智慧水务平台初步设计方案.docx

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智慧水务平台初步设计方案

xx市城镇智慧水务

平台初步设计方案

1.总论

1.1.项目概论

随着全球物联网、新一代移动宽带网络、云计算等信息技术的迅速发展和深入应用，信息化发展正酝酿着重大变革和新的突破，更高阶段的智慧化发展已成为必然趋势。

2008 年，IBM 提出重大社会发展理念：

“智慧地球”，认为世界的基础结构正在向智慧的方向发展，可感应、度量的信息源无处不在，互联网平台让这一切互连互通，让一切变得更加智能化；随后，又提出“智慧城市”的崭新理念，“智慧水务”作为“智慧城市”的重要组成部分，是智慧化解决城乡用水安全，水资源高效利用，水环境科学保护以及水灾害有效防御等问题的先进手段。

XXX市智慧水务平台是通过流量仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施，形成“城乡水务物联网”，并可将海量水务信息进行及时分析与处理，做出相应的处理结果来辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。

建成雨情、水情、水环境、工情、供水、排水、节水等 11 类信息采集系统；形成上连XXX省水利厅，横连XXX市交管局、气象局，下连各供水公司。

建成局中心综合数据库，涵盖 8 大类 45 小类业务数据；建成信息共享交换平台，向局内各单位及市应急管理办公室，以及交通、市政市容管理委员会等部门共享数据，形成XXX市水务智慧化大平台。

1.2.方案编制依据

1.2.1.政策法规

1）《中华人民共和国水法》 

2） 《中华人民共和国水污染防治法》

3） 《中华人民共和国安全生产法》 

4） 《饮水水源保护区污染防治管理规定》 

5） 《城市供水水质管理规定》

6） 《生活饮水卫生监督管理办法》 

7） 《国务院办公厅关于加强饮水安全保障工作的通知》

8） 《XXX省农村供水工程管理办法》 

9）  按国家发改委、水利部、卫生部《农村饮水安全项目建设管理办法》 

10）《XXX省农村饮水安全工程建设与运行管理方式》 

11）《农村安全饮水项目阶段性监测与评估暂行办法》

12）《XXX省农村饮水安全工程建设和运行管理工作指导意见》 

13）《XXX省农村饮水安全项目竣工验收方案》 

14）《XXX市城市总体规划（2009-2020）》（XXX省城乡规划设计研究院2009年）。

15）XXX市供排水院供水现状资料情况（XXX市供排水院）

16）《工程建设项目招标范围和规模标准规定》（国家计划委员会第3号令）

17）《工程建项目自行招标试行办法》（国家计划委员会第5号令

18）评标委员会和评标办法暂行规定》（国家计委、国家经贸委、建设部、铁道部、交通部、住宅产业部、水利部第12号令）；

1.2.2.技术规范及标准

（1）工业专业

《生活饮用水卫生标准》（GB5750-2006）

《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）

《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）

《地表水环境质量标准》（2002年版）（GB3838-2002）

《高浊度给水设计规范》（CJJ40-91）

《给排水管道施工及验收规范》（GB50268-97）

（2）电气、自控、仪表、软件专业

《供配电系统设计规范》（GB50052-95）

《低压配电设计规范》（GB50052-95）

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）

《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）

《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）

《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）

《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）

《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2002）

《自动化仪表选型规范》（HG/T20507-2000）

《仪表系统接地设计规定》（HG/T20513-2000）

《分散控制系统工程设计规定》（HG/T20573-95）

《计算机软件开发规范》（GB/T8566-1995）

《控制室设计规定》（HG/T20508-2000）

《自控专业设计管理规定》（HG/T20636）

1.3.项目建设内容及规模

项目建设内容及规模包括：

供排水生产工艺过程监控系统；调度管理信息系统；供排水管网地理信息系统；管网漏损及配套设施监测、维护、分析、管理系统；水质（生活饮用水、污水）监测管理信息系统；客户服务系统（抄收、报装、呼叫中心、信息服务等）；水源监测管理系统；工程建设管理系统；泵站（供水、污水）智慧管理系统；供排水管网水力动态数学模型系统；大数据分析系统等。

