產品技術名稱3：智慧水務一體化管理平臺

1、產品技術適用范圍與目標客戶

智慧水務一體化管理平臺面向水務企業和水司單位。

2、產品技術概述

（1）智慧水務一體化管理平臺的概念

智慧水務指通過信息化技術方法獲得、處理并公開城市水務信息，從而有效地管理城市的供水、用水、耗水、排水、污水收集處理、再生水綜合利用等過程，是智慧城市的重要組成。總體來說，智慧水務是一個具備數據采集—模型計算與大數據分析—決策執行能力的系統。它可以為水務企業和水司單位提供更全面的感知，更主動的服務，更科學的決策，更自動的控制以及更及時的應對。

通過智慧水務一體化管理平臺的總體規劃實施，目標實現“智慧推進水務建設發展”的總體目標。具體實現為城市供水保障和供水漏損控制兩個部分。

（2）智慧水務總體架構

感知層：包括布設的各類前端感知設備，實現數據的采集，包括水表、流量計、水壓監控設備、水位控制儀、水質監測設備、水溫監測、水位監測、視頻監控設備等各類監測、探測設施等。

基礎設施服務層：主要包括各種信息系資源，各類軟硬件平臺及相應的技術支撐，為整個系統的運行維護提供最基礎的支持。

數據中心：包括數據資源中心，實現空間數據、關系型業務數據、各類實時數據、模型數據、元數據、配置數據等統一建模與數據管理，包括實時數據總線與共享交換平臺，實現數據的采集、接入、以及數據在系統內以及系統與系統之間的流轉，做到“數入一庫、數出一門”，充分融合水司的數據資產，進行統一管理，打破與消除“信息孤島”。

平臺層：智慧水務技術支撐體系，包括：數據共享交換平臺、分布式實時數據總線、高性能并行計算框架、供排水水力模型應用開發框架、工作流、報表、統一身份認證、GIS平臺、移動應用開發框架、水力建模平臺、大數據分析引擎等。

應用層：主要是構建公司各職能處室的綜合業務應用系統和服務平臺，在該層次中各類業務應用系統主要體現整體運營的業務內容，他們將是業務邏輯的接口，實現業務流程的控制及運營監控中心各項管理與服務功能的工具平臺和統一使用的窗口。

展現層：系統面向用戶的操作界面，用戶可基于局域網和互聯網通過PC、移動終端、瀏覽器的形式訪問系統。

3、關鍵技術及創新內容

智慧水務供水平臺以水務企業的戰略發展目標為中心，整合云計算、大數據、GIS地理信息、物聯網技術，實現水廠、水壓、水量、水質、能耗及二次供水設備的實時感知和城域化匯集管理，將水廠、供水管網以及供水社區的基礎性設施進行有效連接，通過供水數據建模分析、管網空間分析、水力學模型，以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生產、管理和服務流程，并做出相應的處理結果輔助決策建議，以更加“智慧”的方式輔助水務企業進行管理和運維，從而形成現代化的智慧化供水系統，保證可靠供水，降低產銷差，提升運營管控能力，實現供水管理各個系統與領域之間的信息資源共享、經濟效益和社會效益的不斷增長，推進供水管理改革。智慧水務供水平臺構建步驟如下：

（1）供水管網水力仿真模擬算法技術

供水系統是城市的重要基礎設施，在城市經濟建設中發揮著重要的作用。近年來，隨著城鎮化的發展，城市規模不斷的擴大和生活水平的日益提高，城市供水管網系統越來越龐大。如何應對社會的發展，更好地服務于社會，作為城市供水系統的重要組成部分，供水管網的運行管理和安全調度將面臨著更高要求和嚴峻考驗。

在傳統的供水管網運行中，管網的改擴建和運行調度憑借簡單的數據計算完成，甚至僅憑個人的經驗決策，導致供水管網不能進行科學地、高效地、安全地管理和運行，嚴重地制約了供水企業的經濟效益和科學技術進步水平。

隨著信息技術發展，應用計算機進行供水管網建模已經越來越普及，越來越多的城市將供水管網模型應用于城市發展規劃、城市智能化調度中。應用供水管網模型對城市供水管網的規劃、設計、管理和調度運行實現科學化、信息化、智能化，提高供水企業整體水平和服務質量，這是供水企業發展的必然趨勢，是科學管理的必然選擇。

