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1、水務“智慧化”建設的常見問題探討 劉小梅 2017年5月13日 劉小梅 2017年5月13日 第三屆中國城市智慧水務高峰論壇 第三屆中國城市智慧水務高峰論壇 給水排水雜志社常見疑問 常見疑問 1.什么是智慧水務？（概念問題）（概念問題）2.存在什么問題，都處于什么水平（建設現狀問題）（建設現狀問題）？3.智慧水務就是軟件系統？（內容問題）（內容問題）4.智慧水務建設的必要條件？（基礎問題）（基礎問題）5.已建系統不關聯，數據不統一怎么辦？在建設過程中如何避免？（標準問題）（標準問題）6.智慧水務能用來干什么？（應用問題）（應用問題）7.智慧水務建設工作應該如何開展？（建設時序問題）（建設時序問2、題）8.單位應該如何配套，建成后如何保證持續？（運營維護問題）（運營維護問題）給水排水雜志社1.什么是智慧水務？（概念問題）概念多樣 背景與趨勢：問題突出，原因多樣：內澇、黑臭水體等，原因多樣有氣候變化、快速城市化、規劃設計（系統不健全且設計標準偏低）、建設資金投入不足、粗放性管理模式 技術認識變化、政策支持：海綿城市、黑臭水體治理；管理系統化：由原來以點為主體的管理方式向以水系統為主體的管理方式轉變 管理精細化：傳統的以人工經驗為主的粗放式管理方式已經無法適應復雜的城市給排水系統；信息化已成必然手段。給水排水雜志社 利用智慧手段解決水系統的規劃、建設、運營問題，使其更高效、安全、科學、健康運3、行。監測技術 模型技術 大數據 GIS技術 安全性 高效性 科學性 系統性 手段 工具 規劃 建設 運營 水源 河道 海綿設施 供排水管網 污水廠、水廠 手段不變 內涵延伸 1.什么是智慧水務？（概念問題）給水排水雜志社2.存在什么問題，處于什么水平（建設現狀問題）？問題：缺乏統一規劃，缺少必要的數據支撐，需求性臨散建設 初級階段 中級階段 準高級階段 高級階段 大部分城市所處階段 少數城市所處階段 趨勢及方向 無統一規劃 GIS系統為主 業務系統較少 無模型、僅廠站監測 無統一規劃 有業務系統 但無統一平臺 有模型但未覆蓋或未應用 少量管網監測 統一規劃 統一平臺 模型應用探索 但僅覆蓋傳統4、水務 統一規劃 統一平臺 模型應用 完備的監控體系 城市水系統 給水排水雜志社 3.智慧水務就是軟件系統？（內容問題）現狀與誤區：開發各種軟件；建設機房、服務器；不是，有軟件、硬件、有模型，多專業系統性的，一定要有對應的管理配套，流程、標準、制度等 設施管理設施管理 基于GIS的設施數據的管理與動態維護 在線監測在線監測 運行工控的在線監測和預警 模型評估模型評估 建模評估的本地化、專業化 綜合決策綜合決策 業務協同優化 基于模型、監測，支撐業務的綜合管理及決策 軟件體系軟件體系 集“資產管理-巡查養護-事故應急-模擬分析”于一體的、可伸縮、可擴展的特色排水管網綜合業務管理與分析平臺 硬件支撐5、硬件支撐 為運營模式構建提供可靠的、適宜的、必要的硬件支撐 組織管理組織管理 優化排水管理的組織結構、人員構成、管理制度，提高排水管理效率給水排水雜志社 3.智慧水務就是軟件系統？