1.4.项目总投资及资金来源

经测算，XXX省XXX市城镇供水体系智慧化管理工程总投资为万元。

1.5.效益分析

1.5.1.社会效益

（一）保障供水安全。

保障供水安全，是供水企业必须实现的基本目标，对于维护稳定和构建和谐社会具有重要意义。

供水安全已经成为现代化安全和防灾体系的重要组成部分。

加强供水安全保障需要从供水水源、水厂运行和管网运行三个环节予以充分考虑，从水质、水压合格和水量满足需求及水源保证等几个方面，建立供水的安全保障目标。

此外，对于影响供水系统正常运行的各类事故和突发事件，要采取安全措施和制定应急预案，全面加强安全保障体系和应急系统的建设。

（二）提高供水水质。

提高供水水质，对于人民群众的生活质量和促进城乡经济社会的全面发展具有重要作用。

（三）改善供水服务。

供水企业不仅需要生产符合水质标准的产品，提高企业的供水安全保障水平，还要着眼于提高服务意识，力求在提高水质、保证水量、水压合格等安全供水的同时，充分体现“以人为本”的服务理念，实现供水服务的人性化、智能化和现代化，提升整个供水行业的服务水平。

供水企业要进一步增强服务意识，提高服务质量，要从制度建设、技术支持机制保障等全方位落实各项改善供水服务的措施，力争创造服务一流的企业。

同时，还要制定和完善供水服务标准规范，建立有政府监管、公众参与、信息公开、规范化的供水服务体系。

1.5.2.企业效益

“智慧水务”系统建设能够极大提升自来水公司形象，同时也提高了管理部门的办事效率和业务部门的工作效率，降低了经验管理成本，加快了企业的反应速度，提高了自来水公司的服务质量，为城乡基础设施的建设添砖加瓦，更有利于促进城乡经济的发展，有利于创建良好的投资环境。

优化供水成本，是必须继续坚持的行业自我约束目标，对于实现供水行业良性发展和促进资源节约型城乡建设具有的重要作用。

供水设施的建设，应根据供水规划，全面考虑城乡经济社会的发展，依据国家有关政策和标准、规范，结合城乡功能变化、产业结构调整和节水技术进步，合理确定建设规模。

要进一步制定和完善相关标准和规范，建立企业成本约束机制，绩效指标体系和考核制度，促进企业优化和降低成本。

通过技术进步、加强管理、减少冗员和提高生产效率，进一步降低能耗、降低漏耗、降低药耗，控制运行成本。

通过资源整合、科学调度、自动化和信息化以及设备优化和节能降耗来实现成本优化和提高管理效率、劳动效率和设备效率的目的。

2.主智慧水务建设内容及目标

2.1.智慧水务建设内容

随着物联网、大数据、云计算及移动互联网等新技术不断融入传统行业的各个环节，新兴技术和智能工业的不断融合，确保居民用水安全，解决取水、供水、用水、排水等问题的诉求和矛盾，全面应用新科技和互联网思维是当前水务管理部门促进和带动水务现代化、提升水务行业社会管理和公共服务能力、保障水务可持续发展的必然选择。

本项目计划运用先进的计算机网络技术、大数据挖掘技术、智能能耗分析技术、GIS地理信息技术、无线网络技术、传感技术、自动控制技术、微功耗技术、物联网技术等开发国内领先的智慧水务一体化服务管理平台，涵盖生产、调度、采集、监控、营收、维护、异常监测等各个环节；提供供水系统的统一规划、统一标准、统一建设、统一管理和调度综合解决方案。

智慧水务平台通过数据采集设备、无线网络设备、智能采集终端、水质检测传感器、压力传感器、流量计、智能水表等在线监测设备实时感知供排水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施，实现从水源地到水龙头，水龙头再到排污口全闭环管理流程，以更加精细和动态的方式实现水务系统的智慧管理。

