摘要：如何提高城市供水企業(yè)的運營(yíng)效率，解決日益突出的水資源有效利用和需求的矛盾，成為當前供水企業(yè)迫切需要解決的課題。本文作者從實(shí)踐出發(fā)，通過(guò)對城市自來(lái)水企業(yè)業(yè)務(wù)的分析，提出了“基于GIS平臺的供水企業(yè)信息系統”的集成應用方案，使自來(lái)水企業(yè)能更好為社會(huì )提供服務(wù)，獲取最佳經(jīng)濟效益。

　　關(guān)鍵詞：GIS 供水企業(yè) 集成應用方案

　　1、前言

　　為了滿(mǎn)足城市快速發(fā)展的需要，城市供水企業(yè)近年來(lái)不斷采用新的技術(shù)、新的工藝，用以提高城市的供水能力和服務(wù)質(zhì)量。其中自來(lái)水廠(chǎng)監控系統在全國大多數城市得到廣泛應用，還有一些城市的供水企業(yè)正在逐步采用GIS技術(shù)管理供水管網(wǎng)信息、用計算機實(shí)現收費營(yíng)業(yè)電算化。這些先進(jìn)的信息、計算機、通訊和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)的應用，的確為供水企業(yè)的現代化運營(yíng)解決了很多的實(shí)際問(wèn)題。但是，我們也應該看到還有很多深層次的問(wèn)題尚未得到卓有成效的解決，究其原因主要是因為：①供水企業(yè)的運營(yíng)包括從產(chǎn)水、輸配水、管理和收費多個(gè)環(huán)節，僅在某一環(huán)節采用新技術(shù)并不能解決所有問(wèn)題；②企業(yè)運營(yíng)的各個(gè)環(huán)節是密切關(guān)聯(lián)的，分離的系統無(wú)法實(shí)現整個(gè)運營(yíng)的系統性；③系統運營(yíng)的很多因素是有統計規律和相關(guān)性的，目前的系統無(wú)法從這些規律和相關(guān)性得到可以輔助決策的信息。因此，要達到自來(lái)水企業(yè)的最優(yōu)化運營(yíng)，就需要系統分析企業(yè)的運營(yíng)模型，找到每個(gè)環(huán)節的相關(guān)性，獲取綜合的有效信息，綜合歷史信息，優(yōu)化企業(yè)的運營(yíng)，提供輔助決策。以產(chǎn)水到用水的整個(gè)過(guò)程為主線(xiàn)，以企業(yè)的管理現代化為輔線(xiàn)，把信息技術(shù)在企業(yè)集成應用，實(shí)現從產(chǎn)水到用水的最大效益，是我們對以上問(wèn)題的一個(gè)有益探索。

　　下面我們從供水企業(yè)的運營(yíng)模型著(zhù)手，分析企業(yè)的信息模型，并給出基于GIS平臺的供水企業(yè)信息化應用方案。

　　2、運營(yíng)模型

　　供水企業(yè)的運營(yíng)主要圍繞水從水源、水廠(chǎng)經(jīng)過(guò)輸配網(wǎng)最終到水用戶(hù)的生產(chǎn)/消費鏈而進(jìn)行的，其模型如圖1.

　　生產(chǎn)調度通過(guò)實(shí)時(shí)采集水源和水廠(chǎng)的變電設備、電器開(kāi)關(guān)、加壓泵等設備運行參數和流量、出水口壓力、余氯等控制參數，以及輸配網(wǎng)上壓力監測點(diǎn)和水庫水位監測點(diǎn)的控制參數，動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制水源、水廠(chǎng)設備的啟停和運行，使整個(gè)輸配網(wǎng)上的水壓保持最佳的分布和平穩狀態(tài)，從而為用戶(hù)提供高質(zhì)量的供水服務(wù)，減少輸配過(guò)程中水的損失，最大限度延長(cháng)管網(wǎng)的使用壽命，最終提高水廠(chǎng)的運營(yíng)效益。

　　管網(wǎng)管理主要實(shí)現輸配水管網(wǎng)信息管理，管網(wǎng)的新建、維護和改造以及水用戶(hù)的管理。它必須能夠保證管網(wǎng)信息的準確、全面和現勢，滿(mǎn)足管網(wǎng)規劃、設計、施工和維護的要求。