（內容問題）人機人機交互交互層次層次門戶門戶層次層次企業門戶OA辦公任務提示財務部門門戶生技科門戶單點登入統一權限管理門戶功能應用應用服務服務層層服務層企業服務總線EAI數據挖掘管網資產管理系統新建調度系統圖紙管理系統分區計量檢漏系統規劃設計系統GISRFID模型新建系統現有系統營銷系統財務系統Water ProProject Pro調度系統數據數據支撐支撐層層營銷系統財務系統調度系統項目系統資產系統主數據管理統一碼6、表管理數據轉換數據抽取數據分析其他系統數據數據采集采集層層數據傳輸網絡管網檢測儀表水廠監控接口視屏監控設備水質監測儀表數據標準化硬件硬件支撐支撐層層軟件系統：操作系統、數據庫管理系統、應用服務器硬件設備：服務器、存儲設備、網絡設備、安全設備、機房配套設備現場現場自控自控層層水廠自動化改造水廠變頻改造其他現場控制瀏覽器桌面移動設備上級主管人員決策人員管理人員業務操作人員系統管理員應用層服務數據庫實現廠站工業化自動控制構建廣泛的傳感網絡構建智能水務硬件基礎進行數據整合，構建數據中心建立智能的應用系統，實現智能化管理系統應用集成，實現系統協同運行統一門戶展現，實現人機協同為各級管理者提供豐富的信息獲7、取手段典型智慧水務框架 給水排水雜志社 3.智慧水務就是軟件系統？（內容問題）給水排水雜志社設施基礎數據 靜態數據、動態數據 靜態數據（首要完備）全生命周期數據 數據更新機制 動態監測（需要，整體方案，逐步完善）4、智慧水務建設的必要條件？（基礎問題）規劃規劃現狀診斷依據現狀診斷依據規劃系數確定規劃系數確定規劃成果檢驗規劃成果檢驗建設建設接入條件確定接入條件確定建設進度管理建設進度管理建設效果核實建設效果核實運行運行運行情況跟蹤運行情況跟蹤運行風險預警運行風險預警設施效能評估設施效能評估聯合調度依據聯合調度依據運行信息公開運行信息公開改造改造薄弱環節識別薄弱環節識別改造工程優化改造工程優化改造8、效果驗證改造效果驗證設施全過程數據庫給水排水雜志社 4、智慧水務建設的必要條件？（基礎問題）綠地圖層綠地圖層水系圖層水系圖層建筑圖層建筑圖層交通圖層交通圖層基礎地形數據庫基礎地形數據庫行政區劃圖層行政區劃圖層綜合地形圖綜合地形圖專題專題地圖地圖數字高程圖數字高程圖土地利用圖土地利用圖LID設施圖層設施圖層節點圖層節點圖層（溢流口溢流口、出水口出水口.）匯水區圖層匯水區圖層雨水系統布局數據庫雨水系統布局數據庫管線圖層管線圖層雨量數據雨量數據模擬邊界條件模擬邊界條件監測及檢監測及檢測數據測數據模型參數模型參數匯水區參數匯水區參數節點參數節點參數空間數據庫空間數據庫屬性數據庫屬性數據庫水質數據水質數9、據流量數據流量數據污水再生利用率污水再生利用率雨水收集利用率雨水收集利用率氣象數據氣象數據統計數據統計數據管網漏損率管網漏損率積水點信息積水點信息制度建設制度建設顯示度顯示度管線參數管線參數年徑流總量控制率年徑流總量控制率考核目標及指考核目標及指標數據標數據數據庫總體設計 集成多源、多格式、多類型數據，為水務管理提供可視化及分析評估基礎。結構可擴充性 拓撲可維護性 數據完整性 空間與屬性可關聯性 空間數據多源性 數據編輯并發性 數據安全性 給水排水雜志社在重要的各類源頭控制設施出水口或調蓄設施內部安裝液位計或流量計，為設施控制容積計算提供依據。LID設施 地塊 管道 區域 河道 在河道關鍵斷面10、進行流量、SS水質在線監測，并輔以合理的人工水質采樣化驗，作為海綿城市年徑流總量控制率與水環境質量考核的依據，并通過上下游的液位監測進行降雨過程中河道水位變化規律的監測及預警預報。在地塊出水口進行液位、流量、水質監測，作為源頭監測數據，支持海綿城市考核指標計算數據溯源，并為設施運行效果的考核提供依據。在管道的關鍵節點處進行液位、流量、壓力監測，作為過程監測數據，并為運行評估及風險預警提供依據。排水分區內各河/湖的排口處：進行液位、流量、水質在線監測，為關鍵指標年徑流總量控制率、城市面源污染控制的計算提供依據。城市熱島效應與飲用水安全：布設溫度及地下水監測點，溫度監測與中繼器集成考慮，減少單獨建11、設的通訊模塊及線路費用。飲用水水質檢測：飲用水水源地、自來水廠出廠水、管網水、龍頭水的水質檢測。建設分類、分區、分層水系統監控體系 4、智慧水務建設的必要條件？