淺析智慧水務配電能效平台在傳統供水中的影響

hth下载地址 陳聰

摘要：自動化控製技術在供水領域被廣泛使用，主要控製流量、壓力等參數，未來需要實現供水業(ye) 務的全過程、全係統控製。智慧水務以大數據、雲(yun) 計算、物聯網及以太網為(wei) 核心支撐技術，實現供水係統的智能化控製和管理。文章將智慧水務與(yu) 傳(chuan) 統供水進行對比，分析智慧水務的應用優(you) 勢，旨在通過智慧水務建設提高供水效能，實現節約水資源、節能降耗的目的。

關(guan) 鍵詞：智慧水務；傳(chuan) 統供水；智能控製

隨著大數據、雲(yun) 計算、物聯網等技術不斷發展，新技術被廣泛應用於(yu) 供水、供電、交通等領域，智慧城市建設進一步展開。生態文明建設過程，需要構建人與(yu) 自然和諧共生的環境，建設節約型社會(hui) 的重要環節之一是節約淡水資源，應合理利用、開發水資源，充分利用數據采集與(yu) 傳(chuan) 送、在線監控、後台分析與(yu) 處理等技術手段對供水係統進行多方位實時感知、分析及處理，對供水係統進行智能化管理。文章介紹智慧水務的概念，將其與(yu) 傳(chuan) 統水務對比，分析智慧水務的應用優(you) 勢，為(wei) 智慧水務的進一步發展提供參考。

1 智慧水務概述

智慧水務將新一代信息技術與(yu) 水務技術深度融合，能夠充分發掘數據價(jia) 值和邏輯關(guan) 係，實現水務業(ye) 務係統的控製智能化、數據資源化、管理準確化、決(jue) 策智慧化，保障水務設施安全運行，使水務業(ye) 務運營更效率、管理更科學、服務更體(ti) 貼。

智慧水務利用數據采集傳(chuan) 輸儀(yi) 、無線網絡等在線設備對供排水係統運行進行實時感知，同時利用可視化方式將管理部門和供排水設施進行有機整合，構成水務物聯網，對相關(guan) 信息進行分析處理，對整個(ge) 水務係統進行智慧化管理。傳(chuan) 統的管網控漏措施具有一定效果，利用工程管理、精細水量分析等措施能夠提高管網運行效率，與(yu) 智能信息係數結合實現信息共享，各環節共同構成係統化的信息決(jue) 策方式，實現合理調配水質、水量和水壓，降低運行成本，提高運行效率以及供水質量，有效管控管漏，推動智慧水務持續發展。智慧水務功能如圖1所示。

圖1智慧水務功能

2 智慧水務係統的作用

智慧供水能夠自動采集水源、輸水管線、泵站、供水管網等單元從(cong) 數據監控開始至終端用戶的用水量等相關(guan) 數據，建立覆蓋全係統的供水調度監測體(ti) 係，結合管網GIS係統、管網水力模型、供水調度管理等係統，形成智能供水調度管理信息平台，實現調度運行的實時監控、供水變化趨勢預測及應對、突發事件預警及應急處置等輔助決(jue) 策功能，實現供水係統綜合自動化管理，提升供水係統智能化管理水平。

2.1水源及泵站運行自動化

水源及泵站自動化控製主要包括過程控製、周界控製、門禁控製。其中，過程控製包括地下水提升泵或地表水取水泵的啟停、蓄水池的高低液位、加壓泵的啟停及出水流量與(yu) 壓力、水處理係統的運行、管網不利點壓力控製等。智慧水務利用流量變送器、壓力變送器、變頻控製器等將設備運行狀態、流量、壓力、電流、電壓等過程控製數據轉換為(wei) 信號傳(chuan) 輸至處理器，實現水源及泵站的本地控製、集中控製和遠程控製。通過電子圍欄、紅外感應報警器、可視監控器、門禁係統等設備，加強水源地、泵站等安全區域的周界、門禁的安防管控，實現本地控製、集中控製和遠程控製。在智慧水務調度平台實現對水源地及泵站的智能化管理。

2.2管網運行可視化

隨著供水管網地理信息係統在智慧水務調度平台上的應用，結合水力仿真模型，利用雷達、無人機等技術手段對供水係統管道埋深走向、管徑大小、閥門及閥門井分布等管道與(yu) 附件實施多方位測量，並對管網所處環境進行測量，建立供水管網的三維空間模型，在管道沿線區域、管網不利點等設置流量、壓力監測點，安裝監視器，或全線安裝分布式光纖管道泄漏檢測係統對管線進行多點段檢漏監測，將監測數據、信號傳(chuan) 輸至智慧水務調度平台，實時監測管網運行狀態，實現供水管網的可視化管理。

