阜阳市是皖北地区的中心城市,城市供水管理正面临从传统人工管理模式向信息化、智能化管理模式转型的关键期。智慧水务平台的建设不仅是提升供水企业管理水平的需要,更是实现漏损精准管控、提高水资源利用效率的技术支撑。阜阳市自来水公司近年来已陆续建成了水厂SCADA系统、营业收费系统和部分DMA分区计量系统,但各系统之间“信息孤岛”问题突出,数据无法互联互通,制约了管理效能的充分发挥。建设统一的智慧水务综合管理平台,实现“数据一平台、管理一张图、业务一体化”,已成为阜阳市供水管理现代化的紧迫任务。
一、智慧水务平台总体架构设计
1.1 平台技术架构
阜阳市智慧水务平台建议采用“四横两纵”的标准技术架构。“四横”从下到上分别为:感知层——部署在水厂、管网、泵站和用户端的各类物联网传感器(压力、流量、水质、水位等),实现供水全过程的数据采集;网络传输层——通过4G/5G、NB-IoT、光纤等通信方式将感知数据实时传输至数据中心;数据资源层——建立统一的水务大数据中心,整合SCADA数据、GIS数据、营业收费数据、DMA分区数据和水质监测数据;应用服务层——开发面向不同业务场景的功能模块(管网GIS、DMA漏损分析、SCADA监控、水力模型、调度优化、应急指挥等)。“两纵”为:纵向贯通的标准化规范体系和信息安全保障体系。
1.2 核心功能模块
智慧水务平台应涵盖以下核心功能模块:管网GIS系统——实现管网空间数据和属性数据的“一张图”管理,支持管道查询、统计分析、空间分析和专题图输出;DMA漏损管理系统——接入各DMA分区流量数据,实现夜间最小流量自动分析、漏损率实时计算和异常自动报警;SCADA实时监控系统——集中监视水厂、泵站和管网关键节点的压力、流量、水质等运行参数,支持趋势曲线、报警联动和远程控制;水力模型系统——基于管网拓扑和用水数据建立水力计算模型,支持管网运行状态模拟优化(如压力分区优化、新增用户接入评估等);营业收费系统——管理用户信息、水表数据、抄表收费和客户服务等功能。各模块之间通过统一的数据总线实现数据共享和业务联动。
二、DMA漏损智能管理系统
2.1 DMA实时监控与预警
DMA漏损管理是智慧水务平台的核心功能之一。平台可接入阜阳市已建成的三级DMA分区计量数据(目前约120个小区级DMA),对每个DMA进行24小时实时流量监控。系统自动计算每个DMA的夜间最小流量(MNF),建立历史统计基准线,当MNF连续超过基准值120%时触发一级预警(提醒关注),超过150%时触发二级预警(建议立即安排检漏)。预警信息自动推送至检漏队伍的手机APP,包含DMA名称、异常时段、超限幅度和近7天流量趋势图,助力快速响应。系统还支持爆管识别功能——通过流量突变检测算法(ΔQ>-30%且持续时间<30分钟恢复),可以自动识别DMA内可能发生的管道爆裂事故。
2.2 漏损KPI仪表盘
平台提供可视化的漏损管理KPI仪表盘(Dashboard),以图表形式直观展示核心漏损指标:当前总漏损率(仪表盘形式)、各DMA漏损率排名(排行榜)、月漏损趋势(折线图)、漏损分布热力图(地图叠加)、爆管/漏水修复统计(柱状图)和年度节水成果(累计值)。管理层可通过仪表盘一目了然地掌握阜阳市全域的漏损管理态势,发现漏损率偏高的重点区域,为管理决策和资源配置提供数据支持。
三、大数据分析与智能应用
3.1 基于大数据的漏损风险评估
智慧水务平台积累的海量历史数据(DMA流量数据、管道属性数据、维修记录和爆管记录等)为大数据分析提供了宝贵的数据基础。可以利用机器学习算法(如随机森林、梯度提升树等)建立管道漏损风险评估模型,模型的输入特征包括:管龄、管材、管径、埋深、历史爆管次数、DMA漏损率趋势、土壤腐蚀性等级等。模型输出为每段管道的漏损风险概率值(0-1分),根据风险分值自动生成管道维修优先级排序清单。这种方法可以显著提高检漏资源的使用效率——优先检测高风险管道,减少对低风险管道的无效巡检。阜阳市可在智慧水务平台中部署该分析模块,利用已有的管道GIS数据和历史维修数据训练模型,实现“数据驱动”的漏损管理。
3.2 智能水表与用户用水行为分析
随着智能远传水表(NB-IoT/LoRa通讯)在阜阳市的推广应用(目前已安装约3万只,覆盖率约15%),智慧水务平台可以获取用户端的细颗粒度用水数据(通常每15分钟或1小时上传一次水量读数)。基于用户用水大数据,平台可以开发多种智能应用:用水异常自动识别——当用户用水量突然异常增加(如连续数日每日用水量超过历史平均值3倍标准偏差)时自动预警,可能意味着用户室内管道漏水;高龄独居老人用水关怀——当独居老人家庭连续超过12小时无用水记录时,自动提醒社区工作人员上门查看;用水需求预测——基于历史数据训练LSTM等时间序列预测模型,预测未来24-48小时的区域用水需求,为泵站调度提供依据。
四、阜阳市智慧水务建设路径
4.1 分阶段建设计划
建议阜阳市智慧水务平台建设分三个阶段推进:第一阶段(2025年)完成平台基础架构搭建,实现管网GIS系统升级、SCADA数据接入和DMAm基本管理功能上线,打通现有各业务系统的数据壁垒;第二阶段(2026年)深化应用功能开发,部署水力模型系统、智能调度优化和漏损风险评估大数据模型,实现DMA分区计量的全面覆盖(小区级DMA增加到300个以上);第三阶段(2027年)完善智能决策支持功能,开发AI辅助应急指挥系统和用水需求预测模型,全面推进智能水表换装(覆盖率提升至60%以上)。项目总投资估算约2500-3000万元。
4.2 组织保障与人才培养
智慧水务平台的建设不仅是技术工程,更是管理变革。建议阜阳市自来水公司成立智慧水务建设领导小组,由公司主要领导担任组长,统筹协调各部门资源;设立专门的智慧水务运维部门(或数据中心),负责平台日常运行维护和数据质量管理;加强信息化人才引进和培养,计划3年内引进3-5名计算机科学/数据科学专业人才,并通过外部培训提升现有管理人员的数字化技能。同时,与阜阳师范大学等本地高校开展校企合作,建立智慧水务技术创新实验室,培养水务信息化方向的复合型人才。
智慧水务平台建设是阜阳市供水管理从“经验驱动”迈向“数据驱动”的必由之路。通过物联网感知、大数据分析和智能决策技术的综合应用,阜阳市供水管网漏损管理将实现从被动应对到主动预防、从粗放管理到精细管控的根本性转变,为阜阳市民提供更加安全、高效和智慧的供水服务。