“智慧水务”的基本框架如图：

图2-1

2.2.智慧水务建设目标

整合资源构建平台：

充分利用现有数据和系统资源，构建厂站网一体化系统管理平台；

创新管理方式，提高管理能力：

运用大数据、云计算、“互联网+”等创新监管，建立统一管理平台，改进水务公司管理方式，完善管理体系，推进智慧水务发展。

以数据挖掘提升决策分析能力：

充分利用水质、水量、压力等数据，挖掘有价值的信息，辅助水务公司决策支持；

智能化绩效考核：

构建绩效考核体系，将分散的数据经过收集、处理、分析和评价，指导水厂绩效考核。

3.XXX市水务信息化现状分析

根据XXX市村镇供水建设情况的了解，结合村镇供水的特点，急需建立SCADA系统并着重考虑以下几点：

XXX市村镇供水覆盖范围宽、受益人口多，影响大；

区域地形、地势情况复杂，管网、各厂站分部范围广，管理维护难度大；

各水厂、管网等区域划分，缺乏集中监视和供水协同；

各加压站、取水站和调节水池分部偏远，缺乏远程监控，无法保证供水稳定和安全；

各站未实现无人值守，自动化程度低，人员运行成本高；

各厂、站缺乏对能耗、水量计量的监管，成本管理模式粗放；

管网缺乏压力、流量等监视，运行情况模糊，缺乏爆管、漏损、水质安全的监管；

没有设立完善的调度中心，没有专业服务器、UPS系统和专业网络，难以保障运营数据的使用和存储。

4.“智慧水务”系统建设方案

4.1.设计目的

本工程目的是安全、低耗、优质供水，完全符合国家十二五的总体战略，符合建设部对供水企业现代化建设和科技进步发展规划要求。

“智慧水务”方案与指令的合理性和实时性直接关系到供水系统服务质量和管理中心的经济效益与社会效益，应用信息化技术手段建立以“智慧水务”优化决策软件为核心的科学系统是供水管理中心长期追求的目标。

为了建立一个科学的供水系统，需要进行了大量的基础性工作，如建立了供水管网地理信息系统、管网水力模型系统、供水远程数据采集与监控SCADA系统。

在这些基础之上建立“智慧水务”系统具有十分重要的科学意义和经济价值。

只有建立了“智慧水务”系统，使已经建立的软硬件系统成为一个有机的整体，发挥其保障和提高供水服务质量、应对供水紧急事件、降低供水成本，并且能提高供水企业的管理效益，降低企业运营成本和生产成本，最终提高供水企业的经济效益和社会效益。

4.2.设计内容

4.2.1.生产运行管理系统

1）水厂集散控制系统（DCS）

2）社区二次供水和分质控制系统

3）供水远程数据采集与监控系统（SCADA）

4）供水管网地理信息系统（GIS）

5）管网水力模型系统

6）供水科学调度系统

4.2.2.对外服务系统

1）用户智能报装系统

2）营业智能收费系统

3）供水智能服务热线系统

4）大客户智能管理系统

5）终端用户智能服务系统

4.2.3.对内服务系统

1）门户网站与办公自动化系统

2）管理信息系统（MIS）

3）安防和视频监控系统

4.2.4.智慧信息化基础设施

1）调度网络系统

2）机房工程系统

5.基础硬件建设

基础硬件建设主要包括调度中心、机房和网络建设三大部分。

5.1.调度中心

调度中心的主要功能是实现对整个供水管网监测点、加压站、取水站、水厂等的数据采集、显示、统计分析、报表生成和打印；厂、站的设备远程控制，并将数据送至上一级的管理信息系统。

图5-2

5.2.网络建设

本工程调度网络系统指的是供水信息化各子系统信息集成等需要使用以太网链路的信息层、支持TCP/IP协议的专用网络，调度中心到各水厂、站点、服务器中心以及管网监测点的网络。

