更高級別的城市提供智慧水務的服務能力。
借助第三方專業(yè)化IT服務，是水務行業(yè)以低成本快速構建智慧水務應用平臺的方向。
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系統(tǒng)整合智慧節(jié)能---云計算、大數(shù)據(jù)應用
供水企業(yè)經(jīng)過20余年信息化系統(tǒng)建設與應用，現(xiàn)今已基本具備了信息資源整合、系統(tǒng)集成、運用云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術實現(xiàn)智慧型高級應用的條件。
對各類相關信息進行高效融合，形成一個統(tǒng)一的“供水信息一體化綜合管理平臺”，即“一個平臺”，按業(yè)務要求建立科學的應用模型，提升智能決策支持能力，完成供水企業(yè)“提高水質，保障供水，優(yōu)化成本，改善服務”的中心任務，是智慧水務的建設目標。
“一個平臺”需要供水生產(chǎn)全過程的各類信息和數(shù)據(jù)，這些信息、數(shù)據(jù)來自各自獨立、分散的專業(yè)業(yè)務信息系統(tǒng)。
圍繞供水企業(yè)中心任務，建設以供水調(diào)度為中心的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，即“一個中心”，整合與集成廠站DCS、管網(wǎng)GIS、SCADA、抄表營銷系統(tǒng)、實時動態(tài)水力模型、輔助調(diào)度決策、生產(chǎn)管理等系統(tǒng)，形成優(yōu)化成本、智慧節(jié)能減排體系，統(tǒng)管、優(yōu)化供水生產(chǎn)全程，是智慧水務建設的核心。
智慧水務“一個中心”的建設已不是以往供水調(diào)度的概念，通過各信息系統(tǒng)的整合與集成，對供水全過程信息與數(shù)據(jù)的分析、融合，形成決策支持，其實質就是云計算和大數(shù)據(jù)應用。
由于廠站通常按高日高時需水量設計總耗電量，造成絕大多數(shù)時間處于低負荷運行，常因定速水泵的運行工作點偏離管網(wǎng)特性，造成巨大的能源浪費。
采用水泵變頻調(diào)速恒壓供水技術，實現(xiàn)降低廠站電耗、優(yōu)化生產(chǎn)成本的目的已得到比較普遍的應用。
城鎮(zhèn)供水涉及水源和原水輸送、水廠制水、泵站加壓、管網(wǎng)輸配和生產(chǎn)調(diào)度，任何環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)，都會影響水泵調(diào)速節(jié)能的效果。
最大節(jié)能潛力在供水管網(wǎng)的優(yōu)化運行，而變頻設備僅是管網(wǎng)優(yōu)化運行的一個執(zhí)行部件。
廠站調(diào)速結果實時送至中心調(diào)度計算機系統(tǒng)。中心系統(tǒng)依據(jù)獲得的管網(wǎng)和各廠站的最新信息，以及模型系統(tǒng)的仿真結果給出新的調(diào)度指令。結合管網(wǎng)運行信息，將出廠水恒壓供水的控制條件，由“點”變?yōu)?ldquo;面”，借助現(xiàn)代計算機智能技術。既智慧水務“一個中心”研究的對象已不是單純水泵調(diào)速技術，而是研究如何將電力電子技術的強電系統(tǒng)、弱電子技術的控制系統(tǒng)、數(shù)字化智能技術、控制理論、模型系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)溶為一體，創(chuàng)新為城市給水的“智慧節(jié)能”體系，達到優(yōu)化成本、改善服務的目的。
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結合管網(wǎng)運行信息，將出廠水恒壓供水的控制條件，由“點”變?yōu)?ldquo;面”，借助現(xiàn)代計算機智能技術。既智慧水務“一個中心”研究的對象已不是單純水泵調(diào)速技術，而是研究如何將電力電子技術的強電系統(tǒng)、弱電子技術的控制系統(tǒng)、數(shù)字化智能技術、控制理論、模型系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)溶為一體，創(chuàng)新為城市給水的“智慧節(jié)能”體系，達到優(yōu)化成本、改善服務的目的
