杭州山科智能科技:智慧水务一体化管理平台

产品技术名称3：智慧水务一体化管理平台

1、产品技术适用范围与目标客户

智慧水务一体化管理平台面向水务企业和水司单位。

2、产品技术概述

（1）智慧水务一体化管理平台的概念

智慧水务指通过信息化技术方法获得、处理并公开城市水务信息，从而有效地管理城市的供水、用水、耗水、排水、污水收集处理、再生水综合利用等过程，是智慧城市的重要组成。总体来说，智慧水务是一个具备数据采集—模型计算与大数据分析—决策执行能力的系统。它可以为水务企业和水司单位提供更全面的感知，更主动的服务，更科学的决策，更自动的控制以及更及时的应对。

通过智慧水务一体化管理平台的总体规划实施，目标实现“智慧推进水务建设发展”的总体目标。具体实现为城市供水保障和供水漏损控制两个部分。

（2）智慧水务总体架构

感知层：包括布设的各类前端感知设备，实现数据的采集，包括水表、流量计、水压监控设备、水位控制仪、水质监测设备、水温监测、水位监测、视频监控设备等各类监测、探测设施等。

基础设施服务层：主要包括各种信息系资源，各类软硬件平台及相应的技术支撑，为整个系统的运行维护提供最基础的支持。

数据中心：包括数据资源中心，实现空间数据、关系型业务数据、各类实时数据、模型数据、元数据、配置数据等统一建模与数据管理，包括实时数据总线与共享交换平台，实现数据的采集、接入、以及数据在系统内以及系统与系统之间的流转，做到“数入一库、数出一门”，充分融合水司的数据资产，进行统一管理，打破与消除“信息孤岛”。

平台层：智慧水务技术支撑体系，包括：数据共享交换平台、分布式实时数据总线、高性能并行计算框架、供排水水力模型应用开发框架、工作流、报表、统一身份认证、GIS平台、移动应用开发框架、水力建模平台、大数据分析引擎等。

应用层：主要是构建公司各职能处室的综合业务应用系统和服务平台，在该层次中各类业务应用系统主要体现整体运营的业务内容，他们将是业务逻辑的接口，实现业务流程的控制及运营监控中心各项管理与服务功能的工具平台和统一使用的窗口。

展现层：系统面向用户的操作界面，用户可基于局域网和互联网通过PC、移动终端、浏览器的形式访问系统。

3、关键技术及创新内容

智慧水务供水平台以水务企业的战略发展目标为中心，整合云计算、大数据、GIS地理信息、物联网技术，实现水厂、水压、水量、水质、能耗及二次供水设备的实时感知和城域化汇集管理，将水厂、供水管网以及供水社区的基础性设施进行有效连接，通过供水数据建模分析、管网空间分析、水力学模型，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，并做出相应的处理结果辅助决策建议，以更加“智慧”的方式辅助水务企业进行管理和运维，从而形成现代化的智慧化供水系统，保证可靠供水，降低产销差，提升运营管控能力，实现供水管理各个系统与领域之间的信息资源共享、经济效益和社会效益的不断增长，推进供水管理改革。智慧水务供水平台构建步骤如下：

（1）供水管网水力仿真模拟算法技术

供水系统是城市的重要基础设施，在城市经济建设中发挥着重要的作用。近年来，随着城镇化的发展，城市规模不断的扩大和生活水平的日益提高，城市供水管网系统越来越庞大。如何应对社会的发展，更好地服务于社会，作为城市供水系统的重要组成部分，供水管网的运行管理和安全调度将面临着更高要求和严峻考验。

在传统的供水管网运行中，管网的改扩建和运行调度凭借简单的数据计算完成，甚至仅凭个人的经验决策，导致供水管网不能进行科学地、高效地、安全地管理和运行，严重地制约了供水企业的经济效益和科学技术进步水平。

随着信息技术发展，应用计算机进行供水管网建模已经越来越普及，越来越多的城市将供水管网模型应用于城市发展规划、城市智能化调度中。应用供水管网模型对城市供水管网的规划、设计、管理和调度运行实现科学化、信息化、智能化，提高供水企业整体水平和服务质量，这是供水企业发展的必然趋势，是科学管理的必然选择。