　　營(yíng)業(yè)收費完成水用戶(hù)用水量的驗抄、統計，根據水用戶(hù)性質(zhì)和收費項目的規定進(jìn)行計費收費。

　　公司將綜合生產(chǎn)調度、管網(wǎng)管理、營(yíng)業(yè)收費的各種信息，結合公司的營(yíng)業(yè)策略，對整個(gè)企業(yè)的運營(yíng)進(jìn)行科學(xué)合理的決策，從整體上實(shí)現對公司營(yíng)業(yè)的宏觀(guān)管理。

　　3、信息模型

　　企業(yè)運營(yíng)的信息流如下所述。

　　系統運營(yíng)的信息包括變化的動(dòng)態(tài)信息和相對穩定的靜態(tài)信息。動(dòng)態(tài)信息主要是通過(guò)動(dòng)態(tài)監測系統獲取的實(shí)時(shí)變化的信息，主要包括水廠(chǎng)（水源地）配電設備、工藝設備的運行狀態(tài)信息，比如變壓器的電壓電流、配電開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)、加壓泵的電壓電流功率等；水廠(chǎng)出水口壓力、流量和余氯等工藝參數信息；管網(wǎng)壓力監測點(diǎn)的壓力信息和水庫的水位信息。這些信息一方面通過(guò)自動(dòng)控制系統反饋，控制水廠(chǎng)設備的正常運行，另一方面送到公司進(jìn)行綜合分析。還有一類(lèi)動(dòng)態(tài)信息就是水廠(chǎng)累計流量信息、水廠(chǎng)設備和管網(wǎng)維護信息、漏水調查信息以及用戶(hù)用水量信息，這些信息經(jīng)過(guò)綜合分析，為供水管網(wǎng)的平穩運行、故障排除、查漏維護提供決策支持信息。靜態(tài)信息包括企業(yè)變化緩慢的一些業(yè)務(wù)信息、地理信息和企業(yè)運營(yíng)的歷史信息。這些信息和動(dòng)態(tài)信息相互結合，提供更好的決策支持信息。更好的決策支持信息返回來(lái)對水的生產(chǎn)消費環(huán)節產(chǎn)生作用，使其成為良性的循環(huán)鏈，達到最大運營(yíng)效益的要求。

　　4、體系結構

　　無(wú)論是動(dòng)態(tài)信息還是靜態(tài)信息，它們都和其實(shí)體所在的地理位置密切相關(guān)。因此構建以GIS為平臺的信息綜合、分析和決策的供水企業(yè)信息系統是一種最佳選擇。

　　GIS是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統，是分析和處理地理數據的通用技術(shù)，GIS所特有的空間分析功能和可視化表達方式正符合供水管網(wǎng)信息所具有的區域性強、隱蔽、復雜、動(dòng)態(tài)、數據量大等特點(diǎn)。同時(shí)GIS也是把供水企業(yè)的各種信息有效聚合的粘合劑，所有的信息通過(guò)和地理位置相關(guān)，就可以達到有機結合的目標。通過(guò)將各種信息在GIS平臺上的集成，從而為企業(yè)提供更深層次的信息化應用。

　　以GIS平臺為核心的供水企業(yè)信息系統的體系結構如下圖3所示：

　　信息平臺的數據輸入/轉換中間件可以把企業(yè)各種底層設備獲取的信息采集到系統的數據庫中。對于不同的底層設備，只要開(kāi)發(fā)相對應的數據輸入中間件，就可以很容易接入到系統中去。而基于該信息平臺，用戶(hù)可以進(jìn)行各種需要的企業(yè)信息化應用。而這些信息的獲取、存貯、組織都完全由該信息平臺來(lái)實(shí)現，從而使系統具有很好的可擴展性和開(kāi)放性。同時(shí)，系統把企業(yè)的各種信息集成在一起，實(shí)現信息的集成應用。

　　5、系統組成

　　5.1 系統的硬件組成

　　系統主要基于供水企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )，并包含動(dòng)態(tài)監測的遠程無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )邏輯如圖4所示。

　　5.2 系統的軟件組成

　　系統包括六個(gè)軟件子系統：動(dòng)態(tài)信息采集/命令發(fā)布、動(dòng)態(tài)監測、管網(wǎng)管理、抄表收費、決策分析、辦公自動(dòng)化和企業(yè)網(wǎng)站。下面分別介紹它們的功能和實(shí)現：

