淺談智慧水務配電能效係統在城市供水中的應用

hth下载地址 陳聰

　摘 要：隨著城市化進程不斷加快，對城市供水質量也提出了更高的要求。智慧水務係統是一種比較先進的城市供水管理係統，將其運用到城市供水係統管理中，對提高城市供水的管理能力及保障用水安全能力具有至關(guan) 重要的作用。基於(yu) 此，本文就智慧水務係統在城市供水中的應用展開具體(ti) 分析與(yu) 討論。

　　關(guan) 鍵詞：智慧水務係統；城市供水

　　智慧水務係統的運行主要是依賴雲(yun) 計算技術、物聯網技術及傳(chuan) 感器技術等眾(zhong) 多的現代化技術手段。隨著人們(men) 生活水平的不斷提高，對城市用水的質量也提出了更高的要求。而不斷地將智慧水務係統運用到城市供水係統中，不僅(jin) 可以有效緩解城市供水壓力，而且還能在一定程度上完善整個(ge) 城市供水係統的使用功能，從(cong) 而保證居民的用水安全。

1 智慧水務係統的概念

　　智慧水務係統主要是在物聯網技術、雲(yun) 計算技術及射頻識別技術的基礎上建立的一種新型水務管理係統，其不僅(jin) 可以有效提高整個(ge) 城市水務管理活動的開展效率，而且還能緩解城市用水壓力。此外，城市智慧水務係統中還包含有大量的數據信息，這能為(wei) 城市相關(guan) 水務工作的展開奠定良好的基礎。智慧水務係統管理網絡的複雜性，在一定程度上為(wei) 相關(guan) 水務管理部門提供了更具有針對性的數據資料，這不僅(jin) 可以有效促進相關(guan) 水務工作的有序展開，而且還能帶動整個(ge) 水務部門的穩定發展。

2 城市智慧水務係統的建設路徑

　　2.1 智慧水務的總體(ti) 框架

　　城市智慧水務係統的總體(ti) 框架主要由應用層及用戶層兩(liang) 部分組成。其中，用戶層主要由管理人員、業(ye) 務人員及公眾(zhong) 人員組成，其能有效實現信息的自動采集，從(cong) 而不斷完成相應的集成管理目標［1］ 。此外，智慧水務係統的建立還有效拉近了水務部門與(yu) 其他部門之間的關(guan) 係，且縮短了與(yu) 大眾(zhong) 之間的距離，這能幫助水務部門及時了解大眾(zhong) 需求，從(cong) 而有效提高整個(ge) 水務工作的開展效率。智慧水務係統中的應用層能實現水務業(ye) 務方麵的集成化管理，從(cong) 而不斷提高整個(ge) 水務工作開展的科學性及合理性。水務方麵的管理工作主要包括：水工安全管理、水生態管理、城市供排水管理及防汛減災管理等幾方麵。因此，在建設城市智慧水務係統時，應綜合考慮城市發展的各個(ge) 方麵，使智慧水務係統為(wei) 相關(guan) 水務工作的展開提供服務。

　　2.2 信息采集傳(chuan) 輸層

　　智慧水務係統信息采集傳(chuan) 輸層主要運用物聯網技術，而物聯網主要是在互聯網基礎上建立起來的。物聯網主要是指物物都能相連的網路。智慧水務係統的物聯網技術借助網絡設備、數采模塊及現場儀(yi) 表等實現對城市水資源信息的實時監測，以保障整個(ge) 城市水資源使用的安全性。此外，隨著科學技術的不斷發展及互聯網技術的不斷更新，物聯網領域不斷拓展，在一定程度上帶動了整個(ge) 城市朝著更加高效化及信息化的方向發展。

　　2.3 數據層

　　數據層是整個(ge) 智慧水務係統的核心，其包含大量的數據信息，也是整個(ge) 智慧水務係統的主要信息來源。為(wei) 了有效提高智慧水務係統的使用效果，相關(guan) 人員應首先建立較為(wei) 完整的數據庫及基礎設施，以促進數據層的資源整合，為(wei) 相關(guan) 業(ye) 務應用活動的開展提供一定的數據支持。此外，隨著城市化發展進程的不斷加快及人們(men) 生活水平的不斷提高，未來智慧水務係統的發展將朝著對水務業(ye) 務方麵進行數據挖掘的方向發展，這樣才能完善整個(ge) 智慧水務係統，從(cong) 而為(wei) 人們(men) 的用水提供便利。

