關於水務物聯網
水務物聯網顧名思義就是將物聯網技術套用於水資源管理，實現水質線上監測、山洪監測預警、飲水安全自動線上監測、重金屬含量自動監測、毒性綜合自動監測等。
隨著物聯網技術的發展以及IBM智慧地球的概念提出，“智慧城市”概念在各大城市開展。
在成都喊出“智慧成都”口號後，開始套用水務物聯網技術對水資源的進行監控，成都市新津縣作為水務物聯網第一個試點並且取得了非常好的社會效益，成都市轄區、雙流縣、青白江區也投入運行。遂寧市蓬溪縣、眉山市仁壽縣、雅安市蘆山縣也爭相加入到水務物聯網當中。
水是人類生活的源泉而隨著城市的發展水污染問題也越來越嚴重，水資源監管和治理成為城市發展的一大困擾，水質監控不及時、水災預警不及時更是直接關係到民生問題。而水務物聯網的發展則能非常及時、準確的解決問題。
水務物聯網層次結構
感知層（D)由雨量、水位、流量、流速、壓力、視頻圖像、水質（COD、BOD、TOC、DOC、NO3、NO2、NH4、Cl2+、濁度、色度、pH、ORP、電導率、溶解氧、總磷、總氮）等感測器，實現對水環境的全面感知,和檢測數據採集。
感知層設備主要包括各污水處理廠、泵站的線上儀表、生產設備、自控設備、自控系統等，是物聯網技術構架的基礎，感知層體的建設是依託各廠自控系統，通過強大的數據協定轉換功能，在不影響各污水處理廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協定的轉換，實現自動採集各種PLC和驅動器的生產運行數據，並建立通用的數據通信即可實現與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數據通訊，最終形成完善的感知層體系。
網路傳輸層（N)
由GPRS、GSM、3G、北斗衛星、ADSL、網際網路多種方式將感測器採集到的數據實時傳輸到網路中心。由伺服器組、交換機、路由器、防火牆、數據存儲系統、UPS等配套網路設備組成物聯網網路中心繫統。網路中心計算平台採用伺服器虛擬架構以及雲計算技術，實現“水務雲”解決方案，提高伺服器整合效率，大幅度簡化伺服器群管理的複雜性，提高整體系統的可用性，同時還明顯的減少投資成本，具有很好的技術領先性和性價比。數據存儲模式採用標準的SAN集中存儲架構。
依託物聯網技術，利用先進的通訊、計算機、數據採集中間件技術，建立網路層數據傳輸體系，實現下屬各污水廠、泵站自控系統中的關鍵生產指標數據、設備運行參數的遠程實時傳輸到水務集團，並實時展現給集團各級管理人員。該體系以各種匯流排網路和計算機網路作支撐，把分散在各地的污水廠、泵站自動化系統的複雜的生產數據採集、遷移並集中監控中心，使用一套公共的數據採集管理平台對數據進行存儲、維護、管理，並提供給外部套用系統使用。
套用層( M )
由物聯網數據分析處理系統軟體為水務管理提供各種套用服務。系統採用B/S及三層架構方式，接口與實現相分離，軟體系統具有非常好的可擴展性支持IPAD移動辦公。
感知層和網路層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各污水廠、泵站的生產運行數據，只有深入挖掘各類數據間的關係，合理利用好這些數據，物聯網體系的建立才有意義，即基於物聯網的污水處理綜合運營管理套用體系。首先它通過感知層的各類數據的初步加工和展示，實現企業廠站分布情況、各廠生產運行工藝畫面的展示、實現對各廠實時運行數據的超限告警；其次通過對生產運行數據的匯總計算，實現污水廠及集團日常運行管理的各類圖表，方便管理人員進行日常運行情況的總結與分析；再次通過對日常運行管理中涉及的化驗管理、設備資產管理、項目管理、辦公審核等功能進行信息化管理，獲取更全面的運營管理數據；最後通過生產運行數據的深入分析挖掘實現指導污水廠生產的各類異常預警、運行工藝模擬、最佳化調度分析、綜合運營決策等，以及指導公司綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等。
