鲁洪建
中国核工业电机运行技术开发有限公司 北京 100043
摘要：网络时代的到来使得我国各行业的发展方向有了很大的变化，人们的生活方式不断转变。传统水务大多采用人工抄表、人工计费的方式，管理效率较低。物联网技术的赋能，使得发展智慧水务成了必然趋势。尤其是近年来窄带物联网技术的飞速发展，为智慧水务的建设提供了强有力的技术支撑。
关键词：物联网技术；智慧水务；应用
引言
水利工程的发展关系到我国各行业的发展速度，关系到我国整体经济建设的发展走向，同时关系到我国民生。在物联网技术大环境下，水务管理逐渐呈现出新面貌。智慧水务系统的引入使得水务管理者有了更好的管理工具，能够有效提高水务管理水平，对于水资源的有效利用和城市服务的便捷化具有重要作用。
1物联网的背景介绍
物联网的概念在上世纪末首次被麻省理工大学提出。物联网是一种将射频识别技术与互联网相结合的产物，其目的是实现产品相关信息在大范围内的可识别性和可管控性。物联网的概念强调了它对物品标志、串连的作用。物联网发展至今，其内涵已经得到了极大程度的丰富，现阶段物联网已包含了多项新兴网络信息技术，与当代的多方面高新信息技术拥有着密切的联系。国家标准GB/T33745-2017《物联网术语》中对于物联网的定义是一种智能服务系统，这种系统可以通过设备对人、物以及抽象信息进行感知和连接，使现实世界与网络世界达成连接，并使网络世界中出现现实世界物理实体的虚拟投影。国家标准GB/T33744-2017中对物联网的概念模型和基础构架等相关概念做出了研究，将物联网在不同方向都拥有一个统一的概念和框架，为物联网的应用和推广做出了贡献。物联网(TheInternetofthings)是互联网的延伸，它囊括了互联网所拥有的大部分内容和功能，在应用程度上也比互联网更高一步。物联网通过先进的信息技术与手段，消除了现实世界与网络世界的隔阂，丰富了物理世界，也填补了虚拟世界的空白，实现了社会多方面一体化管理要求。
2智慧水务的内涵
智慧水务是指通过信息技术为城市的水务管理提供信息化、智慧化支撑，通过构建全方位的智能水务管理系统，利用计算机模型和智能控制模型，形成“水务物联网”，对供水、内涝风险进行测控，根据数据推算、预测城市供排水情况，并提供一定的处理意见供管理者参考的智能化水务。该系统通常包括感知层、传输层、数据层、业务层和智能分析层，涉及计算机、物联网、物理学、水利学等多个学科的理论和技术。
3物联网技术在智慧水务中的应用
3.1立足创新，开启智能征程
伴随着中国的五年规划、“绿水青山就是金山银山”等政策的推动，环保市场得到了蓬勃发展，在物联网、工业云以及人工智能等新技术发展的强力支撑下，市场上也涌现出越来越多的绿色产品和解决方案。近年来，中国的工业迎来了腾飞发展，粗放型的经济发展模式使生态资源和环境质量受到重创，但这几年中国所呈现的水体和大气的管制非常好，这说明国内无论是从政策还是技术要求上，都有了大幅的提升。毋庸置疑，环保的高要求也让设备供应商亟需在原有的基础上向数字化看齐。
3.2系统功能设计
1.水质信息采集体系，水质信息采集体系应用浮标水质分析仪进行实时采集水质数据。浮标水质分析仪是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术，结合浮标体、太阳能供电系统、全球定位系统、锚泊系统组成的放置于水域内的小型水质监测设备。
该设备采用全光谱扫描和电化学方法，实现了对温度、PH值、溶解氧、电导率、浊度、总氮和总磷等多参数数据的实时快速采集。设备包括实时数据采集模块、防护模块、监控模块及实时多参数水质监测传感器等部分组成。浮标体、太阳能供电系统、锚泊定位系统和GPS全球定位系统组成了设备的基础保障模块。太阳能供电系统提供电能，GPS全球定位系统确定数据采集的位置信息，由浮标平台搭载的实时多参数水质监测传感器完成对数据的采集，通过定位监控模块实现数据采集环境及采集状态的监控，并对工作浮标下达相关指令完成整个系统的工作流程。2.信息传输体系，信息传输体系采用5G网络传输。5G移动通信网络在数据传输上具有高效率和高容量的优势。对于水质监测站大量的多参数实时采集数据，5G网络完全可满足智慧感知所要求的时效性。5G通信网络同样具有高度的安全性和可靠性，保证采集的水质数据不会发生泄露、丢失、损坏。
3.3服务端设计
1.远程抄表服务。该服务实现水表流量等信息的自动上传，抄表模块基于NB－IoT技术，定时自动上传每个水表客户端的流量、地理位置、电量、阀门状态等信息，自来水厂管理员可以在水务云平台看到该自来水厂下所有水表的用水信息，而普通用户可以通过在微信公众号绑定以后，查看对应账户下水表的用水信息。2.用户管理服务。超级用户、水表厂管理员、自来水厂管理员和普通用户，每种用户拥有不同的权限。其中，超级用户拥有对所有数据的访问权；水表厂管理员可以对访问该水表厂下所有水表的相关信息，并为自来水厂管理员授权；自来水厂管理员可以查看该自来水厂下用户的相关信息，并对用户进行开户、收费、开关阀等相关操作。
3.4完善水务企业生产设备健康状态评估
利用物联网技术中先进的无线传感器、高清视频监控、无线传输网络和智能分析技术，构建设备状态监测与健康评价系统。全面感知水泵、电气设备、变压器以及辅机等设备的运行情况、状态参数，经过智能、高效地分析后，可以让设备运行人员预先掌握设备运行趋势预测，让设备管理人员及时了解设备健康评估结果，快速进行故障诊断，让领导层客观制定设备维修决策，根据设备类型的不同，设备状态监测与健康评价大致可分为四块：一是泵房机泵状态监测，通过加装不同类型的传感器来在线监测机泵的各种数据，并结合水泵实际运转情况，如运转时间、运行效率以及设备点检等，形成设备的运行趋势，智能判断水泵的健康状态。二是为泵房生产设备供电的配电系统，包括变压器状态监测，电气控制柜状态监测，通过对电气设备的温度、湿度、电流电压、气体泄露、电气设备局放、电缆层漏水以及门开关等重要参数的监控监测，达到全面可靠的配电系统稳定运行，以保障生产设备的电力系统的安全。综上所述，水厂内的变配电设备、水泵、电气控制设备以及其他辅助设备在加装各种类型的传感器之后，物联网管理平台能在线全面监测厂内所有设备设施，并实时采集各种管理数据，将传统运检维护中的“看、听、摸、嗅”所获得的人为感觉直接转换成数据的形式反映出来，再结合基础数据、运行数据、检修数据、以及设备故障分析，实现设备健康状态智能评估，预测设备运行趋势。管理人员能够更快捷、更直观的掌握设备健康情况，提高设备的运行和维护效率。
结语
将物联网与互联网、大数据等先进技术相结合，并运用到水厂的运行管理当中去，摆脱了传统效率低下的管理模式，实现了模式创新，并体现了“智控慧管”的特点，可实现水厂全面自动化生产、全面科学化管理，推动了水处理行业的模式升级，实现了水厂运行的精密化、技术化、科学化，在科技水平不断进步的大背景下有着良好的前景。
参考文献
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