江苏安科瑞电器制造有限公司 范宏博

摘要 本文简单介绍了城市智慧水务建设的相关内容，通过对现阶段城市智慧水务建设中存在的问题进行分析，来探讨城市智慧水务(供水)建设的有效措施，以明确城市智慧水务(供水)建设的重要性，转变传统的城市水务管理模式，充分发挥现代科学技术的作用，利用信息资源来构建完善的智慧水务体系，优化管理供水系统生产、调度和服务各个环节，以提高供水质量，满足人们的供水需求，从而保障市政公共服务质量。

关键词 城市；智慧水务；供水；建设；有效措施

引言

近年来，随着我国社会经济的高速发展，人们的生活水平逐步提升，其对生活质量要求越来越高，关注于城市建设工作。为加快城市现代化建设进程，应当引入智慧城市概念，充分发挥现代科学技术，以提高城市现代化水平。在智慧城市建设过程中，智慧水务建设是其中的重要组成部分，须予以高度重视，不容忽视。智慧水务建设中重要的生产要素是信息资源，其需要利用先进的科学技术来采集相关数据，并对其进行自动分析，构建完善的水务系统，以为相关决策提供可靠的参考依据，以保障决策的正确性，规范供水系统生产流程，转变传统的粗放型管理模式，实施精细化管理，从而提高水资源利用率。

1城市智慧水务建设的相关内容

城市智慧水务建设，要求将信息资源作为主要生产要素，旨在推动供水、排水系统的改革，充分发挥现代计算机信息技术，提高供水服务质量，实现供水调度的智能化，转变过去传统的粗放型管理模式，走精细化管理道路，管控管网供水系统的每一个环节和步骤。为实现城市智慧水务建设目标，需优化资源配置，实现资源数据共享，以便于减少能源消耗，提高资源利用率。

城市智慧水务建设，具有较好的经济效益，其主要体现在以下几个方面：一是能够强化城市的水务协同智慧能力，有利于降低智慧水务建设的经济损失。可通过现代化科学技术，实施监测工作，增设监测站点，掌握监测信息，并据此来进行科学的指挥调度，重视水环境治理工作，有效应对突发事件，降低安全风险。二是有利于实现资源的优化配置，提高投资效益。智慧水务建设需遵循集约共享原则，基于云计算环境，所有的信息基础设施中的信息都要进行统一管理，相互连接，于水务行业内部共享信息资源，以便于各部门之间协调配合，协同作业，提高各项设施的应用效率，实现投资效益大化。三是有利于统一水务数据服务，降低重复性投入，避免资源、资金的浪费。通过建立专业数据库，能够提供可靠的水务设施数据服务，为各行业提供可靠的供水务管理数据服务，以便于做出科学的分析和决策，减少重复性建设，获得更多的经济效益。四是有利于推动水务改革，解决城市水务管理中存在的各项问题，缓解水资源供需矛盾，推动智慧水务的建设，拉动城市经济增长，构建完善的数字资源共享机制。

2现阶段城市智慧水务建设中存在的问题

现阶段，在城市智慧水务建设过程中还存在着一定的问题，有待于进一步解决，其问题主要有：一是并未明确城市智慧水务建设目标，没有根据实际情况来细化城市智慧水务建设目标，未能据此来制定完善的分步实施计划，以致城市智慧水务建设工作缺乏指导性和目标性。部分人员并不具备良好的计算机运用能力，缺乏扎实的计算机基本知识，以致智慧水务 (供水)建设工作难以有序展开。二是在建设城市智慧水务 (供水)之前，没有根据市场需求和企业的实际情况，来科学规划建设方案，缺乏完善的顶层设计，未制定适宜的实施步骤，以致建设工作质量得不到保障。三是没有将企业现有的系统与城市智慧水务建设相结合，缺乏集成化管理，各系统之间缺乏一定的关联性，无法实现信息数据共享，不利于城市管网供水系统的长久发展。四是未成立专门的管理小组来实施城市智慧水务(供水)建设工作，相关人员缺乏定期培训，不具备良好的创新意识，未能掌握扎实的计算机信息技术，以致智慧水务建设工作开展难度较大。