5.3.系统安全防护

信息系统安全是整个信息系统建设的关键指标，在系统规划时，信息系统安全性的规划设计是十分重要。

6.“智慧水务”--生产运行管理系统

以制水工艺为先导、供水管网地理信息为基础，管网模型为核心，构建“智慧水务”平台，实现供水系统生产的自动化、水质水量监测的现代化、信息资源共享化、管理决策智能化，保证供水工作水平与快速发展的社会和经济水平相适应，从而降低供水系统成本、增加供水系统调控能力、提高水资源利用效率和供水系统的应急响应能力，使公司达到最优化运营。

“智慧水务”生产运行管理系统，整合了分散、无序、多介质的各类生产运行数据，建立起企业生产运行数据填写、上报、导出报表、统计分析等信息化管理体系和快速、准确、高效的数据共享与交换机制，实现以供水企业生产运行全过程管理为核心，详尽记录企业生产运行过程中的工艺运行、水质化验、设备运行、设备状态、能源消耗等数据，最终形成完整的企业生产运行管理信息化模式。

“智慧水务”生产运行管理系统对于供水企业而言，建立了网络化的下属部门生产运行数据上报机制，实现了对下属部门的远程运行监管。

各下属部门上报的生产运行数据智能化的汇总和统计，快速形成企业整体的生产运行各类报表，为企业整体运营管理、决策提供参考数据。

通过本系统将极大的提高下属部门上报数据的及时性和准确性，减轻总部运管人员的汇总计算、统计分析的工作量，提高企业运行监管工作效率，提升企业整体信息化管理水平。

满足了供水企业针对生产管理科学化、规范化、专业化、信息化的迫切需要。

对于供水企业，生产运行数据是企业生产运行控制、安全生产保障、生产优化调度、生产计划制定、生产成本分析等运营管理业务决策的最基础、可靠、有力的依据。

图7-1

6.1.水厂集散控制系统

水厂集散控制系统简称水厂DCS，主要实现取水、水处理和供水泵站统一控制与管理，是降低工人劳动强度、保证制水质量与安全以及节约制水成本的必要手段。

水厂DCS一般包括一个监控工作站和分布在各工位的若干个监控子站，各监控站通过现场总线连接，各监控子站连接本工位的传感器和执行器，根据工艺需要配备闭环控制或顺序控制功能，同时将本站信息上报到监控工作站，也接受监控工作站的整体优化控制指令。

本项目涉及的水厂、站都有厂、站控制系统，因此本次主要是通过厂、站控系统接口采集数据，原有本地的系统数据和控制方式不变；对能耗、水质等方面需要增加的，通过增加的设备采集接入SCADA系统。

6.2.供水远程数据采集与监控系统（SCADA）

供水远程数据采集与监控系统简称供水SCADA，其功能是远程在线获得整个供水系统运行状态信息，包括各水厂、加压站、取水站、中间水池的所有运行状态信息以及管网运行状态数据，并可发出指令控制各水厂、站、点的设备（如泵、电动阀等）。

为保证整个供水区域的供水量、供水水压、供水水质（浊度、余氯、PH）的要求，需对供水系统的水源、水厂、泵站、水池及其管网水压、水量、水质（浊度、余氯、PH）监测点进行全面监控管理。

SCADA拓扑图如下：

图7-4

6.3.供水管网地理信息管理系统（GIS）

6.3.1.供水管网普查及GIS系统建设的必要性

（1）图档资料缺失造成的问题突出

1）许多埋在地下的管线信息常常依靠工作人员的记忆，随着这些"活资料"的相继退离，造成管线资料不同程度的流失。

2）纸张地图很容易污损、撕坏、老化，难于保存，查询时费时、费力、费事。

3）零散的管网竣工图资料反映的是城乡局部范围的管网信息，不能反应全区概况，不利于管网的规划。

（2）缺乏GIS管理系统带来的工作不便

1）查找资料效率较低：

人工处理地图及相关资料的速度很慢，尤其碰到一些紧急情况，如漏水抢险时，由于没有现时、直观的资料和快速的查询手段，很难快速地确定应该关闭哪些阀门，并判断出相应的影响范围。

