浅谈智慧水务架构及配电建设应用

摘要：随着新时代水利治理政策的逐步实施，水利现代化和智能化建设已经开始。物联网、图像识别、数字双胞胎等新技术的成熟也为智能水系统的建设提供了技术保障，新时代水利治理的新思路正在逐步实施。本文研究了智能水的整体结构和建设内容，试图为智能水系统的建设和项目建设提供一些参考。

一研究背景

新时期的治水政策要求开展传统水和现代信息技术，提高涉水业务的管理能力和水平，使水参与者和公众享受水的智能服务，实现防洪减灾、水管理、水资源利用等涉水业务的综合控制。目前，水监测系统基本实现了水文信息收集、水资源水环境信息收集、工程信息收集、工程信息收集和监测站点覆盖，但由于属于不同业务部门，在不同时期建设，实时数据整合不好，未能发挥整体效益，具体表现为监测站点布局缺乏总体考虑，监测手段单一，缺乏创新监测手段的应用，数据资源整合利用低，业务应用不够深化和灵活。因此，在新一代信息技术的授权下，建立智能水系统已成为一种不可避免的趋势，也有着可实施的基础。

二智慧水务内涵

1智能水务内涵

从水管理部门的角度来看，智能水紧密围绕水、水资源、水环境、水工程、水事务、水公共服务六核心业务需求、云计算、大数据、物联网、人工智能、数字双胞胎等新一代信息技术，促进涉水业务智能应用，提高信息整合共享和业务智能管理水平，推动和支持水管理体系和管理能力现代化[1]。

（1）水。主要包括防洪、饮用水管理两部分。洪水主要是雨季洪水和台风洪水引起的。大洪水来临时，可通过模型预报预警，提前采取措施预报各水库水位，腾出仓库容量储存洪水，减轻仓库周边和下游的防洪压力。在后汛期，根据来水预测及时拦截洪尾水量，尽可能多地储存水量。当预测来水量较少时，可根据水库蓄水情况和需水量进行分析，提前采取抗旱措施，减少旱灾的影响。饮用水工程是协调城乡发展、提高人民生活质量、发展城乡经济社会的重要民生基础设施。城乡饮用水与人民健康密切相关，因此有必要防范饮用水风险。通过增加对饮用水工程水质和水位的自动监测，可以实现城乡饮用水工程供水的自动预警，加强城乡饮用水工程的日常业务管理，提高城乡供水和应急处置能力。（2）水资源。它是指具有利用价值和可用性的水源，包括地表水和地下水。在信息化方面，水资源信息包括水质信息、guan方网站监测信息、供水厂监测信息、污水出口信息、取水户信息、水库信息、水电站信息、流量监测信息、水利工程信息等。水资源优化配置包括水资源管理、供水管理、灌区管理的综合优化。（3）水环境。主要通过监测站网络进行监测。监测站网络是指由适量水质监测实验室和地表水、地下水、大气降水水质站组成的监测信息收集系统。在水环境管理和保护方面，可分为河湖长制综合管理、采砂管理、水土保持管理等。（4）水工程。包括涉水水利工程建设管理、水利工程运行管理。（5）水事务。也就是说，以水行政事件为主线，涉及的对象和业务流程主要是水行政执法，包括执法对象、执法检查管理、执法案件处理管理、案件处理管理、执法队伍和设备管理、执法指挥调度等。（6）水公共服务。也就是说，水务部门通过互联网、移动终端、处理窗口、户外展示指导等方式为公众提供涉水政务服务，主要包括行政审批事项处理、公共水务事项答疑、公共水务事项投诉处理、公共预报预警、公共节水教育、公共河湖治理宣传教育、引导公众参与河湖治理、公共水情教育等。

2智能水务整体架构

智能水建设可以按照“四横两纵"的整体架构进行，即基础设施、水大数据、应用支撑平台、智能应用、机制保障和技术保障。智能水整体架构图。

基础设施包括水智能感知网和基础运行环境。

（1）水智能感知网络。水智能感知网络是利用无人机、无人机、物联网、5G等新一代技术，通过建设“空、天、地、水"监测感知网络，实现水元素、区域感知、感知手段的全面感知，支持水工作。智能感知网络需要在传统水雨、水资源、工程监测站的基础上，加强无人机、无人机等技术的综合应用，丰富采集类型、加密采集覆盖、整合采集站、标准化采集数据，进一步加强水文、水资源、水环境、水工程、农村水利等方面的信息采集，提高信息的完整性、真实性和及时性，满足精细水业务管理和应用的要求。广义上，水智能感知网络包括河流监测站网络、饮用工程监测站网络、在建水利工程监测站网络、水库、水电站监测站网络。