3城市智慧水务(供水)建设的有效措施

3.1明确城市智慧水务(供水)建设目标

为有效建设城市智慧水务(供水)建设，应当明确建设目标，建立健全的智慧水务系统，自动采集相关数据并对其进行科学分析，以充分发挥水务系统的作用，不断地优化水务系统，加大管网系统管理力度，实施有效的监控工作，以促进水务系统信息化水平的提升，使之综合功能得到充分发挥。对于企业来说，智慧水务转变了传统的供水系统管理模式，其实施了精细化管理，对供水系统进行动态化控制，以便于规范供水系统的生产流程，做好供水调度工作，提高供水系统的服务质量，以减少漏损率，降低每一吨水的成本，缩小企业生产和销售之间的差额，在避免水价增高的基础上，为企业带来更多的经济效益，贯彻落实惠民政策。对于市政管理来说，城市智慧水务建设有利于降低供水公共安全事故风险，可及时进行事故处理，拓展了事故处理方式，可利用智慧城市平台，将城市供水、电力、通信等相结合，协同发展，以为城市现代化建设决策提供重要依据。

城市智慧水务(供水)建设目标应当从以下几个方面着手：

一是要实现供水管网数字化。指的是在建设城市智慧水务(供水)的过程中，应当充分利用大数据技术，建立健全供水管网数据库，以便于统一管理水厂、用户的各项供水管网资料，实现信息化管理，有效采集和整理管道资料、水表资料、阀门资料、施工资料、维修养护资料等，以便于保障管网系统的正常运行。

二是要实现管网管理动态化。要加强城市管网资料管理工作，实施动态化管理，既要保存好管网原有的管网资料，还要实时更新新的管网资料，将新建或是改建的管网资料添加于资料库中，并充分利用卫星定位系统技术，以及其他测绘数据技术，来保证数据库的同步更新，提高管网数据的真实性、准确性和完整性。

三是要实现供水管网可视化。指的是在进行供水管网管理工作的时候，应当利用现代科学技术，将城市中管网、管线，以及相关资料于地图中呈现出来，以利于查询、统计工作的开展。可将其进行打印、输出，提供地下管线三维可视化浏览服务，方便查询地下管线的横断图、纵断图，为城市供水管网的规划建设提供重要依据和详细资料，方便改扩建供水管网，并做好相应的维修工作。

四是要实现决策支持智能化。指的是一旦发生城市供水事故，应当通过智慧水务(供水)系统找到故障发生位置，并根据其实际情况来制定适宜的处理方案，提高关阀的科学性和准确性，及时排除供水系统中的故障，缩短停水时间，避免水资源的浪费。可通过现代信息化工具来计算漏水量，合理分布漏水点并予以科学管理，辅助管网部门开展查漏工作，从而优化水资源配置，促进水资源利用率的提升。

五是实现供水信息集成化。指的是应当加强对供水信息数据的管理，于地图上直观展示实时检测结果，将水质信息、水量信息、水压信息呈现于地图上，并实时汇报客户的用水情况，掌握供水管网改建、扩建施工进度，以及相关检修人员的维修状况和具体位置，以便于把控城市供水系统运行情况。

3.2优化顶层设计，分步实施

为建立科学的城市智慧水务(供水)系统，应当优化顶层设计。在前期建设过程中，需要基于企业当前的组织框架结构来进行构想，不可脱离现实，需从多方位、多角度来进行综合性思考，把控好每一个环节，不可忽视生产、营销、管理和决策各单元。要加强各部门之间的交流与沟通，了解相关部门的实际需求，基于此来确定城市智慧水务(供水)的建设内容。在建设智慧水务(供水)的时候，应当以供水综合运营指挥平台为核心，围绕此核心来开展各项子业务，建立健全子业务系统，有效集成管理各业务系统的软件、硬件，充分发挥信息技术，加强各业务系统之间的协调配合，突破彼此之间的隔阂，避免出现信息孤岛，以便于实现数据共享，提高信息资源利用率，科学分析相关数据，挖掘数据中的各项有效信息，并根据所得到的信息来发现其中存在的问题，实施针对性措施来加以解决，从而促进城市管网供水系统生产效率的提升，保障管网供水系统的正常运行。