在線管網模型系統是集GIS系統、在線監測系統與給水管網模擬模型緊密集成的給水管網數字化管理工具。建成后主要作用包括：

?   1.管線拓撲結構變更方案的評估

?   2.在線模型計算和實時校驗

?   3.能夠進行管網運行現狀評估，并提供預警分析（如流速過高、流速過低、壓力不足區域等），輸出相關圖表及報告。

?  4. 能夠對不同用水工況進行水力計算（如最高時、平均時、節假日、事故時、消防時等）。

?   5.能夠對供水突發事件進行分析和情景模擬（如爆管、水廠停電、水源污染等），并提供應急調度方案。

?   6.能夠對施工方案進行分析和情景模擬（如泵站檢修、管網沖洗、停水接攏等），并提供調度方案。

?   7.能夠對單位時段內總供水量與該時段內用水模式計算得到的總用水量的差值曲線進行分析。

?  8. 特定工況的快速模擬功能

?  9. 為爆管監控提供技術支撐

（2）物聯網設備數據監測分析技術

物聯網設備數據監測是供水生產管理調度總體解決方案的具體實現，它將城市供水生產監控、調度、數據分析模型和業務管理統一到一個綜合性的系統平臺，實現了供水全過程生產運行數據采集存儲、運行情況可視化展示、調度分析決策、業務過程管理、異常檢測預警及運行能效分析和報表管理等內容，為全面提升調度管理水平，將以傳統經驗調度和數據調度為中心向以智能優化調度管理為中心的延伸、擴展，也是工作方式的根本性轉變和提升，是調度管理科學化、規范化、流程化、精細化、電子化、網絡化和動態化的重要方式。

我司物聯網設備監控系統基于分布式實時數據總線，提供高性能的數據接入與處理，從采樣點數量以及采樣頻率兩個方面考慮，滿足今后5-10年數據指數級增長帶來的系統壓力的處理能力，系統支持各種統計分析功能，能實現相應智能分析，自動生成監測數據的匯總報表和統計報表；自動生成各項數據的實時曲線、歷史曲線、柱狀圖、餅圖等分析圖表；系統提供方便的監測數據導入、導出和打印功能。

（3）供水管網分區計量（DMA）

管網漏損率是管網漏損管控工作中的重要指標之一，也是衡量供水企業經營管理水平的重要標志。我司研發的供水管網分區計量系統是根據國際水協(IWA)管網漏損控制策略和DMA管理方法進行研發，為國內供水企業量身定制的漏損數據分析與決策支持的軟件。它是以管網GIS、大數據分析為依托，應用多種漏損計算方法，對計量分區和DMA進行管理，以及對區域漏損水量、區域產銷差水量的計量。從不同空間尺度、不同時間尺度全面分析管網和各級分區的漏損和產銷差現狀，識別漏損、產銷差的主要影響。

漏損管控基本原則：

1）規劃引領，分布實施。發揮城鎮供水設施建設相關規劃的引領作用，合理規劃管網分區和設施布局，科學分解管網漏損管控目標，指導管網分區計量項目建設。系統層層推進，分布實施，逐步實現供水管網區域化、層級化和精細化管理。

2）因地制宜，構建體系。結合舊城改造、老舊小區改造、棚戶區改造和二次供水設施改造等，因地制宜，科學制定管網分區計量管理實施方案，與管網建設和改造同步設計、同步實施。統籌水量計量與水壓調控、水質安全與設施管理、管網運行與營業收費管理，構建管網漏損管控體系。

3）落實責任，強化監管。以國務院“水十條”為依據，落實管網漏損控制目標的責任主體，加強對漏損控制的指導和監管，積極推行管網分區計量管理，強化部門協作，建立激勵機制，鼓勵多渠道融資，強化監督考核。

4）長效管理，注重實效。建立精準、高效、安全的管網控漏長效管理機制，將管網分區計量與收費管理相結合，實行供水管網分級分區管理，科學分析漏損構成和空間分布，合理采取檢漏控漏措施，有效降低管網漏損。

（4）供水管網噪音監測分析技術

供水管網噪音監測技術是利用高頻噪音監測設備通過監測管網漏損區域、鑒別管網潛在的漏水區域、監測管網漏水的產生過程變化，及時消除管網可能發生爆管隱患。其核心優勢是：一旦發現區域有漏失，該設備能夠輔助檢漏人員快速定位漏點的位置，通過采集供水管網的夜間噪音信息，并通過NB-Iot傳輸技術每日定時將數據傳輸回服務器端并進行管網漏損滲漏情況分析，并給出相關滲漏預警狀態，實現管網滲漏爆管的預警。

系統通過吸附在閥門、消防栓或者管道上的噪音監測設備，將水流通過管網產生的聲波值轉化為數值遠傳回系統進行分析，通過聲波數值的大小以及相關的干擾因素特征判定管網是否存在滲漏爆管，對滲漏點或者爆管點的進行相關定位，輔助水司聽漏檢漏工作，提升聽漏檢漏效率，降低管網產銷差，實現爆管提前預警功能。

（5）管網GIS綜合應用數據集成技術

構建智慧水務供水平臺GIS一張圖，實現對管網設備地理信息、實時監控（SCADA）、等進行一站式管理、維護、擴展與接入，并利用豐富的圖表分析工具對各類數據進行集成顯示與分析，充分發揮地理信息系統與實時監測、業務處理等在空間與時間維度上的結合與聯動，最大限度支持水務全方位、多維度、一站式的系統使用需求。GIS一張圖可以顯示出整個管網的運行狀態，實時顯示管段中各點的流速、壓力、自由水頭、余氯，泵站的運行情況，各個監測點的數據及地理信息位置，24小時管網的供水量折線統計圖，一目了然整個管網的運行狀況。