水務物聯網的套用案例
基於物聯網的污水處理綜合運營管理平台
基於物聯網的污水處理綜合運營管理系統實現集團公司下屬廠、分公司和總部各層級的信息化管理，實現集團公司管理全數位化、虛擬化、集約化、智慧型化等目標，關鍵生產指標（進出水水量、進出水污染物濃度、集水井水位等）、生產運行數據（設備開關、電流、電壓等）的自動採集、遠程實時監控、智慧型預警，能加強各級管理人員對各廠運行情況的實時監管力度：通過對生產現場的各類運行數據的分析和數據挖掘，為各污水廠運營管理提供實時運行監測、全廠過程控制、工藝運行模擬、運行異常預警、最佳化運行決策等功能；為公司提供整體綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等功能。
藉助物聯網技術將企業的生產過程、調度監控、事務處理、決策等業務過程進行數位化，通過各種信息系統網路加工生成信的信息資源，提供給各層次的人們洞悉、觀察各類動態業務中的一切信息，以作出有利於生產要素組合最佳化的決策。使企業資源合理配置，實現實時運行監視告警、企業形象展示、生產精細化管理、生產最佳化調度、經營成本分析、日常辦公管理、輔助經營決策等綜合管理套用。提升企業技術管理水平，達到最佳化管理模式、降低運行成本、提高辦公效率等目的，以使企業能適應瞬息萬變的市場經濟競爭環境，求得最大的經濟效益。
建立感知層體系
感知層設備主要包括各污水處理廠、泵站的線上儀器儀表、生產設備、自控系統等，是物聯網技術構架的基礎，感知層的建設是利用各廠自控系統，通過強大的數據協定轉換功能，在不影響各污水處理廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協定的轉換，實現自動採集各種PLC和驅動器的生產運行數據，並建立與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數據通訊，最終形成完善的感知層體系。
建立網路層體系
利用先進的3G網路與網際網路融合，建立網路層體系，實現對集團公司下屬廠、分公司、總部各層級的關鍵生產指標數據、設備運行參數的採集，實時傳輸到集團總部，並對數據進行存儲、維護、管理，且提供給外部套用系統使用。
建立運營管理套用層體系
感知層和網路層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各污水廠、泵站的生產運行數據，只有深入挖掘各類數據間的關係，合理利用好這些數據，物聯網體系的建立才有意義，即基於物聯網的污水處理綜合運營管理套用體系。首先它通過感知層的各類數據的初步加工和展示，實現企業廠站分布情況、各廠生產運行工藝畫面的展示、實現對各廠實時運行數據的超限告警；其次通過對生產運行數據的匯總計算，實現污水廠及集團日常運行管理的各類圖表，方便管理人員進行日常運行情況的總結與分析；再次通過對日常運行管理中涉及的化驗管理、設備資產管理、項目管理、辦公審核等功能進行信息化管理，獲取更全面的運營管理數據；最後通過生產運行數據的深入分析挖掘實現指導污水廠生產的各類異常預警、運行工藝模擬、最佳化調度分析、綜合運營決策等，以及指導公司綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等。