在完成城市智慧水务(供水)系统建设构想之后，需要根据所制定的建设方案来分步实施，并从多方面来进行考虑。这并不是一项简单的工作，其涉及多方面内容，具有一定的复杂性，应当实施综合性管理。由于其需要的资金投入较大，任务量比较重，则应当根据企业的实际情况来制定分步实施计划。一般来说，可将其分为三个阶段来进行建设，制定科学的近期建设计划、中期建设计划和远期建设计划。将迫切需求放在近期计划中，如建设数据中心、建设地理信息系统、整合原有系统，建设DMA分区计量系统等；中期建设计划应当包括但不限于巡线系统、泵站监控系统、营业收费系统、管网检测系统和表务管理系统等；远期建设则涵盖了客服系统建设、水质检测系统建设，以及绩效分析、产销差量化分析和能耗分析等内容。

3.3科学整合现有水务(供水)系统

在建设城市智慧水务(供水)的过程中，企业应当基于现有系统来进行有效的整合。以某企业为例，其当前所使用的系统有供水调度系统、客户服务热线系统和营业收费系统。这3个系统具有相对独立性，单独存在，并不具备联系性。导致企业在对相关信息进行处理的时候，无法实现信息数据共享，只能在科室内、部门内进行信息处理，存在严重的信息孤岛现象，不利于水务管理工作的顺利开展。基于此，企业应当充分发挥现代科学技术，建立健全的智慧水务综合运营平台，突破各部门、各科室之间信息的局限性，消除信息孤岛，实施科学的管理工作，以便于根据实际情况来进行综合调度，保障供水的安全性，起到良好的能源节约作用，减少漏耗，从而提高供水服务水平。

建设供水综合运营智慧平台的时候，可将其分为4个板块：首先是水生产子系统；其次是管理子系统；第三个板块是营销子系统；第四个板块是决策子系统。这4个板块包括了供水系统的生产、运营、决策等各个环节，涵盖了所有步骤，具有一定的兼容性，其可以和企业当前现有的系统功能进行整合，比如说可将现有的地理信息系统和财务收费系统融合在一起，均纳入到供水综合运营智慧平台中。此系统平台

有着一定的开发性，能够适应软件、硬件的升级，有利于优化视频监控系统、泵站监测系统。

3.4成立专门管理小组

为保障城市智慧水务(供水)建设工作的顺利开展，应当成立专门的管理小组，充分认识到此项工作的难度和挑战性，其需要耗费大量的时间和精力，要从各方面来实施综合性管控，如此才能有效推进各项工作的开展。可从核心科室中抽取人员，成立专门的城市智慧水务工作管理小组，及时发现工作中存在的问题，并实施针对性措施来加以解决。可定期加强对管理小组人员的培训，提升管理小组成员的知识水平和业务能力，强化小组成员的责任意识，培养其良好的职业道德素养，从而有效完成城市智慧水务建设目标。

4 AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

1.平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

2.平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3.平台拓扑图

4.平台子系统

4.1变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

4.2电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

4.3电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

4.4能耗管理

为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/国际先进指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

4.5智能照明控制

系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能的目的。

4.6电气安全

4.6.1电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

4.6.2消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

4.6.3消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

4.6.4 防火门监控系统

防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。

4.7 环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。

4.8分布式光伏监测

实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

4.9工艺仿真监控

平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常。

5 相关平台部署硬件选型清单

1.电力监控、电能质量、电动机管理及配电室环境监控系统

6 结束语

总而言之，在城市智慧水务建设过程中，应当充分发挥现代科学技术的作用，明确建设目标，优化顶层设计，严格按照相关步骤来执行作业。

参考文献

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【4】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版