在线管网模型系统是集GIS系统、在线监测系统与给水管网模拟模型紧密集成的给水管网数字化管理工具。建成后主要作用包括：

   1.管线拓扑结构变更方案的评估

   2.在线模型计算和实时校验

   3.能够进行管网运行现状评估，并提供预警分析（如流速过高、流速过低、压力不足区域等），输出相关图表及报告。

  4. 能够对不同用水工况进行水力计算（如最高时、平均时、节假日、事故时、消防时等）。

   5.能够对供水突发事件进行分析和情景模拟（如爆管、水厂停电、水源污染等），并提供应急调度方案。

   6.能够对施工方案进行分析和情景模拟（如泵站检修、管网冲洗、停水接拢等），并提供调度方案。

   7.能够对单位时段内总供水量与该时段内用水模式计算得到的总用水量的差值曲线进行分析。

  8. 特定工况的快速模拟功能

  9. 为爆管监控提供技术支撑

（2）物联网设备数据监测分析技术

物联网设备数据监测是供水生产管理调度总体解决方案的具体实现，它将城市供水生产监控、调度、数据分析模型和业务管理统一到一个综合性的系统平台，实现了供水全过程生产运行数据采集存储、运行情况可视化展示、调度分析决策、业务过程管理、异常检测预警及运行能效分析和报表管理等内容，为全面提升调度管理水平，将以传统经验调度和数据调度为中心向以智能优化调度管理为中心的延伸、扩展，也是工作方式的根本性转变和提升，是调度管理科学化、规范化、流程化、精细化、电子化、网络化和动态化的重要方式。

我司物联网设备监控系统基于分布式实时数据总线，提供高性能的数据接入与处理，从采样点数量以及采样频率两个方面考虑，满足今后5-10年数据指数级增长带来的系统压力的处理能力，系统支持各种统计分析功能，能实现相应智能分析，自动生成监测数据的汇总报表和统计报表；自动生成各项数据的实时曲线、历史曲线、柱状图、饼图等分析图表；系统提供方便的监测数据导入、导出和打印功能。

（3）供水管网分区计量（DMA）

管网漏损率是管网漏损管控工作中的重要指标之一，也是衡量供水企业经营管理水平的重要标志。我司研发的供水管网分区计量系统是根据国际水协(IWA)管网漏损控制策略和DMA管理方法进行研发，为国内供水企业量身定制的漏损数据分析与决策支持的软件。它是以管网GIS、大数据分析为依托，应用多种漏损计算方法，对计量分区和DMA进行管理，以及对区域漏损水量、区域产销差水量的计量。从不同空间尺度、不同时间尺度全面分析管网和各级分区的漏损和产销差现状，识别漏损、产销差的主要影响。

漏损管控基本原则：

1）规划引领，分布实施。发挥城镇供水设施建设相关规划的引领作用，合理规划管网分区和设施布局，科学分解管网漏损管控目标，指导管网分区计量项目建设。系统层层推进，分布实施，逐步实现供水管网区域化、层级化和精细化管理。

2）因地制宜，构建体系。结合旧城改造、老旧小区改造、棚户区改造和二次供水设施改造等，因地制宜，科学制定管网分区计量管理实施方案，与管网建设和改造同步设计、同步实施。统筹水量计量与水压调控、水质安全与设施管理、管网运行与营业收费管理，构建管网漏损管控体系。

3）落实责任，强化监管。以国务院“水十条”为依据，落实管网漏损控制目标的责任主体，加强对漏损控制的指导和监管，积极推行管网分区计量管理，强化部门协作，建立激励机制，鼓励多渠道融资，强化监督考核。

4）长效管理，注重实效。建立精准、高效、安全的管网控漏长效管理机制，将管网分区计量与收费管理相结合，实行供水管网分级分区管理，科学分析漏损构成和空间分布，合理采取检漏控漏措施，有效降低管网漏损。

（4）供水管网噪音监测分析技术

供水管网噪音监测技术是利用高频噪音监测设备通过监测管网漏损区域、鉴别管网潜在的漏水区域、监测管网漏水的产生过程变化，及时消除管网可能发生爆管隐患。其核心优势是：一旦发现区域有漏失，该设备能够辅助检漏人员快速定位漏点的位置，通过采集供水管网的夜间噪音信息，并通过NB-Iot传输技术每日定时将数据传输回服务器端并进行管网漏损渗漏情况分析，并给出相关渗漏预警状态，实现管网渗漏爆管的预警。

系统通过吸附在阀门、消防栓或者管道上的噪音监测设备，将水流通过管网产生的声波值转化为数值远传回系统进行分析，通过声波数值的大小以及相关的干扰因素特征判定管网是否存在渗漏爆管，对渗漏点或者爆管点的进行相关定位，辅助水司听漏检漏工作，提升听漏检漏效率，降低管网产销差，实现爆管提前预警功能。

