智慧排水物联网信息管理系统的探索

许铁强+李佳楣+金少辉+金颖

绍兴柯桥排水有限公司

【摘要】绍兴柯桥排水有限公司随着排水网络不断扩大，在信息化系统建设方面也取得了部分进展：已建 成泵站SCADA监控系统、视频监控系统、大屏幕显示系统、GIS地理信息系统、水质抽样检测系统、流量在线监测系统、物资仓储系统、OA系统、档案管理系统等。物联网信息管理系统就是将上述各系统整合改造，实现绍兴柯桥排水系统中污水泵站、排水管网、办公管理、库存管理、档案管理等子系统的统一管理，对排水系统中的基础数据进行统计分析，为企业提供辅助决策支持。

【关键词】 信息化 排水系统 物联网

1.引言

随着城市化进程的不断加快，排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。污水处理是城市水环境改善非常重要的方面，越来越受到市民、地方政府乃至中央的关注和重视，成为环保产业链上不可或缺的重要环节。为实现排水系统与城市化水平同步发展，公司建立了一套完整的排水物联网信息管理系统。

本系统建设的总体目标：将排水管网运行、生产管理应用的信息化系统，通过物联网信息管理系统整合为一个综合性应用的排水管网运行、生产维护、抢险抢修调度的排水管网运行指挥系统。通过权限设置、角色分配，排水设施运维人员、调度人员、生产管理人员通过一个门户登录可浏览相应各子系统应用功能，从而提升管网生产运行维护、输配抢险调度管理水平，提高排水管理工作效率和调度能力，减轻维、抢、调工作人员压力和负荷，确保排水管网安全、稳定、连续运行，更好的为客户服务。排水生产调度系统是物联网信息管理系统的一个主要组成部分。

2.排水生产调度系统

排水生产调度系统将系统实时监控、指挥调度、数据分析、决策支持有机地结合起来，在管理层和自动化控制层之间起到承上启下的作用。排水生产调度系统通过实时数据库与历史数据库实现数据共享、分析、交换，帮助调度管理人员快速、准确地掌握供水生产和管网输配情况，通过统计分析，指导生产调度，及时准确生成统计分析报表，全面提升公司的生产管理效率，提高供水安全保障水平。

2.1调度系统的指令发布

中心调度系统设计需具备对泵站的现场设备进行远程控制，同时，每次控制指令下发必须设置控制密码进行控制操作。

2.2软件容量

SCADA软件要具备大于等于50000点的外部信息采集能力，历史数据库软件必须具备至少15000点的信息存储能力，所在的数据服务器硬盘必须能够满足保存3年以上历史数据的存储能力。

2.3中心调度SCADA系统硬件配置

2台冗余的实时数据库服务器

一台通讯服务器

4台操作员站

2.4调度系统的主要任务

生产调度中心是智慧排水的生产信息采集/预处理中心和调度命令发布的管理中心。生产调度系统负担的主要任务是：泵站、管网的工艺运行参数、测流点、水质检测点的参数，完成对运行数据的预处理和存储、展示、报警，同时要把数据提供给优化控制调度系统，并将系统优化后产生的操作指令，通过数据通信传输到SCADA系统远程站。

调度系统的基本情况如下：

1监视画面的数据刷新间隔时间为2S～5S，并且画面支持无极缩放

2调度系统架构采用C/S模式，保证数据的实时性与便捷性

3工艺画面显示实现无极缩放功能

4曲线绘制、显示速度：条.20万点/20S

5常规定制条件的年度统计应在5秒内得到统计结果

6调度系统实时数据库系统支持UNIX平台，保证系统的稳定性

7系统支持进程冗余，支持负载均衡

8支持API/Webservice/.ODBC/OPC等数据接口，以便与他系统做接口

调度中心SCADA系统实现主要功能包括（不限于）：

泵站远程数据采集；

远程参数设定（遥信、遥控、遥测、遥调）；

泵站远程控制；

泵站工艺流程的动态显示；

下达调度和操作命令；

报警显示、管理以及事件的查询、打印；

实时数据的采集、归档、管理以及趋势显示；

历史数据的管理、存贮；

带有相应的实时数据库；

生产统计报表的生成和打印；

控制权限的确定；

通信监视及管理；

系统诊断、故障分析及处理；

3.排水物联网信息管理系统平台主要任务

信息系统集成平台的内容包括两大部分，一部分是提供集团信息系统集成平台管理，一部分是提供相关信息系统的集成服务。

信息系统集成业务的项目范围：要对生产调度系统、GIS系统、视频系统、流量在线检测系统、巡检系统、台账系统、物资仓储系统、档案管理系统、OA办公系统等实现数据集成，要在集成服务完成后进行竣工验收。

3.1物联网信息管理系统平台硬件配置

1台应用服务器

1台WEB服务器

1台历史数据库服务器

2台操作员站

3.2技术架构

物聯网信息管理系统平台是实现信息系统集成的中心平台，涵盖公司所有的业务系统。系统应采用标准的SOA技术架构，将不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑上或物理上有机地集中，从而为企业提供全面的数据共享，提升数据交互的能力。

系统满足以下要求：

①采用基于J2EE或.net组件化开发技术和标准的关系型数据库技术功能实现，保证系统的可扩充性和跨平台能力，为企业信息化的不断深入提供技术支撑，为保护企业信息化的各期投入提供技术保障。