水務物聯網在遠程監視管理的套用
水務遠程監視管理系統以污水處理企業現有的自動化控制系統中的生產運行數據為採集源數據，通過華信數據採集平台以及數據傳輸網路從PLC中自動、實時將生產運行數據傳輸到遠程監視管理系統中，實現生產運行情況的實時監視、生產運行數據的可靠存儲、生產運行數據的查詢、報表生成與統計分析等功能。遠程監視管理系統採用分散式採集與集中管理相結合的方式彌補了傳統自控系統和組態軟體的只能在廠、站本地查看和管理生產運行數據的不足，將原本分散分布於各地的污水處理廠和下屬泵站的生產運行數據進行自動採集，並進行實時存儲和管理。公司管理人員通過IE瀏覽器即可實現對各廠、站的遠程監視及運行數據查詢，解決了以往只能通過各廠上報報表或前往現場才能看到實時生產運行情況的難題。對於污水處理企業，生產運行數據是企業生產運行控制、安全生產保障、生產最佳化調度、生產計畫制定、生產成本分析等運營管理業務決策的最基礎、可靠、有力的依據。我公司的遠程監視管理系統則為企業提供了一套先進的生產運行數據信息化管理工具。通過該系統的使用，企業生產控制層和決策管理層之間信息傳輸更加實時、準確、直觀，提高管理效率。使企業信息化前進了一大步，為企業的信息化發展奠定了堅實的基礎。
基於物聯網的水務管理系統的運用
污水處理廠級的運營管理以污水處理工藝運行為中心，以污水處理工藝的穩定運行和保持生產設備良好狀態，出水水質達標排放為基礎，通過建立全廠生產過程控制體系，將污水廠及下屬泵站的各類線上儀表、設備所反映的生產運行數據進行採集、傳輸、信息共享，利用計算機技術對這些數據進行篩選、分析，將運行管理人員關注的重點數據直觀的展現，然後藉助污水處理工藝數學模型和專家系統對這些數據進行深入的數據挖掘和分析，實現污水處理廠工藝運行情況的分析預警、工藝異常處理的優選方案、各工藝運行單元以及全廠運行的最佳化調度分析方案、與工藝運行密切相關的設備性能分析、全廠運行成本分析等功能，從而輔助廠級管理人員提高工藝運行管理水平和綜合運營管理水平。最大程度的降低生產運行各個環節的電耗、藥耗，降低系統運行直接費用；最大程度的提高設備的使用效率和壽命，降低設備故障率，從而降低設備維修成本；提高運營管理工作效率，降低運行維護人員數量，節省人工成本；最終實現達標、穩定、高效、低耗的污水處理廠運行目標。
公司級、集團級運營管理以集約化管理為目標，藉助物聯網技術實現對下屬污水處理廠生產運行的遠程集中監管，統一運行調度和工藝運行指導，利用計算機系統對各污水廠分析和篩選過的運營數據進行統計匯總和深入的數據分析挖掘，形成指導公司整體運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等輔助決策工具，輔助企業決策層應對水務行業的激烈競爭，實現企業發展的戰略目標和投資回報率的最大化。
在遠程集中監管方面，通過物聯網技術建立下屬各污水處理廠和泵站的生產運行情況的智慧型化、實時預警機制，在公司管理人員關注的關鍵數據或指標發生異常時，通過聲、光、電、手機短息等形式，及時通知到相關人員。管理人員無論身處何處，只要能連線網路，即可遠程、實時、直觀查看關鍵工藝數據、設備運行狀況。
在運行調度和工藝運行指導方面，具有豐富工藝管理經驗的專家團隊無需親赴現場，藉助視頻會議系統，在公司監控大屏上即可遠程、實時查看到現場工作畫面，輔以各構築物運行數據、關鍵工藝數據和設備的運行情況，即可輔助各廠解決各類工藝運行難題。這將有效解決管理人才不足，提高工藝運行問題處理效率。
