數(shù)字孿生智慧水務(wù)管理建設(shè)方案

    城市水務(wù)關(guān)系到國計民生，是世界上所有國家和地區(qū)最重要的生命線之一，世界各國都大力實施城市水務(wù)以應(yīng)對水資源危機。

    2014年初，國家將智慧水務(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，中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會連續(xù)五年組織召開“中國城市智慧水務(wù)高峰論壇”，對國內(nèi)智慧供水建設(shè)方面的成果、探索和思考進行交流，推動水務(wù)行業(yè)的智慧化進程。國家住建部和發(fā)改委于2017年5月聯(lián)合印發(fā)《全國城市市政基礎(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。在國家政策積極指導和新型技術(shù)應(yīng)用的大環(huán)境下，智慧供水運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)型升級的重要方向和發(fā)展趨勢，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，需要獲取各類要素數(shù)據(jù)來支撐計算和業(yè)務(wù)處理�；�于工業(yè)互聯(lián)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的理念，基于具備堅實的、可預見性工程的物理系統(tǒng)，借助無人機、雷達、車、船、站、機器人、手機輿情等高科技設(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)，是整個城市智慧水務(wù)的基礎(chǔ)。

    （2）自動控制體系�；�于工業(yè)互聯(lián)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的理念，基于具備堅實的、可預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)運行做關(guān)鍵調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)對設(shè)備系統(tǒng)的運行和邏輯進行指揮，從設(shè)備及各種終端最大程度收集數(shù)據(jù)，用數(shù)學孿生技術(shù)與大型處理器分析信息，以獲得系統(tǒng)的高級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，整個體系是基于智能分析體系分析結(jié)果的實際應(yīng)用。

    高清視頻會商系統(tǒng)

    在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，某區(qū)水務(wù)局建設(shè)了一套高清視頻會商系統(tǒng)，涉及核心機房、1 個主會場，28 個二級分會場。同時某區(qū)水務(wù)局采購衛(wèi)星電話、單兵等先進前端設(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)。通過一套平臺實現(xiàn)語音調(diào)度、會議調(diào)度、廣播調(diào)度、視頻調(diào)度、移動視頻會商、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、移動執(zhí)法、巡檢等多種工作場景，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)測平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為智慧水務(wù)空間信息提供了與現(xiàn)實對應(yīng)的真實場景，GIS系統(tǒng)可展示復雜的空間拓撲關(guān)系，復雜的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)將城市地下管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。考慮多處爆管或施工、管網(wǎng)復雜節(jié)點屬性、特殊閥門不可關(guān)閉等復雜工況要求，選擇集成多領(lǐng)域技術(shù)設(shè)計了一套實時關(guān)閥分析算法模型。該模型運算過程高效、直觀、可靠，能夠根據(jù)特殊工況的變化快速實時分析出可靠的關(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App、可視化平臺、信息發(fā)布軟件即服務(wù)進行設(shè)計，該建設(shè)模式可以有效避免系統(tǒng)重復性建設(shè)，易于系統(tǒng)升級改造，實現(xiàn)系統(tǒng)的開放性和動態(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、智慧政務(wù)管理平臺和智慧企業(yè)/業(yè)務(wù)支撐平臺3大平臺以及分別對應(yīng)的子模塊。這種建設(shè)模式可以實現(xiàn)以下功能：按需服務(wù)、隨時服務(wù)、通用性強、高可靠性、極其廉價，并且是高可擴展性的。

    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)用場景下重復使用的模塊，減少系統(tǒng)重復建設(shè)，打通數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)智慧水務(wù)系統(tǒng)從煙囪式建設(shè)向中臺化建設(shè)的發(fā)展。

    數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)：是對不同數(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)平臺的過程。作為基礎(chǔ)平臺，向下鏈接各個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，向上為數(shù)據(jù)中臺提供標準化的數(shù)據(jù)支撐。其主要包含針對硬件設(shè)備數(shù)據(jù)采集的物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一接入系統(tǒng)、針對各個軟件應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯聚的信息統(tǒng)一接入系統(tǒng)和對前兩個系統(tǒng)覆蓋不到需要手動補充的手工錄入系統(tǒng)三個系統(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、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)護應(yīng)用、營銷類工單應(yīng)用、抄表應(yīng)用、營業(yè)收費管理應(yīng)用、大用戶管理應(yīng)用、報裝管理應(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)上營業(yè)廳、移動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)將推動我國由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變，是未來實現(xiàn)水資源科學發(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)、先進的計算機與通信技術(shù)來實現(xiàn)對水資源的及時、準確的數(shù)據(jù)監(jiān)測，這也成為城市水資源信息管理的一種必然趨勢。這對水務(wù)管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建、減少水災(zāi)害具有重大價值。