智慧供水管网信息系统的集成与优化

新烽光电

        随着城市发展速度的加快和城乡供水一体化的推进，旧有与新建的供水管网纵横交错，管网系统规模越来越庞大，其构造与设施也越来越繁杂。供水管网是城乡基础设旌建设的重要组成部分，供水管网的管理也是基础建设管理工作中最重要的环节。传统的人工管理供水管网方式已经难以满足现代供水企业科学、高效的管理需求，如何实现供水管网信息化管理已成当务之急。

        供水管网管理信息化是通过计算机信息技术、通信技术和自动化控制技术对整个供水管网运行中的管网信息、设备运行状况及其它主要参数进行动态监测、实时调度和自动化控制，并以海量的地形图和供水管网图为基础，直观展示管网运行状况和监控点状态，利用统计、空间分析、预测等方式，优化和合理配置供水管网运行中的各个环节，即解决供水输配调度、管网监测、管网优化、管网设备管理等难点问题。

        各地供水现已陆续建立了供水管网GIS(地理信息系统)与供水SCADA(监测调度)软件系统平台。这两个软件系统相对独立且功能具有互补性，可以通过一体化设计将GIS静态数据和SCADA动态数据进行融合以建立供水管网管理信息系统，实现对供水管网信息和运行数据的集成，从而全面提升供水综合管理水平和工作效率，最大程度地适应当前供水量快速增长和供水管理要求不断提高的需求。

1、智慧供水GIS与SCADA系统概况

1.1 供水管网GIS

        早些年有些城市对城市供水开展了供水管网普查工作，获得了数字化管网图形。以城乡基础电子地形图和地下供水管线及属性信息作为基础数据资源构建的供水管网GIS平台投入运行。供水管网GIS选择MapInfo公司的Mapx作为GIS基础开发平台，对供水区域内管网和设备、设施数据以图形资料和台帐资料的方式进行全面而准确的综合管理，实现管网各信息的快速采集、数据编辑、信息查询、图形浏览、信息统计、报表输出及空间分析等功能，为管网事故抢修处理决策和供水工程更新、改造设计提供现势性和高精度的地下管网数据。特别是实现任意断面生成、关阀方案计算、管线工程规划和辅助设计等具有空间决策、分析及设计功能。

1.2 供水SCADA系统

        近年来，智慧供水在原有的供水SCADA(监测调度)系统中增加监测点并升级改造了通信方式。供水SCADA系统由远程管理终端(RTU)、数据采集仪表设备、GPRS通信系统及监测软件组成。它解决对供水各环节监测点的数据采集和监测，并为生产、调度和管理提供必要的参考数据。系统通过对3个净水厂、9个加压泵站、15个流量计、50个压力监测点和10个水质监测点进行在线实时监测，实现了对各水厂和整个供水管网的运行状态监控和数据采集，包括水厂运行参数、水质参数、管网压力及流量等各种数据。水厂运行数据，能够合理调控制水设备；在线水质监测数据，能够对出厂或管网的余氯、浊度、PH值等水质指标变化状况做出评估，并通过网络发布水质状况；实时管网压力和流量数据，能够反映整个管网的压力分布和区域用水情况，为生产调度和查漏工作提供辅助决策参考。

2、供水管网GIS与SCADA系统融合的必要性

2.1 GIS与SCADA系统存在的不足

        供水管网GIS和供水SCADA两个系统是供水管网管理和运行调度不可缺少的基础平台。SCADA系统缺乏呈现空间数据的能力是其最大的不足之处，而GIS具有呈现复杂空间数据的能力，有效分析地理信息相关的空间位置、属性信息的能力。由于现有两个系统建于不同时期，其程序编写规范和数据库接口等技术不尽相同，而且彼此独立使得数据不能进行共享，导致信息传递途径不畅。因此供水管网管理显得繁琐且松散，在需要查看管网分布地理信息及其它的静态数据时使用GIS系统，而当需要查看供水工作参数等动态数据时只能使用SCADA系统。