輔助經營決策方面，經營決策的關鍵數據都由計算機系統自動採集、分析篩選、匯總統計，即保證了數據的及時性和準確性，又可將公司管理人員從“數據海洋”中解脫出來，所有經營決策數據以圖表、報告等方式快捷、直觀的展現，分析結果一目了然。極大的方便決策者進行戰略目標和經營方針制定。
假設一個地方下了一場暴雨，當地的水務、防汛部門往往會手忙腳亂。倘若有一個覆蓋全域的水務物聯網，在區域中心的監控指揮室里，就可以把各種情況、數據看得一清二楚，那該多好？
別以為這樣的場景還只是想像。我市新津縣已經在全省率先做到了。
據悉，圍繞水務三大任務（防汛抗旱、水資源調度和水環境治理），新津縣在全省第一個探索建立了“水務物聯網”系統，截止目前已投資518萬元完成一期8個監測站點建設，實現水資源、水環境、水安全的系統化管理，初步形成了新津縣智慧型化水務信息系統。今年內，該縣還將儘快啟動新津縣水資源監測管理系統二期工程項目，進一步整合資源，實現信息共享，形成集水質監測、防洪抗旱和城市管理的綜合指揮平台，為經濟社會持續發展提供信息化服務。
實時監控 數據15分鐘自動刷新
美麗的南河邊，鬱鬱蔥蔥的樹木掩映著一個不起眼的鐵箱子。打開箱門，DO（溶解氧）、COD（化學需氧量）、BOD（生化需氧量）……儀錶盤上，各種數據映入眼帘。據工作人員介紹，這就是目前最先進的自動監測儀了。
筆者看到，監測儀一頭有一根管道連線到河流中，依靠信息感測器和自動監測設備，便可實現數據自動、快速生成。“這裡面涵蓋了河水水量、水流速度、水溫以及8個水質指標，以前要掌握這些數據，我們起碼要分幾撥人，用一兩天才能完成，2012年依靠自動監測儀，15分鐘就會刷新一次，最新、最全的即時數據都能即時掌握”，工作人員表示。
打開物聯網數據分析處理系統軟體，金馬河、西河、南河、楊柳河、羊馬河等流過新津的5條主要河流上，密密麻麻地排列著29個監測點。再進一步點開監測點的圖示，橫斷面水位、流量、流速、壓力、水質等實時數據一應俱全，安裝在河流上的紅外攝像頭更是讓各監測點現場的水位、水流情況變得一目了然。在監控人員的演示中，鏡頭跟隨滑鼠不斷轉動，觀者得以從不同角度看到監測點的詳細情況。
據介紹，通過水務物聯網系統和數據分析處理軟體，新津縣在飲水安全監測、水文監測及預警、污水處理排放、地下水監測、防汛抗旱、山洪災害監測及預警、水資源信息等多方面實現了平台整合。負責系統技術支持的四川煒麒信息科技公司總經理曾慶華說，就運用物聯網技術而言，這套系統已經達到國際領先水平，下一步會在全市推廣套用，進一步擴大覆蓋面，並力爭將這一產業市場擴大到全國範圍。
信息化建設是促進和帶動水務現代化、提升水務行業社會管理和公共服務能力、保障水務可持續發展的必然選擇。近年來，我局在水利部、省水利廳以及深圳市相關主管部門的關懷指導下，按照服務“低碳水務、安全水務、民生水務、效益水務”建設的總體要求，認真落實科學發展觀，堅持“統一規劃、統一標準、統一建設、統一管理”，統籌謀劃信息化建設，積極推動重大工程建設，實現了我市水務信息化建設的跨躍式發展。
在信息採集方面，已建成雨量站63個，水文站32個；建成供水水質線上監測站點99個，可監控全市主要供水主幹管的PH值、壓力、濁度及總氯，建成10座污水廠水質線上監測站點23個，整合政府投資和社會BOT模式新建的8座污水處理廠、1個再生水廠的17個水質線上監測站數據，將全市污水處理廠的水質數據（COD、氨氮、HP、總磷等）納入統一監管；建成視頻監視點118個，並通過共享市交通部門的視頻資源，可對全市中型水庫、重點海堤、特區內主要河道和城區易澇易浸點進行實時監控。在網路建設方面，我局早已通過省水利專網、市政務內外網形成了連通省、市、區，包括省水利廳、市應急指揮中心、市氣象局、各區水務局和三防辦及大部分局屬單位的網路系統，並在2012年重點加強與局屬單位的網路互聯及省水利政務外網的拓展工作。