（2）基本运行环境。1)水务大数据。水大数据建设可丰富数据资源，实现各部门数据资源的整合共享，提高数据共享和服务能力。2)水务模型。基本的公共服务基本模型，方便应用软件开发，更方便上层业务应用流程和信息门户建设，水模型为应用层提供统一的支持服务。应用支持平台为应用层提供统一的支持服务，是实现水事件推理、水事件协作、水实景模拟、水时空分析、水行政服务等公共服务的基础平台。智能应用是基于模型构建的应用，包括水主题、水资源优化主题、水环境保护主题等，配合综合决策大屏幕、移动应用平台和统一门户使用。3)机制体系保障。标准化机制建设是工程建设的重要基础工作，是实现智能水运行管理目标，确保信息交换、共享、应用支持和可行性的重要前提。4)技术保障。技术应用是系统运行的支柱，贯穿于整个系统架构各层的施工过程中。

三易慧水务建设内容

1智能感知网

根据水业务应用建设需要，以水雨情况、水资源、工作情况监测站为核心，加强无人机、无人机等技术的综合应用。智能感知网络具体建设为河流监测站网络、饮用工程监测站网络、在建水利设施监测站网络、水库监测站网络等。监测数据包括水位、流量、雨量、浊度、pH值、余值、实时图片等。

2水务大数据

（1）水数据资源目录。水数据资源目录建设是开展数据共享的重要手段和途径。各级建立数据资源目录时，应保持基本维度分类系统的一致性，建立统一的水数据目录服务系统，解决各自领域数据资源目录的管理和发布问题。根据水系统的实际情况，水数据资源目录可分为基本数据目录、监控数据目录和业务数据目录。（2）制定数据标准和规范系统。根据“一数一源"的原则，制定相关标准和规范，主要包括数据库设计规范、数据处理和存储规范、数据资源共享规范、数据访问规范等。（3）数据数据制作。数据制作包括河湖现场全景图、城乡供水三维场景、在线虚拟博物馆等。

3应用支撑平台

（1）推理水务事件的能力。可分为洪水预报模型、水库来水及调度模型、图像分析模型等。洪水预报模型的建设是通过预报模型实现对流域重要节点洪水过程的预报，以实时或预报水雨情况数据为输入。通过选择水库和运用相关建模技术，建立水库供水预报模型、工程调度模型和水资源优化配置模型。图像分析模型是由具有智能分析功能的设备组成的智能监控系统，可根据需要进行监控。（2）水务事件协调能力。通过构建统一的综合集成门户，在实现统一认证和单点登录的同时，可以根据登录用户的身份确定用户的权限，自动呈现不同的功能界面。此外，应用和显示需求通过界面集成到门户，如水数据、水图、水综合决策大屏幕、水科学安全、水资源优化配置、水环保、水工程精细调度、水管理和水公共服务。（3）水务实景仿真能力。可分为实景和数字孪生等，实景即通过720°全景技术从多个角度拍摄每个景点，使用软件进行图片组合，将平面照片和计算机图片变成全景，用于虚拟现实浏览。数字双胞胎是新一代信息技术，集成了多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟过程，完成虚拟空间中的映射和虚拟现实交互，呈现水业务管理的可视化场景，协助水管理决策。（4）水务时空分析。通过构建GIS平台，为业务管理提供地图信息的操作、浏览和管理功能。（5）水务行政服务。主要包括门户网站和智能问答。门户网站可以通过分权分域设置，呈现不同角色、不同层次、不同岗位用户关注的信息，做到千人千面。智能问答面向内部员工和公众用户，以问答的形式定位用户所需的问题知识，为用户提供个性化的信息服务。

4基础资源和网络

包括应用服务器、数据库服务器、数据采集服务器、数字双应用服务器、在线虚拟图书馆应用服务器、存储、网络等设备，一般结合施工租赁成本和自身维护能力综合分析，可以通过租赁外部云资源进行施工。

5体系

信息系统所需的系统包括系统物理、网络、信息、系统、运行、系统等。

四AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

安科瑞电气拥有从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品体系，AcrelEMS-SW智能水能效管理平台安装保护、监测、分析、处理装置，监测污水厂总能耗和能耗强度，监测主要能源设备能效，保护污水厂可靠运行，提高污水厂能效，为污水处理能效管理提供科学、精细的解决方案

AcrelEMS智能水综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控和能效管理系统组成，涵盖水压变配电系统、电气、应急电源、能源管理、照明控制、设备运行维护等，通过水能源流，帮助运行维护管理人员通过一套平台、APP实时了解水配电系统的运行情况，可根据权限适用于水后勤部门的管理需要。

五平台子系统

1变电站综合自动化系统及电力监控；电能质量监测与治理；电动机管理；能耗管理；智能照明控制；电气

2产品清单

六结语

总之，智慧水务建设是一个长期、动态的过程，涵盖领导决策人员、业务人员、横向相关单位、专家、巡查人员、企业单位、社会公众等众多用户对象，因此做好顶层规划和基础平台、模型的搭建，为不同用户提供个性化业务支持是建设过程中的聚焦方向。此外，在建设中还应重视项目建设的后评估分析，及时调整。

参考文献

[1]SL219-2013,水环境检测规范[S].

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版