2.2 GIS与SCADA系一体化设计的必要性

        GIS和SCADA系统一体化设计将实现了两大系统的功能相互补充与数据相互交换，同时消除了信息壁垒，建立具有信息管理与调度监控功能的供水管网管理信息系统综合平台。基于GIS与SCADA技术的集成系统平台，通过对各类数据的挖掘与分析，能够为供水运营管理与决策提供更深层次的信息化应用；通过统一集成系统平台接口访问平台上空间的、历史的和实时的动态数据，可以实现供水信息的集成化管理；通过同时支持空间静态数据和实时动态数据的相互结有机融合和高效处理，可以增加现场实时监测数据的可视化能力；通过不同类数据之间统一管理和调用，可以减少数据传输及保证数据的可靠性。

3、GIS与SCADA技术集成的平台建设

        现代化的供水管网管理信息系统就是将供水企业运营中相关的各种数据信息资源进行效能整合与升级，以实现供水设施与调度等信息的跨平台共享，形成可统一指挥决策、实时反应、协调运作的信息平台，用更加精细和动态的控制方式管理供水系统的整个流程。

3.1 集成原则

        基于“自上而下”的整体设计方法和“自下而上”的分布实施理念，通过在建设过程中贯彻“整体规划，分布实施”的原则，按照系统工程的特点，使得供水管网管理信息系统平台能够分期建成，分步完善。该系统遵循各种开放式国际标准数据接口，将来可按照企业的需求对各类软件系统的数据进行集成，并根据实际情况进行分批建设，逐步投入，以达到持续的扩展和稳定的升级，而保护原有的投人，亦能使系统具有良好的集成性和扩充性。

3.2集成方案

        在GIS与SCADA技术基础上集成的供水信息管理与调度监控系统，是一个分布式供水管网管理信息系统平台。分布式计算模型能实现数据资源共享和数据处理的分工合作能保障两个系统的性能，而且能够减少网络传输量和降低开发代价。在GIS中集成SCADA系统的功能，管网GIS和SCADA系统由其各自的平台进行支撑，并保持系统各自原有的性能。GIS数据库和SCADA系统实时数据库在物理上相互独立，之间依靠数据库复制和链接技术来建立互联实现逻辑上的一体化，以数据耦合的方式运行实现数据共享，优化了集成系统的性能。系统框架结构见图1。

        供水管网管理信息系统平台采用桌面应用(C/S)、浏览器(B/S)及手持智能智能移动终端(PAD)相结合，实现室内与室外、有线与无线数据交换相结合。系统的内部功能进行了模块化设计，确保在系统各功能模块开发完成后，完全可以依据生产管理的流程自行选择不同的模块或组件进行组合，通过设置模块的功能和模块之间的关系满足不同部门的管理需求，这样有助于提高系统平台的可靠性、先进性、实用性和开放性。

3.3 平台实施计划

        供水管网管理信息系统采取整体统一规划、分期实施的策略，系统建设水平的提高需要企业管理水平与之相适应，也逐步促进供水管理信息化水准的提升。

(1)近期：进行GIS与SCADA系统的集成，完成监测数据在GIS上的实时显示与更新；实现与收费系统的集成，实现GIS平台上的用户定位、营业数据显示及分析等。

(2)中期：为工作现场提供手持智能移动终端(PAD)；建立应急指挥决策系统，为企业管理层提供现场监督、远程指挥功能。

(3)远期：增加管网压力、流量及水质监测点的数量，建立管网水力模型系统。

        4、结束语利用GIS静态数据和SCADA动态数据集成的供水管网管理信息系统将为温岭供水现代化管理夯实基础，使供水各环节之间的内在关系更为明确，对提高供水安全、节能降耗、优化管理等方面起到了举足轻重的作用。同时，系统的建设也是一个长期的、不断充实和完善的过程，在信息共享和系统集成的指导思想下，供水管网管理信息系统能够方便地接入或嵌入其他业务系统，成为一个综合管理平台，实现数据的统一标准和管理、合理共享和深层挖掘，为供水管理工作提供强大工具和可靠依据。

文章来源：新烽光电

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