（基礎問題）給水排水雜志社5.已建系統不關聯，數據不統一怎么辦？在建設過程中如何避免？（標準問題）問題核心：協同問題 系統不關聯流程梳理 數據不統一標準問題（基礎數據、業務數據、生產數據）形成原因：未進行統一規劃，分散臨時需求性建設，不同承擔單位技術不同；未進行內部流程梳理，業務怎么跟信息化結合；在建設過程中建設方未深入參與 如何解決 一個規劃：信息整體規劃 已有信息化基礎全面梳理（重建、升級、新建）、統一標準、逐步完善 沒有信息化基礎12、梳理流程、統一規劃、逐步建設 兩個整合：數據層面整合、流程層面整合 建立內部標準，如數據標準、接口標準、集成標準等 形成標準化流程 給水排水雜志社 數據層面的整合 在數據層面上實現協同運行在數據層面上實現協同運行 實現數據的統一化、規范化管理 生產數據中心生產數據中心壓力監測數據流量監測數據水質監測數據水泵運行數據水表遠傳數據人工填報數據藥耗數據電壓數據手工檢測數據液位數據水源數據二次加壓站數據城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范（GB/T51187-2016）給水排水雜志社運營單位運營單位/廠站廠站 分管部門分管部門/運營大區運營大區 監管部門監管部門/集團集團 桌面端、手機端、網絡端桌面13、端、手機端、網絡端 微信端、網絡端微信端、網絡端 網絡端、微信端網絡端、微信端 任務接收 任務工單填報、上傳 拍照 GIS查看 GPS定位 管網地圖 任務過程監管 統計分析 計劃審核 任務總體監管 績效考核 監管 決策 計劃下達 績效考核 過程監管 信息上報 數據維護 問題反饋 角色列表角色列表 用戶用戶a用戶用戶b用戶用戶c角色角色a角色角色b角色角色c權限權限a權限權限b權限權限c角色、用戶、權限關系示意圖角色、用戶、權限關系示意圖工程建設子系統工程建設子系統綜合信息展示子系統綜合信息展示子系統綜合受理子系統綜合受理子系統排水戶管理子系統排水戶管理子系統防汛應急指揮子系統防汛應急指揮子系統14、管網在線監測子系統管網在線監測子系統設施信息管理子系統設施信息管理子系統管網巡查養護子系統管網巡查養護子系統泵站遠程監控子系統泵站遠程監控子系統處機關處機關、管理所管理所：管網監測數據、報警信息查看處機關處機關、管理所管理所：管網監測數據、報警信息查看及泵站遠程控制管理所管理所：問題上報、處理情況反饋、下井申請、井下作業計劃材料科計劃材料科：巡查養護計劃的制定、下發、下井申請審核等用戶用戶：排水戶信息上報、查看行政窗口行政窗口：排水許可審批技術科技術科：管網驗收、日常監管、入網申請審批等管理所管理所：問題的上報、處理和反饋指揮中心指揮中心：調度工單派發、回單審核管理所管理所：數據的查看、統計分15、析、設施錯誤上報、污水管道帶壓調查情況填報處機關處機關：數據的查看、統計分析、帶壓專題圖查看數據管理與維護人員數據管理與維護人員：數據更新維護處領導處領導：綜合信息數據的查看坐席人員坐席人員：信息收集錄入電話回訪技術科技術科：整改通知書、管管養養通知書下發管理所管理所：移交確認安全管理子系統安全管理子系統管理所管理所：隱患信息上報、檢查情況反饋處機關處機關：隱患信息派發、檢查考核、通知下發設備管理子系統設備管理子系統模型分析子系統模型分析子系統現狀評估子系統現狀評估子系統規劃管理子系統規劃管理子系統管理所管理所：設備異常信息上報、維修情況反饋處機關處機關：設備巡檢、養護、維修任務派發、審核模型16、維護與分析人員模型維護與分析人員：模型模擬運行、結果文件導出管理工程科工程科：方案編輯委托、模擬結果查看模型維護與分析人員模型維護與分析人員：委托確認、模擬結果文件上傳處機關處機關、管理所管理所：查看評估結果模型維護與分析人員模型維護與分析人員：模擬結果文件上傳用戶權限子系統用戶權限子系統（分配權限分配權限）業務流程標準化與角色定位 