2）设备图纸和台账分离：

设备图纸和台账分离，设备查找不方便、不直观，不利于设备资产的管理和维修维护管理。

3）难于更新：

纸质的图纸难于更新，管线改管、设备维修情况等内容不能及时准确地反映在图纸资料上，导致图纸与管线实际位置有出入，无法指导现场作业。

4）难于共享：

由于信息没有统一的格式、企业内部没有统一的系统，所有数据没有统一的管理和维护，导致企业内部各个部门之间共享地图数据困难。

5）难于统计：

由于数据资料数量很大，数据格式多样化导致无法进行一致的数据统计。

6）难于分析：

综合查询和分析在日常工作中占有较大比重，例如：

人工判断已有管道的供水能力能否满足新建工程的用水需求时，没有现时、直观的资料，就必须花费大量的时间和人力物力。

（3）管网更新改造和漏损管理的需要

只有在管网普查、摸清家底，弄清楚现有管网结构的基础上，才能够制定科学的管网更新改造计划，减少管网漏损率。

（4）非金属管道的大量使用，急需建立竣工测绘和数据更新机制。

对非金属管道的探测至今仍是一个世界性的难题。

多年的行业实践经验让我们认识到，对此问题最好的解决办法就是做好竣工测绘。

管线覆土前进行竣工测量可以准确的测量管线埋设位置、埋设深度、材质、管径、断面尺寸、连接关系等。

这样可以基本杜绝管线的漏测、误测情况。

供水公司每年新增和改造大量的管线，如果不能实施竣工测绘，不使这些管线数据及时录入管网数据库，这些当前比较清晰的管线情况，再过一段时间却会变得模糊起来。

今后，供水公司将会花费成倍的人力、物力进行探测也很难把这些管线资料弄准。

（5）国家政策要求

《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发〔2013〕36号）“抓紧开展市政地下管网普查，明确地下管网权属和管理责任。

加强城镇供水、燃气、电力、通信等各类地下管网建设，优先改造老旧管网，降低管网漏损率。

”

6.3.2.供水管网GIS系统建设的目标

鉴于以上原因，供水公司需要尽快建立起《供水管网地理信息系统》，并将此系统作为公司各业务系统的基础信息平台。

将公司目前及今后要建立的计算机系统与管网管理信息系统完整地结合在一起，建立公司核心的管网管理信息数据库，把管网的图形信息、属性资料，乃至管网日常维护数据、用户信息等都整合到数据库中，实现公司统一的数据平台，充分发挥图文一体化系统的强大管理功能。

供水管网管理涉及规划、设计、施工、维护、管理各部门，通过网络实现供水管网信息资源共享、统一管理，在保证数据完整性、一致性的前提下，通过浏览系统，使公司所有相关人员无论是在办公地点、抢险现场还是在异地查询，均能通过局域网或远程网络快速查到所需的管网系统的实时图形、属性资料，以完成相应的维护、管理工作，预留与互联网、无线网络的接口，以适应应用的进一步发展。

将管网的规划设计纳入信息系统中，使设计部门在进行供水工程设计时能够直接利用管网管理信息系统的最新数据，方便地进行各种查询比对，完成设计图。

设计部根据施工结束后的竣工图对设计图直接进行修改后可直接存入中心数据库中，避免多次制图可能带来的数据失真。

将SCADA遥测系统与管网管理信息系统结合，及时对管网输配系统进行分析计算，使调度指挥中心能直观地在管线图上看到整个管网的压力分布及各点的属性，为安全供水提供调度依据。

6.3.3.系统集成方案

智慧水务平台各个系统存在信息交换，通过与其他系统的集成融合能够发挥系统的最大价值。

信息交换示意图

7.“智慧水务”--对外服务系统

完善供水服务体系，满足社会用水新需求。

完善客户服务系统和“一站式”对外服务系统，进一步转变服务理念，丰富对外服务工作手段和方式，提升对外服务水平，提高工作效率，充分利用信息技术更好地服务于客户。

同时，建立社会监督评价体系，完善制度，满足社会用水新需求。

对外服务系统它具有灵活的流程管理：

可由系统管理员根据业务需要自行定义工作处理的流程图，对任何一个业务的处理，除了可以按业务的正常流程进行传递外，还可以通过对传递下个岗位的选择实现业务流程的灵活运转，为减少人为误差、缩短用户流程、实现无纸化办公、方便客户用不提供了必要的手段。