2.3計量信息化

對超聲波及電磁流量計等智能計量設備加裝傳(chuan) 感係統、壓力傳(chuan) 感器，實現水源井、泵站、管網、用戶的水量自動化監測、采集與(yu) 計量。水量抄收部門將水量計量設備準確定位、聯網，減少抄表、計量、收費的工作量，用戶利用互聯網、手機APP實時查詢，進行繳費，可以通過階梯量化用水的方式提醒用戶，改變用水習(xi) 慣，達到節約用水效果。

2.4運營智能化

隨著智慧水務係統應用，智慧水務調度平台發揮強大的作用，供水營銷實現智能化。根據供水需求，水務集團在人員相對密集區設立智能化營業(ye) 廳，實行開放式的智能化自助服務。在智慧營業(ye) 廳設置自助繳費機、多功能一體(ti) 式業(ye) 務機等設備，用戶可以利用實名認證實現繳費、修改、查詢、認證、申報等業(ye) 務辦理，營業(ye) 廳設置網絡呼叫設備，用戶可以一鍵應急實現遠程人工服務，隨時報備應急故障，分析供水係統出現的事故隱患，及時處理供水係統運行、營銷等方麵的故障。

3 智慧水務對傳(chuan) 統供水的影響

3.1傳(chuan) 統水務存在的問題

管理模式老化，不能及時掌握管係統運行狀態及變化，管理水平較低；設備手動操作，人工巡視，運行數據留存、查詢不便；網壓力不可控，造成爆管等供水事故；管網監控不到位，管網漏損率高；計量設備多為(wei) 電磁流量計、超聲波流量計、機械水表、磁卡水表等，需要人工現場抄表計量，易造成水量漏計、錯計；抄表不及時、繳費單送達不及時、計時設備校核不及時、計量不準確、窗口服務不到位等，影響傳(chuan) 統水務對外服務的形象；水務調度不能很好地發揮其作用，缺乏整體(ti) 性，數據傳(chuan) 輸、收錄、查詢不連續，不能對供水運行、安防、管理的進行全過程監控，未實現效率管理，準確調控的供水要求。

3.2智慧水務與(yu) 傳(chuan) 統供水的對比

與(yu) 傳(chuan) 統供水相比，智慧水務建立專(zhuan) 用網絡，實現供水係統運行、管理信息化、數字化、可視化，提高供水質量安全和服務水平。

傳(chuan) 統供水與(yu) 智慧供水模式對比如表1所示。

表1傳(chuan) 統供水與(yu) 智慧供水模式對比

3.3智慧水務的優(you) 勢

(1)提升供水係統集約化管理水平。

智慧水務的智能化管理係統取代了傳(chuan) 統供水的人工化管理模式，集成水源、泵站、管網等的運維、供水營銷、決(jue) 策管理等要素，實現數字化、網絡化、集約化管理，提高供水運維管理質量。

(2)提升供水係統信息化管理水平。

智慧水務應用大數據、雲(yun) 計算、物聯網等技術手段，實現了資源、信息共享，扭轉了傳(chuan) 統供水中不同控製目標及業(ye) 務功能獨立運行導致信息不暢的局麵，為(wei) 智慧水務資源、信息的建檔立製提供便利，實現係統運維、供水營銷、決(jue) 策管理等數據的連續性、實效性、長久性，為(wei) 供水行業(ye) 可持續發展提供支撐。

(3)提升供水係統精細化管理水平。

應用GIS地理信息係統能夠實現供水係統的三維動態管理，運用BIM係統實現人員、材料、機械的管理，確保製度嚴(yan) 格、操作規範、資金流動準確。在提高供水係統設備、儀(yi) 器智能化水平的同時，加強高層次的專(zhuan) 業(ye) 技術人才和技術技工的培訓力度，使供水係統運維、管理更加科學，降低管網的漏損率。

(4)提升供水效率化管理水平。

智能客服的應用實現了水費查詢、水表報裝、直飲水售後、水表戶主變更等多個(ge) 無人化服務支撐的業(ye) 務場景；打造真實互動語音體(ti) 驗，支撐水費催收、防澇預警、滿意度回訪等多個(ge) 業(ye) 務場景。通過界麵操作、語音識別、圖形提示等功能，提高供水質量和服務水平，扭轉供水形象，提高民眾(zhong) 的信任度。

4 智慧水務係統的具體(ti) 應用

4.1建立自動化辦公係統

基於(yu) 自動化管理平台，改進日常管理模式，對日常辦公進行數字化管理，采用視頻會(hui) 議、釘釘辦公、即時通信、網絡傳(chuan) 輸等手段，細化公文處理流程，簡化請假手續，減少紙質文件，實現電子化、可視化、簡約化辦公。

