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智慧水務(wù)

建設背景

 

智慧地球概念首次提出是在2008年，越來(lái)越多的城市將電、水、氣等公共服務(wù)資源進(jìn)行科學(xué)化管理，以數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化為發(fā)展目標，努力地改善管理及服務(wù)，使市民的日常生活更加便捷，為人類(lèi)生存環(huán)境的優(yōu)化提供幫助。

 

政策背景  

2008年，IBM首次提出“智慧地球概念”，由物聯(lián)化、互聯(lián)化和智能化三要素組成；2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，其中包含六個(gè)核心系統：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源；后來(lái)在“智慧地球”、“智慧城市”、“工業(yè)4.0”、黨的十九大以來(lái)圍繞“三去一降一補”要補齊城市基礎設施建設的短板、改善民生，“智慧水務(wù)”正當其時(shí)。

 

技術(shù)背景

大體來(lái)看我國智慧水務(wù)技術(shù)背景發(fā)展主要分為自動(dòng)化、數字化和智慧化三個(gè)階段。目前，我國大多數水務(wù)企業(yè)的信息化建設正在從數字化水務(wù)階段向智慧化水務(wù)階段邁進(jìn)。

1. 自動(dòng)化階段

這一階段我國水務(wù)企業(yè)信息化主要體現在基礎信息的自動(dòng)化采集上，逐步實(shí)現了閥門(mén)、泵站、生產(chǎn)工藝過(guò)程等的自動(dòng)化操控，水質(zhì)、水壓和流量等涉水數據的測量水平也得到很大的提高。

2. 數字化階段

在這一階段，利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、數據庫技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò )，相關(guān)水務(wù)企業(yè)相繼搭建了各自的業(yè)務(wù)系統和數據庫，大大提高了信息存儲、查詢(xún)和回溯的效率，初步實(shí)現了行政辦公和業(yè)務(wù)管理的信息化。

3. 智慧化階段

這一階段我國水務(wù)企業(yè)成熟運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，同時(shí)對數據進(jìn)行深度處理，實(shí)現信息化和管理提升的充分結合，緊跟市場(chǎng)、隨需速動(dòng)、智慧經(jīng)營(yíng)，充分支持企業(yè)模式創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)轉型升級。

我國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的背景下，水資源窘境倒逼發(fā)展轉型，而自動(dòng)化及信息技術(shù)的成熟， 催生智慧水務(wù)的建設與發(fā)展。借助智慧水務(wù)平臺實(shí)現對水務(wù)工作的優(yōu)化升級已成為我們水利事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

智慧水務(wù)

關(guān)鍵技術(shù)

目前我國智慧水務(wù)的某些關(guān)鍵技術(shù)如傳感器技術(shù)、控制系統等還跟發(fā)達國家存在一定的差距，現階段這些設備大部分都進(jìn)口自歐洲。應盡快研究確定智慧水務(wù)建設所需重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為不可避免的技術(shù)被應用在智慧水務(wù)中，其中包含傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)（射頻識別技術(shù)）、智能嵌入技術(shù)、數據融合技術(shù)。源自于ITU（國際電信聯(lián)盟）的定義，在智慧水務(wù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要用于水資源管理、水務(wù)信息管理以及制水過(guò)程管理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現水務(wù)信息的實(shí)時(shí)監控和動(dòng)態(tài)采集、調度以及遠程管理方面，并利用水務(wù)專(zhuān)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)實(shí)現完成相關(guān)設備標定、管理以及監控，提高效率，實(shí)現供水、用水以及決策制定的智能化。

 

云技術(shù)

云技術(shù)中包含了虛擬化技術(shù)，計算元件運行于虛擬環(huán)境中，擴大硬件容量，簡(jiǎn)化軟件的配置過(guò)程，減少投資成本，并實(shí)現更廣泛的 OS 支持。隨著(zhù)虛擬化技術(shù)的竄紅，五種主流的虛擬化技術(shù)逐步展露，這五種虛擬化技術(shù)分別是：CPU虛擬化、網(wǎng)絡(luò )虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化和應用虛擬化；分布式海量數據存儲，只需要大量的服務(wù)器，并同時(shí)服務(wù)于大量的用戶(hù)，采用分布式儲存和冗余儲存，提高數據儲存的可靠性。海量數據管理技術(shù)，主要包括 Big Table 和HBase。這是為大數據提供數據源的關(guān)鍵。平臺管理技術(shù)，主要實(shí)現云端運行的應用軟件的管理，協(xié)調大量服務(wù)器，使其協(xié)調工作。

云技術(shù)是在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)當中將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò )等資源集成起來(lái)，實(shí)現數據的計算、儲存、處理和共享的一種托管技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò )、信息、整合、管理平臺、應用等技術(shù)的總稱(chēng)。在智慧水務(wù)平臺系統當中主要用于搭建數據中心。所以要了解云技術(shù)的關(guān)鍵即云計算。

 

移動(dòng)互聯(lián)

