供水公司用的生产调度系统, 这是一个核心的信息化平台, 让水务企业能把供水的整个流程都实现实时监控、指挥和优化, 覆盖了从水厂里制造水, 到通过管网输送和分配, 再到最终供给用户的每一个环节, 这个核心目标是通过依靠数据的自动化调度来保障供水安全、稳定还有经济, 把以前那种传统上严重依赖人工经验的调度模式, 升级成了像感知、分析、决策、执行这样形成闭环的管理。
核心功能模块
1. 实时监测与数据采集:把SCADA系统还有PLC以及智能水表这些前端设备给接上, 去实打实地把管网压力、流量、水厂水位, 还有水质里面的浊度、余氯、pH值这些关键参数的数据, 全都采集过来, 数据的刷新频率一般来说是不超过五分钟的, 这样就保证了调度端能够随时掌握最新的工况。
2. 水力模型与调度优化: 这是基于EPANET或者自研的管网水力模型。要对全区域的管网进行平差计算。这样可以自动生成最优的调度方案。方案包括阀门开度的调整, 包括泵站组合运行的策略, 还包括储水罐水位的控制。目的是降低管网的漏损情况, 降低能耗。
3. 预警与应急指挥设定压力下限, 设定水质超标, 设定爆管风险, 把这些设定成分级阈值, 从而触发多级预警, 还支持“一张图”来进行应急指挥, 能够快速定位出事故的管段, 并且生成有关关阀的隔离方案。
4. 生产报表与绩效考核: 自动汇总各个水厂的日产量和月产水量, 汇总加药量, 还有综合电耗等指标数据。这样做支撑了成本分析工作, 也支持运营KPI考核的工作内容。
5. 多水源联合调度: 针对双水源这样的状况, 还有多水厂供水的格局, 实现水源切换与联合调配, 保障极端工况下的供水连续性。
系统架构
我们采用的是这种三层架构的方式, 它具体包括端这一层、边这一层以及云这一层。
感知层（端）主要包括压力传感器, 还有电磁流量计、水质在线监测仪以及智能阀门执行器。
边缘层（边）: 要在电厂里面, 还有泵站旁边, 去部署那种叫做边缘网关的设备。这个设备的主要工作任务, 是把各种不同协议的转换工作给完成掉。同时也要把本地的闭环控制功能给实现出来。万一网络断开的时候, 它照样可以独立地进行运行, 不会出问题。
平台这一层, 它是在云的层面, 这个平台会被部署在水务集团的私有云里面, 或者是行业云里面, 它的主要任务是承载数据中台, 还有水力模型引擎, 以及调度算法, 也包括可视化大屏和移动端应用。
建设与选型要点
1. 要把数据标准放在前面, 先去统一计量单位、去统一点位编码、再去统一通信协议, 这里推荐你用Modbus TCP或者OPC UA这一类的通信协议, 这样可以避免在多系统进行对接的时候出现困难。
2. 模型实用性: 水力模型要投入去搞调度工作, 它是必须得拿管网的实测数据来作一遍校核的, 这里面的实测数据的时间长度是不得少于12个月的, 只有当拟合优度的R²的值能够达到大于等于0.85的时候, 它才是真正的可以进行调度使用, 这么做了之后, 才不会发生那种虽然建好了但是却不去用的情况。
3. 安全合规：系统必须坚持满足, 等保2.0三级要求。调度指令发出去的时候, 必须做到双重鉴权。操作日志留存的时间, 不能少于180天。
4. 实行渐进式的方案: 我们建议把这个工作分成三个阶段来推进, 首先是第一期, 完成SCADA系统的接入并且启动预警功能, 这个过程大概需要花费6个月的时间, 接着进入第二期, 上线水力模型以此来优化调度安排, 这部分也大约耗时6个月，然后开展第三期, 把AI辅助决策引入进来同时搭建数字孪生系统, 这一阶段大概也需要6个月的时间。
5. 组织保障就是设立调度中心的专职岗位, 制定《生产调度操作规程》, 并且把系统操作纳入到日常交接班流程里面去。
实施效果参考
对于那些已经建成并且投运的水务企业来说, 管网的平均压力波动降低了30%以上, 还有单方水的综合电耗也下降了10%到15%, 同时爆管的响应时间从小时级别缩短到了15分钟以内。调度系统的价值主要取决于数据质量、模型精度和人员操作习惯这三者之间的匹配程度。它不是单纯靠大屏展示来体现价值的。