②采用SOA（面向服务架构）技术和理念，从业务流程的角度出发，解决企业的“信息孤岛”，使企业的业务流程自动化，建立一种标准化、开放化、规范化、可移植性的企业IT架构。

③服务器操作系统：信息系统集成平台软件支持Linux或Windows 2000/2003/2008 Server，保证可在上述操作系统中随意切换。

④客户端的运行环境支持：Windows XP/2000/2003/2008等操作系统，IE8.0或以上版本的浏览器。

3.3信息系统集成

系统要以集成的运行环境和统一的界面展示方式，将GIS系统、视频系统、流量监测系统、生产调度指挥系统、台账系统、物资仓储系统、OA办公系统等管理信息系统集成到一起，针对不同用户的重要性级别，统一进行权限管理，完成各业务系统间的数据共享和数据交互，同时提供给高层领导一个辅助决策的信息综合分析与展示的平台。

3.3.1信息安全管理系统集成

①统一权限集成

设置绍兴县排水公司领导、业务部门领导、业务处室领导以及其它被授权人等不同专业的数据查询权限、不同管理范围的数据查询权限，并能够适应公司部门岗位的变换。

②系统目标

系统灵活便捷的权限控制机制，支持按角色、用户组授权，支持审批权限代理，权限控制粒度可以细到每条记录和每个数据项，用户能够自定义权限规则，规则支持复杂的表达式。

应该保证平台有足够的安全性，能提供系统操作日志，可以迅速、准确地进行在线情况分析，了解系统访问和应用情况。

③权限管理要求

系统的权限管理独立，不受任何其它系统的影响和控制。

④系统模块功能

组织机构维护模块：按管理制度和机构之间的关系建立，确保各级单位之间的关系准确。

人员信息维护模块：人员信息包括直接使用本系统的操作人员和不使用本系统但又在本系统中需要涉及的人员。

角色及权限管理模块：维护和建立系统的各种角色，根据实际管理权限和操作本系统的人员情况，对人员进行角色的划分，如系统管理员、系统操作员、企业高管、部门主管、业务负责人等。不同角色的人员可使用的功能权限不同，根据工作的需要进行按角色分配功能权限。

系统基础信息管理模块：维护系统使用中的各种基础信息，如数据字典，信息编码、参数设置等。

3.3.2业务系统信息集成

物联网管理信息系统集成平台满足公司决策层、员工的管理需求及外部客户、合作伙伴对公司信息系统管理的需求。

物联网管理信息系统集成平台满足用户对未来信息化不断变化的需求，用户方能根据自己的需求，在平台的标准下实现与各类信息系统的集成及个性开发。

3.3.3决策支持集成

①决策支持集成

物联网信息管理系统通过建立排水决策支持门户来集成和优化多个业务部门的协同，实现跨越多个部门的企业关键绩效考核指标分析和关键事件管理。决策支持门户使集成平台能够接受并处理来自多个系统的数据，从而连续不断地预测重大事件和趋势并作出相应的反应。

②报表分析与报表集成

决策支持将生产和经营过程中的关键环节的信息以实时或准实时的方式从各业务系统中提取出来，通过统计分析系统，将提取出的数据分析、汇聚、提炼为关键绩效考核指标，帮助公司管理团队掌握全局。

3应急预案和响应

通过一个设计图形创作工具，连接不同类型的节点和行动建立标准作业程序，实现应急预案的管理。标准作业程序组件包括服务请求、事件、工作单、资产和人等对象，并可以预定义可重用的任务和政策。

3.3.4业务系统的集成

目前公司已建成的系统分别有生产调度系统、视频系统、GIS系统和OA系统、档案管理系统、流量在线监测系统、物资仓储系统（待建）为了实现信息的整合，信息集成平台集成过程中需要与各个业务系统进行连接，需要进行集成的业务系统如下：

①生产调度系统集成接口开发

②对于生产调度系统，需要为其它业务系统提供实时和历史数据发布服务，服务接口格式为Web Service。

③视频系统集成

④与视频监控系统的集成采用海康威视提供的控件技术，将视频信息通过控件接口直接接入到物联网信息管理系统中。

⑤OA系统的集成

⑥集成平台系统，可读取现有OA系统的主要信息（如公告、邮件、流程等），并将公告、邮件、流程等内容在主页面中的副窗体中进行显示（窗口可缩放），同时对未读公告、未读邮件以及各种流程状态的数量进行统计显示。

⑦地理信息系统集成

信息系统集成平台可通过接口接入相同坐标系的其它地理信息图层数据源。

其他系统接口、现有的流量检测系统、档案管理系统均有SQL server数据库，可以直接进行数据库通讯，建立數据通讯。

4.结语

物联网系统建设完成后，应用中心在数据库及数据仓库的基础上运用及开发一体化应用平台软件作为数据应用层的核心技术和应用平台，主要完成物联网系统具体的各种应用功能。物联网信息管理平台软件将实现排水系统数以万计乃至十万计的信息分析、处理和应用。市政物联网项目是一个扩展性很强的建设项目，随着应用的不断深入，将会不断地进行深度推广。应用平台软件具有非常强的可扩展性，而且便于系统扩展后的维护。