　　2.4門戶層

　　城市智慧水務係統的門戶層主要包括行業(ye) 門戶與(yu) 公共信息門戶兩(liang) 種。其中，管理人員主要負責對內(nei) 部門戶進行維修，而業(ye) 務人員可以通過行業(ye) 門戶實現與(yu) 其他業(ye) 務人員之間的溝通與(yu) 交流，這能有效促進相關(guan) 水務工作的有序展開，從(cong) 而不斷提高智慧水務係統的服務水平。此外，公共信息門戶的建立，可以為(wei) 城市用戶的谘詢提供一條信息渠道，幫助用戶及時獲取水務管理方麵的信息，從(cong) 而促使公眾(zhong) 積極參與(yu) 到水務建設中來，進而有效提高整個(ge) 水務工作開展的公開性、透明性與(yu) 有效性。

　　2.5數據管理平台

　　建立數據管理平台的主要目的是有效整理與(yu) 存儲(chu) 係統中的數據信息，這樣不僅(jin) 可以有效促進相關(guan) 水務工作的有序展開，而且還能為(wei) 其他部門提供數據支持。其中，數據管理平台對數據進行整合的作用主要表現在兩(liang) 方麵：第一，通過數據管理平台對數據進行整合，可以保證整個(ge) 數據的存儲(chu) 完整性，並能及時將數據進行備份與(yu) 存儲(chu) ，從(cong) 而有效提高數據存儲(chu) 的安全性；第二，通過數據管理平台的數據整合，能有效實現數據集約化管理，從(cong) 而不斷節約存儲(chu) 空間，降低數據存儲(chu) 成本。因此，數據管理平台的建立對有效提高數據存儲(chu) 的安全性及促進相關(guan) 水務工作的開展都具有至關(guan) 重要的作用。

3 智慧水務係統在城市供水中的實際應用

　　城市智慧水務係統的建立，不僅(jin) 可以實現對資源的有效整合，而且還能有效促進城市的快速穩定發展。接下來，筆者就對智慧水務係統在城市供水中的實際應用展開具體(ti) 分析。

　　3.1 建立供水管理智慧服務平台

　　為(wei) 了有效促進智慧水務係統在城市供水係統中的有效應用，應利用數字化技術、網絡技術等建立供水管理智慧服務平台，以促進數字化供水體(ti) 係的建立，從(cong) 而實現資源信息共享及視頻監控功能。此外，數字化供水體(ti) 係的建立還能為(wei) 相關(guan) 人員的業(ye) 務活動辦理提供便利，從(cong) 而提高水務工作的開展效率。在建立供水管理智慧服務平台時，還應結合人們(men) 的實際生活需求，使水務工作的開展能更加便民化、人性化，以為(wei) 人們(men) 的用水提供更加便利的服務［2］。

　　3.2 信息資源係統的建立

信息資源係統也是影響城市智慧水務係統使用質量的關(guan) 鍵因素。隨著我國城市化建設進程不斷加快，相關(guan) 部門加大了對水務係統的資金投入與(yu) 管理力度，但是，其大多都集中在工程項目的建設方麵，對信息係統建設方麵的投入卻很少，影響了整個(ge) 智慧水務係統的使用效率。因此，我們(men) 應不斷建立信息資源係統，有效促進城市水務工作的高效展開，從(cong) 而為(wei) 用戶提供更加便利化的服務。

4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

4.1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。

4.2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。

4.3平台拓撲圖

4.4平台子係統

4.4.1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。

4.4.2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。

4.4.3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) 。

4.4.4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/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。

4.4.5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。

4.4.6電氣安全

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。

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。

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。

4.4.7 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。

4.4.8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。

4.4.9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,保障正常生產(chan) 。

5 相關(guan) 平台部署硬件選型清單

6結語

　　將智慧水務係統運用到城市供水係統中，對有效提高城市用水質量及不斷促進城市的可持續發展具有至關(guan) 重要的作用。因此，我們(men) 應首先認識與(yu) 了解智慧水務係統的概念，進而從(cong) 智慧水務的總體(ti) 框架、信息采集傳(chuan) 輸層、數據層、門戶層及數據管理平台等方麵不斷完善城市智慧水務係統，並將其運用到城市供水係統中，以促進城市水務工作高效開展，為(wei) 人們(men) 使用生活用水提供更加便利化的服務，不斷提高人們(men) 的用水安全性。

參考文獻：

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