移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)，成為一體。這是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、平臺、商業(yè)模式和應用與移動(dòng)通信技術(shù)結合并實(shí)踐的活動(dòng)的總稱(chēng)。基于移動(dòng)互聯(lián)的移動(dòng) APP，可以將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢結合起來(lái)，提高廠(chǎng)站運作效率和管理服務(wù)水平；可以結合智能手機的 OS 特性，開(kāi)發(fā)出操作簡(jiǎn)單、高效便捷，專(zhuān)注于水務(wù)行業(yè)的移動(dòng)管理系統，并連接PC端實(shí)現信息的共享，使水務(wù)企業(yè)的成本管理、KPI展示、過(guò)程監控、關(guān)鍵數據錄入進(jìn)行數字化。而移動(dòng)互聯(lián)將作為網(wǎng)絡(luò )通信的補充，打通信息孤島和業(yè)務(wù)隔閡，實(shí)現信息之間的無(wú)縫銜接，既有利于企業(yè)掌握經(jīng)營(yíng)全貌，也利于市民方便快捷的接受信息。

 

分布式對象技術(shù)

分布式對象技術(shù)其中有我們熟知的Java技術(shù)，Java技術(shù)是一種可以撰寫(xiě)擴平臺應用軟件的面向對象程序設計語(yǔ)言，具有卓越的通用性、高效性、平臺一致性和安全性，它對于智慧水務(wù)移動(dòng)APP的開(kāi)發(fā)具有顯著(zhù)的作用。另外CORBA 技術(shù)可兼容各種網(wǎng)絡(luò )設備，通過(guò)該技術(shù)組件網(wǎng)絡(luò )管理子系統，先在每臺設備上構筑信息通道，保證數據傳輸，并由該系統實(shí)現與上層軟件的信息交互和 NAP 功能，同時(shí)可在該子系統配置標準的應用程序接口，實(shí)現用戶(hù)自定義程序與上層軟件的信息交互。智慧水務(wù)當中比較核心的技術(shù)——數據庫技術(shù)，智慧水務(wù)平臺系統對信息采集的實(shí)時(shí)性要求高，DRTDBS( 分布式實(shí)時(shí)數據庫) 可滿(mǎn)足要求，商業(yè)數據庫可對歷史數據進(jìn)行保存，通過(guò)建立起 RTDB，形成數據處理的子系統。這些技術(shù)的實(shí)質(zhì)在于構建出數據中心的硬件基礎，然后向云計算轉型。通過(guò)虛擬化服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )虛擬化、軟件定義的存儲、混合等技術(shù)，架構軟件定義數據中心，目的是解決大數據分析。

智慧水務(wù)

實(shí)現路徑

智慧水務(wù)的整體規劃首先要進(jìn)行需求分析，了解企業(yè)信息化建設的現狀，找出問(wèn)題，確定目標范圍，依據總的建設目標的要求，制定中、長(cháng)期的建設發(fā)展規劃。在設計好整體構架的基礎上根據特性做個(gè)性化調整。

 

智慧水務(wù)實(shí)現路徑第一階段 — 頂層設計

智慧水務(wù)建設是個(gè)復雜的系統工程，首先必須依據整體規劃做好頂層設計。其重點(diǎn)是數據資源規劃，主要涵蓋兩個(gè)階段，第一階段是系統設計，系統設計需要細化的內容分為四部分：

1. 系統總體架構：依照預定目標設計系統總體架構，包括數據中心架構、通訊網(wǎng)絡(luò )架構、云平臺架構。

2. 數據標準定制與設計：生產(chǎn)、營(yíng)業(yè)、計財等數據采集與存儲的標準制定。數據的獲取應遵循考核、分析、監控、挖掘的有利原則，如：壓力、水量、電量、銷(xiāo)售收入、用戶(hù)信息等。

3. 接口標準定制與設計：數據共享服務(wù)接口與各子系統之間的數據交換接口標準制定。

4. 主數據規范設計：數據字典、用戶(hù)信息、水表信息，設備信息等數據統一編碼、數據存儲、服務(wù)接口標準的制定。

經(jīng)過(guò)第一階段的系統設計形成了一個(gè)構架，但依據實(shí)際情境我們還是需要進(jìn)一步做個(gè)性化設計，這是頂層設計的第二階段。其內容包含數據集成方式及接口設計以及數據利用與模型設計。

 

智慧水務(wù)實(shí)現路徑第二階段 — 實(shí)施設計方案

依據頂層設計，制定詳細的實(shí)施計劃方案。由信息部門(mén)牽頭，設立由公司和各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的主要領(lǐng)導及專(zhuān)家組成的項目建設機構，在機構統一領(lǐng)導、指揮、協(xié)調和部署下，開(kāi)展工作。

1. 數據中心和通訊網(wǎng)絡(luò )建設。數據中心建設包括基礎設施建設和云平臺構建。通訊網(wǎng)絡(luò )建設主要采用光纖專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊；

2. 完善生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)、計財業(yè)務(wù)體系，將現時(shí)數據和歷史數據采集到數據中心統一存儲；

3. 集成異構信息系統，將生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)、OA、財務(wù)、人事等系統之間的數據交換與共享，搭建企業(yè)管理信息平臺和公共服務(wù)信息平臺；

4. 大數據的挖掘、利用與展現。數據挖掘是以數據倉庫作為數據獲取的基礎，采用概率與數理統計原理，結合人工智能技術(shù)（專(zhuān)家知識庫），從海量的數據中挖掘出潛在的、有價(jià)值的信息，再以最熟悉、最直觀(guān)的形式表現出來(lái)，如：數據統計分析圖表、供水模型、管網(wǎng)壓力模型、水質(zhì)模型、產(chǎn)銷(xiāo)差分析、成本費用分析等。在此階段應健全信息管理體系，強化信息管理部門(mén)的職能，利用大數據，監控企業(yè)運營(yíng)管理的各種指標，為科學(xué)決策提供支持。

時(shí)間：2018-10-16