給水排水雜志社給水系統分析與評估-現狀分析現狀分析 應用模式：日常運維 壓力分析 模擬全管網壓力分布，分析低壓區域，補充在線監測的死角 流速分析 分析流速緩慢管段，采取放水、加氯等措施 分析流速過快管段，適當進行管道改造，減小水損 往復流分析 分析管網結構調整后流17、向發生改變的管段，預防水質隱患 水齡分析 利用模型分析水流在管網中停留時間的長短 水齡16小時以上管段可能引起細菌滋生和水質惡化，可采取定期放水或其他改造措施 流速分析 壓力分析 評估診斷與現狀分析（基于模型）給水排水雜志社 逐時流速分布較均衡 70%的管段的流速低于0.6m/s（國內設計標準規定污水管最小流速取0.6m/s）污水管道淤積風險 污水管道淤積風險 40.050.060.070.080.090.095.098.01000481216200.20.40.60.81.01.21.41.61.8時刻流速（m/s）40.050.060.070.080.090.095.098.0100逆坡管18、道統計 雨污混接口空間分布 倒虹管 結構瓶頸分析 結構瓶頸分析 評估診斷與現狀分析（基于模型）應用模式：日常運維 給水排水雜志社 長期規律監測和分析 多點位、高頻次的液位、流量與水質監測數據，用于管網長期運行規律及典型事件的分析；短期風險預警及異常事件識別 內澇或溢流事件預警和報警 爆管事件的智能識別與定位 信息的及時推送和發布 應用模式：日常運維 評估診斷與現狀分析（基于監測數據）給水排水雜志社應用模式：日常運維 監測數據分析識別問題管段 基于模型現狀診斷與評估 信息反饋 一個典型的給排水系統智能化日常維護流程 給水排水雜志社應用模式：日常運維 給水排水雜志社管網漏損監控系統 應用物聯網技術19、和智能感知設備，實現數據集成與數據挖掘技術，進行管網漏損監控與分析，有效實現對管網產銷差信息的統一在線采集、實時顯示與評估分析；基礎服基礎服務層務層應用層應用層DMA分區管理水表計量管理產銷差管理漏損管理統計分析評估分析措施建議數據挖掘海量數據的存儲及管理數據支數據支撐層撐層硬件支硬件支撐層撐層系統軟件：操作系統、數據庫管理系統、應用服務器硬件設備：監測設備、存儲設備、網絡設備 數據集成數據整合分類統計分析評估人機交人機交互層互層公司領導業務主管技術專家業務操作員系統管理員決策分析一條線收集：多種時間尺度數據 一張圖分層監管 實時數據 SCADA數據 遠傳大表數據 DMA計量監測數據 周期數據20、 營銷庫數據 巡檢記錄數據 應用模式：日常運維 給水排水雜志社指揮中心 模型預測 物資人員 分配 系統 實時動態 氣象信息 防汛應急汛前預測（氣象、監測、模型、人員）（氣象、監測、模型、人員）應用模式：防汛應急 共形成內澇積水點46處,總積水量3.77萬立方米 總積水面積約15.5公頃 5年一遇降雨條件下 共形成內澇積水點77處,總積水量7.74萬立方米 總積水面積約42.1公頃 10年一遇降雨條件下 30年一遇降雨條件下 共形成內澇積水點144處,總積水量28.47萬立方米 總積水面積約106.4公頃 給水排水雜志社應用模式：防汛應急 上報警情上報警情接收警情并及時派發工單接收警情并及時派發21、工單移動端移動端反饋工單反饋工單泵站運行泵站運行河道液位河道液位人員分配人員分配人員位置人員位置上報 呼叫中心 微信平臺 網站 處置建議 巡查人員 公眾 汛中應急（多渠道信息、手機端及時響應）給水排水雜志社情景方案設置 調度條件設置 自動生成方案 調度操作保存 人工修正 方案模擬評估 調度管理 設置情景方案 設置調度條件 自動生成方案 方案模擬評估 