　　1）動(dòng)態(tài)信息采集/命令發(fā)布子系統

　　主要功能是按約定的通信協(xié)議與自來(lái)水公司下轄的水源地、水廠(chǎng)、水庫和管網(wǎng)壓力監測點(diǎn)之間進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)地把水源、水廠(chǎng)的配電、工藝設備的運行狀態(tài)參數和水壓、流量、余氯工藝參數采集到中央數據倉庫中，進(jìn)行集中的處理。同時(shí)也可以把動(dòng)態(tài)監控的命令和數據下達到控制的設備。另外子系統還具有過(guò)濾存儲﹑動(dòng)態(tài)顯示﹑數據邊界處理和自動(dòng)報警等功能。

　　2）動(dòng)態(tài)監控子系統

　　主要功能是根據控制規則和獲取的動(dòng)態(tài)監測信息，對整個(gè)企業(yè)的運營(yíng)設備（水廠(chǎng)配電和工藝設備及輸配水管網(wǎng)設備）實(shí)施監控。通過(guò)監測動(dòng)態(tài)運營(yíng)信息，系統可以實(shí)時(shí)顯示每個(gè)設備的運營(yíng)狀態(tài)，并且可以根據歷史信息和當前的實(shí)時(shí)信息給出各種控制參數的變化趨勢圖表。另外還可以采用一定的優(yōu)化策略或人工方式，來(lái)最佳地調度運營(yíng)設備的啟停和運行，達到遙控的目標。

　　3）管網(wǎng)管理子系統

　　管網(wǎng)信息是不斷變化著(zhù)的。各種圖形信息、屬性信息都需要適時(shí)進(jìn)行更新。管網(wǎng)管理用戶(hù)直接面對那些復雜繁瑣的數據處理軟件會(huì )感到非常麻煩。所以該子系統的管網(wǎng)維護部分就是按照用戶(hù)的定制要求制作一個(gè)數據處理環(huán)境，采用數據處理向導，讓用戶(hù)通過(guò)非常簡(jiǎn)單的數據處理步驟來(lái)更新管網(wǎng)數據。同時(shí)，這個(gè)系統還提供分布式存儲的數據同步、上傳、下載，數據的備份和恢復，以及多種格式的數據導入和導出的功能。

　　該子系統的另外一部分，主要提供可視化的管網(wǎng)信息瀏覽、專(zhuān)業(yè)和組合查詢(xún)、單項和雙項統計、數據匯總、固定比例和自定義比例的打印輸出功能。它的使用符合業(yè)務(wù)流程、易用、實(shí)用、美觀(guān)。

　　4）抄表收費子系統

　　系統支持手持抄表機和人工收費兩種模式進(jìn)行收費。收費前由收費人員通過(guò)營(yíng)業(yè)所客戶(hù)端計算機將收費區域內的水用戶(hù)信息從收費服務(wù)器下載到抄表機，或者打印收費用戶(hù)信息表格。抄表員收費時(shí)只需輸入或者記錄本月水表指數，最后將結果再通過(guò)營(yíng)業(yè)所客戶(hù)端計算機上載回服務(wù)器或者通過(guò)錄入軟件輸入到服務(wù)器。整個(gè)過(guò)程對于水用戶(hù)和抄表人員來(lái)說(shuō)都是透明的，只需錄入一遍水表指數信息，系統就可以自動(dòng)計算每個(gè)水用戶(hù)的水費信息，并以此進(jìn)行收費。本系統可以進(jìn)行計費、收費信息的查詢(xún)、統計、報表打印和發(fā)票打印。

　　5）決策分析子系統

　　本系統主要基于中央數據倉庫的信息實(shí)現一些分析功能，為企業(yè)決策層提供決策支持。包括用于市政拆遷的緩沖區分析；用于處理爆管事故和維修的最短路徑分析、連通分析；用于施工參考的剖面分析；用于水廠(chǎng)建設和管網(wǎng)發(fā)展規劃的平差分析；優(yōu)化水廠(chǎng)生產(chǎn)的調度分析；輔助漏水調查分析等功能。

　　6）辦公自動(dòng)化和網(wǎng)站子系統

　　為供水企業(yè)的內部管理提供便利。包括企業(yè)內部公文處理；企業(yè)管理的各種數據匯總和報表、成果圖；企業(yè)職員管理；企業(yè)檔案管理等。通過(guò)構建企業(yè)網(wǎng)站，實(shí)現企業(yè)形象對外宣傳、企業(yè)信息對外發(fā)布等功能。