4.2建立智慧水務集中調度中心

水務采用地下水為(wei) 水源，設置水源井全過程在線監測(控)點36個(ge) ，泵站加壓泵全過程在線監測 (控)點42個(ge) ，水處理、淨化設備全過程在線監測 (控)係統4套，供水水質在線監測站點6個(ge) ，管網壓力監測點34處，地下通道低窪處洪澇災害監測點4處。目前，智慧水務調度中心實時監控水源井與(yu) 泵站(蓄水池)的水位、水壓和流量數據和水處理與(yu) 淨化係統全過程控製數據、管網所有壓力監測點數據以及地下通道低窪處水位以及配電設備電流、電壓、溫度等數據，實現報警功能，遠程控製供水係統可以實現水源地、泵站無人值守和管網可視化管理，提升供水係統智能化管理水平，確保供水係統運行的安全、可靠、經濟。

4.3建立供水管網可視化三維仿真模擬係統

利用雷達、無人機等技術手段對全區約20km2範圍內(nei) 的供水管網埋深走向、管徑大小、閥門及閥門井分布等數據和管網所處環境實施多方位測量，建立供水管網地理信息係統，實時監測管網運行狀態，實現供水管網的三維空間可視化管理。在輸水主管道上全線安裝分布式光纖管道泄漏檢測係統，對管線進行多點段檢漏監測，將監測數據、信號傳(chuan) 輸至智慧水務調度中心，實現管網漏損智能化預警與(yu) 定位，預防爆管、漏水等事故。

4.4設置閥門井蓋監控係統

結合供水管網地理信息係統，對主路、人口密集區等關(guan) 鍵部位57處閥門井井蓋內(nei) 加裝感應報警器，對井蓋的狀態進行實時監控。井蓋被打開或遭到破壞時，感應器及時報警，準確相應位置，便於(yu) 工作人員及時處置，防止閥門井蓋被打開或井蓋破損造成人員車輛損傷(shang) 。

4.5建立智能抄表計量係統

安裝和改造智能水表約4000塊，實現遠程抄表，完善水費繳費、用水報裝業(ye) 務信息係統功能。建立智能營業(ye) 大廳，在銀行、超市、學校、醫院、商業(ye) 區等人口密集區安裝8套智能終端機，完成網上繳費、用水報裝，線上線下多措並舉(ju) ，提升供水服務質量。用戶可以通過管理平台呼叫係統進行信息反饋，水務公司得到用戶的反饋信息，對係統設備、供水管網進行及時處理。

5 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

1.平台概述

hth下载地址電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行安全可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

2.平台組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、電力監控及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。

3.平台拓撲圖

4.平台子係統

4.1變電站綜合自動化係統及電力監控

對水務配電係統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。

監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

4.2電能質量監測與(yu) 治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電係統中存在大量諧波，通過監測其配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，並配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

4.3電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關(guan) 信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

4.4能耗管理

為(wei) 水務搭建計量體(ti) 係，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guan) 能源的參數集中在一個(ge) 看板中，從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個(ge) 工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中汙水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體(ti) 係要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環比、對標等。通過汙水處理產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在汙水單耗中生成汙水單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析，同時將汙水的單耗與(yu) 行業(ye) /國家/國際指標對標，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

4.5智能照明控製

係統為(wei) 汙水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控製管理方案，支持單控、區域控製、自動控製、感應控製、定時控製、場景控製、調光控製等多種控製方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控製功能，盡量利用自然光照，實現室內(nei) 、廠區照明的智能控製達到安全、節能的目的。

4.6電氣安全

4.6.1電氣火災監測

監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對汙水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

4.6.2消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

4.6.3消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

4.6.4 防火門監控係統

防火門監控係統集中控製其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關(guan) 閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位並保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

4.7 環境監測

汙水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體(ti) 濃度展示和預警，保障汙水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體(ti) 或有害氣體(ti) 濃度超標可自動啟動排風風機或新風係統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

4.8分布式光伏監測

實時監測低壓並網櫃每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關(guan) 狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側(ce) 每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪製上述監測的各個(ge) 參量的曆史數據。

平台結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平麵圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、並網點位置，各個(ge) 屋頂的裝機容量。

4.9工藝仿真監控

平台通過2D、3D方式實時監視粗格柵、汙水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、汙泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、汙水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控製櫃或低壓饋電櫃安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常。

5 相關平台部署硬件選型清單

1.電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控係統

6 結語

隨著水務行業(ye) 不斷向信息化、智能化發展，智慧水務利用大數據、雲(yun) 計算、物聯網等技術手段與(yu) 供水運行模擬仿真係統、GIS地理信息係統等充分結合，實現可視化、智能化運行管理，顯著提升供水能力和水平。智慧水務是智慧城市的重要組成部分，建設智慧水務能夠推動智慧城市建設。

參考文獻

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