同时，将业务所经历的岗位均记录在案，便于对流程进行分类、分析管理。

以岗代人，便于实时监督：

在此系统中，任何业务的流转不是在操作人员之间流转，而是在各岗位之间流转。

因此，通过对各岗位的允许运转时间标准化限制，达到对用户服务承诺时间的承诺考核，实现业务的规范化和标准化。

灵活的业务处理手段，业务覆盖面广：

供水营业中的大多数业务，都能在客户服务管理系统中找到相应的处理或解决方案，合理高效的查询统计：

用户可根据提供任意线索在系统中进行模糊查询及灵活的关联查询，为操作员提供极为方便的获取资料的方法。

客户服务系统在供水行业的应用，将有效地促进企业对外服务、提高内部工作效率和为管理者提供最佳管理与决策方案服务，从而提高企业的经济效益、管理水平。

图8-1

7.1.用户智能报装系统

受理申请、勘察设计、业务审批、工程管理、业务收费、签约供水等过程的无纸化传递和管理，在内部网上实现工程文档的传递，记录工程流转顺序、相关的责任人、每项工作所用时间、工程过程各种文档（设计图、预算清单、材料领用等）。

做到业务过程有记录，业务结果有统计汇报和考核。

另外，通过规范业务流程，实现“内转外不转”、“一口对外”服务。

业务处理类型有：

新装、搬迁、过户、报停等，以及停水处理审批流程、用水监察处理流程等其他业务。

7.2.智能抄表系统

远程抄表控制系统实现对计量表用量信息、运行状况的远程监控，管理员足不出户即可监测计量表运行状态、掌握能耗使用规律，为管理部门合理资源分配、节约能源、提高管理效率提供依据。

远程抄表控制系统由计量表、采集器、集中器和综合抄表管理系统软件组成。

计量表远程抄表控制系统网络结构图如下：

图8-6

7.3.营业收费系统

各收费点通过计算机网络调取收费数据，对每月的自来水费、维护费、滞纳金等进行开票收费以及对帐统计，生成日、月、年收费报表，并提供给财务计算机生成相关财务数据。

公司可实现在线实时查询、进行实时收费监查，管理各收费点的实时收费情况。

系统可以提供未交费用户情况，补交费情况，按片区、调压器、地址（小区或楼栋）、抄表员等查询打印用户名单。

营业厅交费、银行实时联网代收费管理、第三方（超市、药店等门店）代收费、互联网缴费（支付宝、微信支付）、多种表型及抄表方式整合（机械表、IC卡预付费表、远传抄表等）

7.4.供水智能服务热线系统

7.4.1.概述

供水智能服务热线是一个24小时的呼叫中心系统，借助计算机及通信网络为市民提供报修、咨询与投诉等全方位的用水服务，从而改进供水管理，改变居民的用水生活质量，提高供水企业在群众中的信誉。

供水智能服务热线系统是售后服务重要环节，是自来水公司和客户的主要沟通渠道。

本工程供水智能服务热线系统负责全水司范围内客户服务，使客户能够通过统一的电话号码，以电话、传真等方式从自来水公司获取用水信息，实现业务申请、咨询、投诉、受理、查询等，采用智能自动外拨技术实现客户回复、客户回访、客户调查等业务。

7.4.2.服务热线系统功能及其流程

7.5.智能化营业厅系统

智能化营业厅的建设，就是通过基础支持系统的建设，包括电子化设备的全面运用、具有特色的服务评价系统的运用，以及空间的合理化分布和人性化的各类服务，从而提高营业人员的工作效率，方便客户办理各类用水手续、了解供水业务及相关信息，为客户提供更为舒适的服务环境和更为全面的服务指导，从而提升水务公司整体形象。

智能化营业厅建设目标：

1、营业场所服务与收费的实时监控

2、收费过程的语音提示和电子显示

4、水费的自助缴费

5、营业人员和客户的一对一服务，