2012年已完成市大鵬水源工程管理處、市北部水源工程管理處、市西麗水庫管理處等7家局屬事業單位的區域網路接入工作，正在開展將各區三防部門接入省水利專網的建設工作。在數據中心建設方面，我局已建成了水雨情、水資源、氣象、基礎工情、供水水質、污水水質、水土保持、政務信息和視頻資源為一體的水務基礎資料庫，實現水務數據資源“一數據一源”；建成數據共享及交換平台，對內完成與局屬單位間的水雨情數據、水質數據和視頻資源的共享與交換；對外實現了市氣象局的雨情數據交換，與省水利廳、市應急指揮中心的視頻資源的共享，並利用深圳市統一建設的信息資源交換平台，實現了與市監察局、市行政服務大廳、市府辦公廳間的行政審批、信息公開數據的共享與交換。
水務物聯網的優勢
由綠變紅 快速啟動應急程式在雙流縣水務局的統籌安排部署下，由成都市岷江自來水廠組織實施了物聯網智慧型水務示範項目。作為試點的成都市岷江自來水廠，承擔著全縣24個鎮（和街辦）及雙流國際機場、西航港開發區、高新區中和街道等供水，日供水達32萬方左右（其中自己生產24萬方左右，成都水源補充8萬方左右），供水人口62萬人。記者在該項目主要實施單位岷江水廠看到，納米材料製成的超大螢幕前正對著指揮台，六台電腦分別對應著物聯網智慧型水務示範項目的加壓站系統、淨水分廠系統、管網監測系統等。工作人員一邊操作一邊告訴記者，智慧型水務示範項目包括周邊防入侵系統，它把周邊1公里的區域圍了起來，好比安裝了一道防盜門。一旦外界有攀爬、挖掘行為，螢幕上的綠線將變為警示的紅線，隨即語音提示響起，工作人員就能迅速地進行回響，快速啟動應急程式。
水質安全 24小時動態監控和以往的技術手段相比，物聯網智慧型水務示範項目具有無可比擬的優越性。岷江水廠技術人員表示，物聯網智慧型水務示範項目的子系統能直觀地將制水過程，也就是淨水過程展現出來。以前採用的方法是人工監控，現在則是自動化操作，方便技術人員隨時掌握水質情況。
在一個大螢幕畫面中，記者看到地點顯示為金馬河取水口，清楚地顯示了原水濁度、PH值等技術參數，一旦這些參數出現異常，會第一時間反映在螢幕上，該系統可24小時動態監測全縣居民飲用水質，確保市民飲用水安全。
改變過去傳統方法，物聯網智慧型水務讓管網調度更科學更高效。打開管網最佳化調度系統操作平台，就能清楚地看到全縣各區域的供水和用水情況，它可以根據監測的實時數據和歷史數據，對用水量進行預測，產生最佳化調度方案，輔助調度人員決策採用何種最佳化調度方案，保障用戶用水。
打個比方說，如某個區域在某時段的用水量大，而另一個區域在這個時段卻用水量小，這套系統可清楚顯示，並實現動態調度。這就大大提高了調度最佳化效率。管網最佳化調度系統為水的高效、科學調度提供技術支撐，為管網規劃提供數據支持。
此次實施的物聯網智慧型水務示範項目，是“智慧雙流”的結構體系下的功能模組之一，它包含水資源評價、水質監測與管理、供排水管理、防汛抗旱等。
水錶與每位市民生活密切相關，岷江水廠技術人員表示，今後雙流縣將推廣使用智慧型水錶，目前已有4000多戶居民使用智慧型水錶。
這種水錶和傳統水錶有什麼不同？技術人員表示，它改變了消費模式，以往市民每月先用水後付費，使用智慧型水錶後則改為先付費。即對用戶實行預付費管理，當用戶欠費時實施關閥操作，在充值後能實現遠程開閥，恢復正常供水。這種水錶還能遠程讀取用戶水錶讀數，方便水廠及時掌握用水需求併科學調度，避免水資源浪費。
水務物聯網的管理系統特點及優勢