（5）管网GIS综合应用数据集成技术

构建智慧水务供水平台GIS一张图，实现对管网设备地理信息、实时监控（SCADA）、等进行一站式管理、维护、扩展与接入，并利用丰富的图表分析工具对各类数据进行集成显示与分析，充分发挥地理信息系统与实时监测、业务处理等在空间与时间维度上的结合与联动，最大限度支持水务全方位、多维度、一站式的系统使用需求。GIS一张图可以显示出整个管网的运行状态，实时显示管段中各点的流速、压力、自由水头、余氯，泵站的运行情况，各个监测点的数据及地理信息位置，24小时管网的供水量折线统计图，一目了然整个管网的运行状况。

支持以一张图方式把在线监测数据和调度业务相关数据以图层的方式叠加到地图上进行业务数据的展示。

1）水厂进出水一张图：包括取水泵站、水厂进出水泵站进出口压力、流量、水厂开停车次以及水质等信息。

2）管网调度一张图：包括管线上重要监测点压力、流量、水质等信息，形成压力一张图、流量一张图、水质一张图、突发事件一张图。

4、产品技术节能环保效果

（1）实现供水管网漏损数字化、智能化、精细化管理。通过DMA分区计量实现管网网格化的精细管理模式，确定出规模较小不同区域的各自漏损程度，提高漏损控制措施实施的针对性，同时可对新漏点的产生实现监控，并结合压力管理手段实现有效的全局的漏损控制，同时优化供水调度，实现节能降耗，减少供水风险。并通过制定对应的日常管理制度，业务流程固定化，巩固漏控效果，提高管理水平。

（2）实现科学合理调度。改变过去传统方法，智慧水务一体化管控平台让管网调度更科学更高效。利用各区域的供水和用水情况，根据管网水力模行的仿真模拟技术，对用水量进行预测，产生优化调度方案，辅助调度人员决策采用何种优化调度方案，保障用户用水。

（3）促使水务集团运营管理数字化、智能化、规范化。采用数据采集、传输等传感设备在线监测水务系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门设施，形成“水务物联网”。通过智慧水务一体化管理平台将海量数据进行及时分析与处理，通过对各类关键数据的实时监视和智能分析，再提供分类、分级预警，且利用短信、光、警报声等通知相关负责人，同时给予相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务运营系统的整个生产、管理和服务流程，使之更加数字化、智能化、规范化，从而达到“智慧”的状态。

5、应用案例

案例1：在线水泵辅助调度实例

背景：目前地区供水管网共有7个水厂同时供水，其中任何一个水厂的调度发生改变均会对其他水厂产生影响，单独依靠经验决策具有很大的不确定性。

实例：西村水厂增加启动一台水泵，系统在10s中内分析出水泵启动后西村水厂增加流量1059m3/h，同时引起石门水厂、南洲水厂分别减少479 m3/h和300 m3/h的流量，管网中心区的压力普遍增加0.5～0.7m水头。调度员可以直接了解水泵启闭后的管网运行状态，避免了靠经验决策中的不确定性，增强了调度员的调度信心，成为了调度员的有力助手。

案例2：漏失控制实例

1）红棉苑小区，原漏损超过35%，通过压力和计量管理，6个月降到26%。

2）试验：采用隔日夜间（凌晨2:00-6:00）压力下调方式（能够自然剔除掉节假日、天气等因素对供水量的影响），分析降压对供水量的影响，分析结果如下表所示，可见，通过压力控制，每日可平均节省供水45146吨。（注：进行压力控制的日期称为低压日，不进行压力控制的称为高压日）。

案例3：水力模型用于工程建设

北部花都供水，在用水十分紧张的情况下，需要从南部进行调水，且实施周期只有3个月，无法进行管网工程建设，通过水力模型进行各项工况模拟分析，利用供水管网阀门开闭调节实现管网定向调配水，有效解决了供水问题，并避免了实际工程建设。

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技术持有单位简介

杭州山科智能科技股份有限公司成立于1999年。在全体山科人的努力下，在客户和合作伙伴的支持下，始终保持稳健的发展势态，2020年9月28日在深交所创业板成功上市（股票代码300897）。

山科智能一直以国家发展规划为导向，紧紧围绕“工业互联网+智能传感器及软件”这一技术路线，结合水务企业在水务安全、节能减排、惠民服务、提质增效等方面的内在需求，发挥在智能传感器、智能终端、平台软件等技术产品优势，出色研制出各类稳定成熟的智慧水务产品，得到水务企业的广泛认可。已与首创水务、中国水务、粤海水务、北京自来水、上海城投水务、深圳水务、中法水务和威立雅集团等全国700多家水务企业成为长期优质的合作伙伴。

近年来，山科智能不断深耕水行业，为达成“领引智慧水务新方向”的使命而不断努力，在智慧供水产品上已处于领先地位。作为上市企业，响应国家十四五规划的号召，山科智能于21年、22年成立了杭州山海链智能科技有限公司和智慧水利事业部，将服务逐步拓展至制水、污水、水利等多个版块。