人工修正方案 調度指令下發 執行指令，保存調度記錄執行指令，保存調度記錄 短周期實時水量預測 自動調度指令實時生成 城市級供水信息綜合展現與決策 調度指令管理 應用模式：給水實時調度 給水排水雜志社 實時調度應用案例 實時調度應用案例 每15min22、自動預測未來2h城市供水變化趨勢 實時自動調度，無需人工干預，自動調控供水情況 50%以上指令由系統自動生成 在保障安全供水的情況下，整體節能5%自動指令執行列表 動態模擬計算 應用模式：給水實時調度 給水排水雜志社一體化、統一展示平臺 由多個系統集成為一個完整的監控與服務的閉環由多個系統集成為一個完整的監控與服務的閉環 在線監控 綜合決策 綜合決策 日常運維 日常運維 客戶管理 客戶管理 監控、預警 監控、預警 應急、預測、調度 應急、預測、調度 巡查、養護、檢漏 巡查、養護、檢漏 服務、反饋 服務、反饋 中心平臺 中心平臺 給水排水雜志社 整體信息化規劃 7.智慧水務建設工作應該如何開展？23、（建設時序問題）統一規劃、分步實施、逐步完善。給水排水雜志社 規劃實施步驟 第一步：統一規劃 給水排水雜志社第一階段：管網普查與在線監測 開展網測繪、普查與資產整理入庫工作，制定并實施監測方案，對數據進行標準化處理，進行拓撲檢查與修正，構建能基本反映現狀排水GIS數據庫。重點：不突出強調成果統計匯總，關注數據更新應用。第二階段：業務管理系統建設 在數據完善的基礎上，進行巡查養護、應急等業務過程的數字化管理，獲取完整業務過程數據，實現業務工作的高效運行。重點：核心進行業務流程梳理與重組，應用人員全程參與 第三階段：監測分析與模擬診斷 進行模擬技術的培訓與咨詢服務，構建城市給排水管網模型，進行模擬24、綜合評估，分析系統功能缺陷，診斷管網現狀問題及風險。重點：客觀看待模型的作用，應用模式探索 第四階段：業務化運行與決策支持 建立管網數據的動態更新機制，實現系統的業務化、常態化運行，為規劃改造、運行調度、防汛應急等提供決策支持。重點：應用模式與人員本地化 第二步：分步實施、逐步完善 給水排水雜志社 整體信息化規劃 8.單位應該如何配套，建成后如何保證持續？（運營維護問題）配套：人員+制度+標準 培養本地化的技術應用隊伍：軟硬件日常維護、數據更新、模型應用；配套相應的制度和流程：如數據更新機制、軟件功能升級定期上報、軟硬件日常問題反饋等；建立相應的標準：數據標準、標準化流程、平臺接口標準、系統集25、成標準等 方式：日常維護 定期升級 委托運營 方式一：委托建設+日常維護+定期升級 方式二：建設+運營 給水排水雜志社智慧水務針對水系統 所以是系統性工程、長期持續性工程 有軟件開發，有硬件集成 本質是一種管理及決策方式轉變 規劃先行 數據為重 建設逐步 維護必要 制度配套 給水排水雜志社 免費 免費使用的可視化模擬軟件、普查平臺 使用的可視化模擬軟件、普查平臺 輔助模型專業化輔助模型專業化人才培養人才培養與教育 與教育 支持1,000個管網節點，30,000個二維網格的模擬計算。支持1,000個管網節點，30,000個二維網格的模擬計算。使用期限1年，規劃設計研究院可用于個人學習。使用期限1年，規劃設計研究院可用于個人學習。支持教學、科研與個人學習。支持教學、科研與個人學習。可視化建模。可視化建模。直接導入SWMM的inp文件。直接導入SWMM的inp文件。操作手冊及相關PPT。操作手冊及相關PPT。不能用于商業用途。不能用于商業用途。運行環境自行提供 運行環境自行提供 QQ群：613456326 給水排水雜志社給水排水雜志社給水排水雜志社謝 謝！劉小梅 北京清控人居環境研究院 智慧水務中心 郵箱： 手機：15901174192 交流QQ群：613456326 給水排水雜志社