支持以一張圖方式把在線監測數據和調度業務相關數據以圖層的方式疊加到地圖上進行業務數據的展示。

1）水廠進出水一張圖：包括取水泵站、水廠進出水泵站進出口壓力、流量、水廠開停車次以及水質等信息。

2）管網調度一張圖：包括管線上重要監測點壓力、流量、水質等信息，形成壓力一張圖、流量一張圖、水質一張圖、突發事件一張圖。

4、產品技術節能環保效果

（1）實現供水管網漏損數字化、智能化、精細化管理。通過DMA分區計量實現管網網格化的精細管理模式，確定出規模較小不同區域的各自漏損程度，提高漏損控制措施實施的針對性，同時可對新漏點的產生實現監控，并結合壓力管理手段實現有效的全局的漏損控制，同時優化供水調度，實現節能降耗，減少供水風險。并通過制定對應的日常管理制度，業務流程固定化，鞏固漏控效果，提高管理水平。

（2）實現科學合理調度。改變過去傳統方法，智慧水務一體化管控平臺讓管網調度更科學更高效。利用各區域的供水和用水情況，根據管網水力模行的仿真模擬技術，對用水量進行預測，產生優化調度方案，輔助調度人員決策采用何種優化調度方案，保障用戶用水。

（3）促使水務集團運營管理數字化、智能化、規范化。采用數據采集、傳輸等傳感設備在線監測水務系統的運行狀態，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門設施，形成“水務物聯網”。通過智慧水務一體化管理平臺將海量數據進行及時分析與處理，通過對各類關鍵數據的實時監視和智能分析，再提供分類、分級預警，且利用短信、光、警報聲等通知相關負責人，同時給予相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理水務運營系統的整個生產、管理和服務流程，使之更加數字化、智能化、規范化，從而達到“智慧”的狀態。

5、應用案例

案例1：在線水泵輔助調度實例

背景：目前地區供水管網共有7個水廠同時供水，其中任何一個水廠的調度發生改變均會對其他水廠產生影響，單獨依靠經驗決策具有很大的不確定性。

實例：西村水廠增加啟動一臺水泵，系統在10s中內分析出水泵啟動后西村水廠增加流量1059m3/h，同時引起石門水廠、南洲水廠分別減少479 m3/h和300 m3/h的流量，管網中心區的壓力普遍增加0.5～0.7m水頭。調度員可以直接了解水泵啟閉后的管網運行狀態，避免了靠經驗決策中的不確定性，增強了調度員的調度信心，成為了調度員的有力助手。

案例2：漏失控制實例

1）紅棉苑小區，原漏損超過35%，通過壓力和計量管理，6個月降到26%。

2）試驗：采用隔日夜間（凌晨2:00-6:00）壓力下調方式（能夠自然剔除掉節假日、天氣等因素對供水量的影響），分析降壓對供水量的影響，分析結果如下表所示，可見，通過壓力控制，每日可平均節省供水45146噸。（注：進行壓力控制的日期稱為低壓日，不進行壓力控制的稱為高壓日）。

案例3：水力模型用于工程建設

北部花都供水，在用水十分緊張的情況下，需要從南部進行調水，且實施周期只有3個月，無法進行管網工程建設，通過水力模型進行各項工況模擬分析，利用供水管網閥門開閉調節實現管網定向調配水，有效解決了供水問題，并避免了實際工程建設。

杭州山科智能科技股份有限公司

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技術持有單位簡介

杭州山科智能科技股份有限公司成立于1999年。在全體山科人的努力下，在客戶和合作伙伴的支持下，始終保持穩健的發展勢態，2020年9月28日在深交所創業板成功上市（股票代碼300897）。

山科智能一直以國家發展規劃為導向，緊緊圍繞“工業互聯網+智能傳感器及軟件”這一技術路線，結合水務企業在水務安全、節能減排、惠民服務、提質增效等方面的內在需求，發揮在智能傳感器、智能終端、平臺軟件等技術產品優勢，出色研制出各類穩定成熟的智慧水務產品，得到水務企業的廣泛認可。已與首創水務、中國水務、粵海水務、北京自來水、上海城投水務、深圳水務、中法水務和威立雅集團等全國700多家水務企業成為長期優質的合作伙伴。

近年來，山科智能不斷深耕水行業，為達成“領引智慧水務新方向”的使命而不斷努力，在智慧供水產品上已處于領先地位。作為上市企業，響應國家十四五規劃的號召，山科智能于21年、22年成立了杭州山海鏈智能科技有限公司和智慧水利事業部，將服務逐步拓展至制水、污水、水利等多個版塊。