特點：1、先進性：本系統採用Spring、Hibernate框架技術開發，基於J2EE的軟體平台。採用了B/S架構，運用JSP/Servlet、Ext、Flex等技術。是目前國際主流的企業級軟體開發技術。在開發效率、運行穩定性、數據安全、套用功能擴展等方面具有得天獨厚的優勢。2、專業性：本系統結合全國十佳污水運營企業優秀的運營管理方式，由全國十佳污水處理運營單位的多位資深行業內專家和清華大學環境工程學院和華中科技大學計算機學院的多位教授專家共同設計管理模型，採用先進的計算機技術歷時兩年開發而成。目前已在數家大型排水集團試運行，取得用戶一致高度評價。3、實用性：本系統基本涵蓋了污水處理廠生產運營活動中的各個層面，全面而系統地提升了企業的信息化水平。系統採用友好直觀的顯示界面，實現生產工藝圖形化實時監視，各種能耗實時顯示；同時系統對污水處理廠最為關注的節能降耗問題進行了針對性設計，採用多種科學手段進行最最佳化控制，如：進行泵站機組聯編控制、最佳化調度，降低能耗，延長機組使用壽命；自動分析水質數據情況，計算合適的用藥比例，節約用藥成本；曝氣池溶解氧濃度的穩定控制，降低曝氣系統能耗等。4、擴展性：本系統分為廠站數據採集系統和運營管理平台兩部分，可最大程度滿足不同污水處理廠具有差異化的套用環境；採用模組化設計，不但滿足了作為污水處理廠基礎信息平台的需求，系統功能更可根據用戶的個性需求而定製功能，同時隨著企業信息化程度和管理水平的不斷提升而進行套用方面的拓展從而滿足更高層面的需求。
優勢：1、集中式最佳化管理：本系統採用了集中式的數據採集系統將原來分散的各分布廠站的生產運行數據進行實時採集，進行集中管理，並實時存儲，同時支持遠程網路訪問；突破了傳統自控系統和組態軟體的狹窄視野，把生產控制層和企業決策管理層有力的結合起來，實時系統與管理信息系統相互滲透，彼此結合，形成一個多層次、網路化的自動化信息處理系統。最大限度提升了整體運營水平。2、線上實時監控：本系統根據生產工藝流程將各種設備實時運行狀況、實時能耗狀況等運行狀態進行圖形化實時監視，生產過程中出現異常過程實時告警並發出應急預案提示。報警後處理情況及結果還可作為知識庫保存，也可以自己編寫報警預案，不斷提高故障處理效率。並隨著時間推移經驗的提升不斷加強系統自動處理各類問題的能力。大大降低了以往此類問題全部由技術人力提供預案所帶來的不確定性的風險。從而極大增強了生產運營的穩定性。3、最佳化調度，節能降耗：針對生產運行中能耗重點單元（泵房、曝氣池、加藥系統等），提供專家性最佳化調度方案。提高處理效率，系統實現節能降耗。4、設備（備件）管理：對設備和備件等資產實現全面的維修、養護、庫存管理，對資產變動過程進行跟蹤和記錄。提供完善的各類報表。設備(儀表)養護流程、設備(儀表)維修計畫、設備潤滑計畫等完全自動化管理，到時提醒。實現了對生產設備的科學化、規範化、信息化的管理，延長了設備使用壽命和提高了設備的使用效率。5、統計分析功能：本系統提供多種智慧型分析工具，能對各階段、各時期、各類生產運行數據可進行統計、比較、分析，並以直觀的圖表形式呈現，如歷史生產數據綜合分析，重要指標參數對比分析等。對輔助管理者的決策提供強大的支持。6、靈活高效的報表系統：系統可自動採集，統計分析報表自動生成，預置流程數據報送，同時可根據使用者要求進行生產報表報送流程自定義，可根據用戶許可權隨時進行任意格式數據報表導出，為管理決策隨時提供第一手資料，同時極大緩解人力勞動，減少企業人力成本。7、輔助分析：能通過內嵌的能源計量管理模組和生產計畫模組自動對生產的運營直接成本和綜合成本進行分析比較，協助管理人員找出能夠實現效益最佳化的生產管理方案。並可根據使用方提供的算法模型隨時自定義生成和系統結合的多種智慧型輔助分析工具。
