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山区村镇智慧给水框架构想

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龙斌张翔杨昌世田杰

摘要：随着我国智慧城市试点城市不断增加，目前，各级水务部门也都积极推动智慧水务建设，但基本上都是人口密集、基础设施较为完善的城区，而人口居住较为分散和山区碎片化地形的村镇，基本没有开展智慧水务建设。随着GPRS/4G/5G、无线通信、云计算等现代技术的飞速发展，实现村镇智慧给水系统成为可能。本文对山区村镇智慧给水框架提出构想，为山区村镇水务发展提供参考。

关键词：智慧给水;山区村镇;框架

中图分类号：TV21-39文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）16-0088-03

Abstract： With the increasing number of pilot cities of smart cities in China， at present， water departments at all levels are actively promoting the construction of smart water services， but they are basically densely populated urban areas with relatively perfect infrastructure， while villages and towns with relatively dispersed population and fragmented terrain in mountainous areas have not carried out the construction of smart water services. With the rapid development of GPRS/4G/5G， wireless communication， cloud computing and other modern technologies， it is possible to realize intelligent water supply system in villages and towns. In this paper， the idea of intelligent water supply framework for mountain villages and towns was put forward， which could provide reference for the development of water affairs in mountain villages and towns.

Keywords： intelligent water supply;mountain villages and towns;framework

隨着物联网、移动宽带网络、云计算等信息技术的迅速发展及应用，信息化发展面临着重大变革。2008年，美国IBM公司提出了“智慧地球”的理念，随后智慧城市的理念在全球范围内得到普遍认同。2012年，我国住房和城乡建设部启动智慧城市试点工作;2015年发布的《关于公布国家智慧城市2014年度试点名单的通知》启动了我国部分地区智慧城市建设。水务系统作为城市功能的主要公共基础设施之一，是智慧城市建设的重要环节，所以智慧水务也得到了积极规划和推进。智慧水务能促进水务部门对给水、排水、水处理及再生回用全过程的精细化监管，实现水资源的合理开发、优化配置、有效保护及高效利用[1]。村镇和城市智慧水务有相似之处，更有不同点。受资金、技术和山区地形条件的限制，村镇智慧水务及智慧给水的规划和推进相对滞缓。GPRS/4G/5G、无线通信、云计算等现代信息技术的飞速发展，为实现村镇智慧给水系统的构建提供了条件。本文主要对山区村镇智慧给水框架提出一种构想。

1 水务信息化现状

为了积极配合智慧城市的建设，各级水务部门积极推动智慧水务平台建设。但目前，智慧水务基本上都是建立在城镇成熟或较为成熟的基础水管网及信息网络架构上，以及终端设备较为集中、水务信息的采集和传输都比较方便的地方[2]。对于人口较为分散和山区碎片化地形环境，水务信息化建设基本还未展开，各种水务信息都为原始状态，如村镇供水系统的取水端无水量计量设施，用户终端也无水量计量设施，从水源到用户终端的管网无任何监测设施及手段，当管网漏损严重时，也无有效的判断方法和处理措施，水质、水量安全无法保证，村镇水务基本处于无信息化状态。

2 山区村镇智慧给水的目标

基于数据采集传输仪、有限（无线）网络和水质水压等在线智能终端监测设备，实时感知供水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门，形成“水务物联网”，对海量水务数据进行分析与处理，做出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系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到给水的“智慧”状态[3-5]。

3 山区村镇智慧给水总体框架

山区村镇智慧给水就是要建立一种综合性、智能化，符合智慧地球、智慧城市特点的给水系统，从而实现智慧给水的智能化，确保水资源有效利用的条件下，保障村民用水质量和用水安全[6，7]。本文构想的山区村镇智慧给水框架如图1所示。

3.1 信息采集层

信息采集层是智慧给水系统的基础层，主要功能是实现对给水基础信息数据的实时采集，如源水水量、水质、水压、区间管道漏损、泵站监控、水厂监控、用户端水量和用户端水压等信息。信息采集层主要由终端智能感知设备与测控设备组成的数据采集传输仪。

3.2 数据传输与网络层

基于GPRS/4G/5G无线通信、有线通信、互联网和云计算等现代通信技术，合理规划，建立智慧给水信息传输的通信网络系统，实现高效、安全的信息传输体系。

3.3 数据资源管理层

数据资源管理层主要用于完成水务数据存储和管理，通过系统数据资源整合，避免或减少工程重复建设和基础数据重复收集，降低工程成本和数据管理成本，通过数据资源的整合，确保数据资料的完整性和一致性，为智慧给水应用和智慧城市提供标准化数据信息资源。数据资源管理层由基础设施、数据库、综合服务平台等组成。其中，基础设施包括云计算资源管理系统、存储系统和操作系统等各类软硬件设施;数据库包含水务数据库如水量、水质、水压等相关数据，用于进行水务数据整合，为业务应用提供数据支撑;综合服务平台将各种水务业务应用系统与各自数据库关联起来，进行数据的深度挖掘、分析和处理，为水务业务的精细化、科学化管理提供支撑[8]。

3.4 数据应用与交换层

数据应用与交换层是连接数据资料和业务应用及用户的纽带，是实现给水数据信息资源的共享和分析应用的通道，为应用系统及外部环境进行信息交换、传输和共享。

3.5 用户及对象

系統与政务部门、水务管理部门、社会及公众民生服务窗口的对外接口，提供智能给水、用水和调配水的先进、高效、智能的技术服务平台。相关行政管理人员、水务管理者、业务操作人员通过各授权窗口，可以及时、准确、高效地履行管理职责，同时对管理效益进行动态分析，便于制定更加人性化的服务制度体系。公共信息门户具备水务信息公开、信息查询、政策咨询、行政审批等功能，用户或公众可以利用互联网或移动终端对相关数据信息进行查询，并结合自身实际情况定制有关涉水相关业务，实现水务服务一体化、便捷化和人性化。

4 结语

新一代通信网络、大数据和云计算等新技术和新应用，随着智慧地球概念的提出，推动整个信息产业飞速的发展。智慧水务融合物联网、云计算、大数据、有线及无线通信技术等多种先进技术，提高了智慧水务基础设施和应用系统的可靠性，提升了水务建设现代化目标的实现。特别在山区村镇人口居住较为分散和山区碎片化地形环境下，采用有线网络架构，将大大提升工程造价，而新一代的无线通信技术为山区碎片化地形环境下传输数据信号成为一种可能，建设山区村镇智慧水务及智慧给水也将成为一种可能。

参考文献：

[1]杨明祥，蒋云钟，田雨，等.智慧水务建设需求探析[J].清华大学（自然科学版），2014，（1）：133-136，144.

[2]王岚，谷金钰.水利信息化发展综述[J].水利建设与管理，2018（10）：33-36.

[3]蒋玉水.村镇水利工程数字化管理系统设计与开发[J].水利建设与管理，2018（10）：48-52.

[4]赵坚.市级水管理单位建设“智慧水务”的思考[J].水利发展研究，2016（9）：64-67.

[5]张小娟，唐锚，刘梅，等.北京市智慧水务建设构想[J].水利信息化，2014（1）：64-68.

[6]刘璐璐.大型灌区信息化系统总体方案设计[J].水利规划与设计，2018（7）：15-18.

[7]刘辉.水利工程智慧之路探讨：从通用IT到知识自动化到数据智能[J].水利规划与设计，2017（12）：81-83.

[8]纪菁.智慧水务一体化平台软件设计[J].水电厂自动化，2016（2）：11-13，17.

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