随着城市化进程的步伐大大变快，城市建设与科学信息技术的融合程度也在不断提升，尤其是大数据信息技术的迅猛发展，为民生工程由信息化向智能化转型提供了条件。以城市的水务系统为例，依托大数据信息技术构建智慧水务系统是智慧城市的表现之一，象征着城市水务事业在信息时代的转型升级，与城市的公共服务水平息息相关。

随着科学信息技术渗透进水务事业，以云计算、大数据、物联网、移动互联网和人工智能为代表的新一代信息技术与城市供水相结合，推动了城市供水的快速发展，不仅推动了供水全过程的数字化、可视化，而且使得水务公司了解城市供水管网的健康状况和用水需求，有指向性地提供供水服务，满足社会生产和人民生活的基本需求。

1概述智慧水务系统

在大数据背景下，智慧水务系统是智慧城市规划中不可或缺的一部分。为了更好的满足社会生产和人们日常生活需要，智慧水务系统是水务事业在新时期以物联网感知为基础、以应用场景为媒介、以大数据分析为抓手，统筹整合供水全链条数据，预测供水需求，进行科学调度，减少爆管和漏损，实现更优质的供水。

2智慧水务系统的现状及发展趋势

2.1智慧水务系统的发展现状

在大数据时代背景以及社会、人民生产生活的实际需求下，构建智慧水务系统来提高水资源利用率和水务服务能力势在必行。然而，就目前的发展情况来看，我国部分城市的水务系统构建还面临着一些尚未解决的限制性因素，严重阻碍了智慧水务系统功能的有效发挥。首先，水务数据孤岛问题凸显。现阶段，城市智慧水务系统在应用过程中经常出现业务系统重复建设，烟囱系统和僵尸系统普遍存在，导致水务数据获取不及时、数据统筹不完善，数据价值难以体现。其次，水务数据的准确性、可用性问题突出。不少水司尚未建立管网GIS系统或管网GIS数据准确率和覆盖率不高，给管网分区、管网检漏及供水调度带来困扰。然后，设备维护、管理难度大。不少水司尚未建设企业资产管理系统，也缺乏设备全生命周期管理和健康度评价，造成设备分散管理、被动维护、使用成本高。

2.2智慧水务系统的发展趋势

2.21智慧水务=软件+平台

智慧水务建设的本质是一场管理理念和管理方式的变革，不单单是利用信息技术简单地代替人工管理模式，而且还需要对业务流程进行优化和重组，这一过程是企业改革、实现现代化管理的过程，在这个过程中会涉及到企业的体制、人员、规章制度的调整。智慧水务作为融入智慧城市的重要组成部分，必然会以“智慧”为导向形成一些相关的产业链，推动软件与硬件、平台与企业的融合。在此发展趋势下，水务企业想要在大数据背景下实现精细化管理和企业数字化转型，就需要拥抱新技术，挖掘数据价值，从信息化走向智能化，用数据驱动决策，实现更加智慧的应用。

2.22水务数据的深入挖掘与数据之间的互联互通

在城市的智慧水务系统中，数据层是该系统的核心规划工程，也是系统信息的来源所在。数据层能对水务信息数据进行统筹整合，从而为水务企业有针对性地提供水务服务奠定了坚实的数据基础。物联网结构中的产业均是以应用为导向构建市场，所以城市智慧水务系统在未来的发展过程中会进一步加大对数据挖掘的力度，为城市的交通、环保等市政工程的建设提供更加具有指向性的服务。随着物联网的不断发展以及大数据和云计算技术的日趋成熟，城市智慧水务系统也将会与政务平台、供应链企业信息平台等第三信息平台实现数据交换，以达到对信息数据进行集约化管理、实现数据价值的目标。

2.23从购买硬件产品转为购买云服务

在大数据背景下，云计算技术渗透进城市水务系统中改变了传统水务事业的消费模式与服务模式，在水务系统的未来发展过程中或将以提供和购买云服务、IT服务来取缔传统软硬件产品，水务企业可以通过网络渠道来自主获取和使用服务。但是想要真正落实这一趋势性目标，对现有的水务信息化厂商攻克技术难关，充分掌握和运用云计算技术对现有的技术产品进行改造与升级提出了更高的要求。

3基于大数据的智慧水务系统开发

在新IT技术与水务系统的融合下，推动了水务作业向智慧化方向的深入发展，在城市内部的供排水工作中呈现出典型4V特征，即体量大(Volume)、类型丰富(Variety)、价值密度低(Value)以及实时在线(Velocity)。这种水务系统智慧化的发展趋势也给水务企业在大数据背景下实现创新发展提出了更高的要求。

3.1结合具体案例探究大数据在水务系统中的实际应用

3.1.1应用场景

A城某供水泵站的规模为10×m3/d,共有11台水泵机组，通过对给水泵进行排列组合再对产出的数据进行分析之后发现，调节机组的水位高度与机组的运行效率呈线性关系。高频变频泵的运行状态随着水泵运行状态的变化而变化，在变频泵与水泵的工作运行中观察发现，不同功率频率的泵的工作频率可以降低配合效率，在降低能耗方面起到了一定效果，但是并没有完全达到变频泵设计的预期目标，所以该水务企业的水泵机组还有可以开拓的节能空间。基于此案例，水务企业可利用大数据技术对运行数据进行定量分析，寻找出在不影响供水任务的情况下找出不同供水方式下的节能方案，降低水务企业的成本开支和能源损耗。

3.1.2应用算法

对该案例内容进行大数据分析只考虑泵压的影响，根据相应的曲线和流量曲线，在不同的泵压试验中达到泵压和流量控制的目标口。利用实验测量法和基于数据的方法能够确定差异化流量下的泵的工作频率。基于机器学习模型，建立了水泵机组转速预测仿真系统，用于叫停水泵机组的运行和探索水泵机组的任务。消除漏失数据的研究过程主要是由于调压室水位数据缺失以及泵压前后缺件造的。接下来为了试验启动方式类型对泵是否会产生不同的影响，需要输入参数建立对泵启动状态的显式函数，其中变频器的输出频率变量数值受泵的直接影响。同时，探究差异化转速对总功耗结果的影响，也需要搭建显式函数。基于上述两个功能，提出一种快速搜索算法，在调节池液位和输水量都不同的情况下，节能效果较好的泵组启行方案。

3.1.3应用效果分析

结合总供水量与平均用电量的变动关系，搭建了水泵能效的基本模型，可以获得在总供水量相同的单位时间内水泵的能耗变化程度较大的结论。可以通过调整水泵机组的运行方式来降低总能耗，但是在实际研究过程中没有对每台泵在连续运行中的具体情况进行了解，所以有必要对每台泵的数据进行分析。在泵送出后，泵压力传感器传来的数据存在缺失现象，这就又需要用同样的方法及时进行校正，以2号泵数据为例。如果泵前压力传感器出现故障，泵出口流量传感器的压力传感器有时会产生数值较大的读数，需要从检查控制下位机至上位机通讯、检查控制系统上位机至数据库通讯、检查传感器状况这三方面对压力传感器的运行状态进行核查。6号泵的工作效率在0.2～0.35的区间范围内，7号泵的工作效率区间是0.3～0.35,8号泵工作效率区间是0.2～0.35,9号、10号、11号的泵工作效率区间都是0.4～0.6。通过分析泵组运行组合的效率发现，9号、10号和11号总管机组的工作效率高于其他总管“变频+工频同时开启”时的效率。

3.2智慧化水务系统开发过程中的顶层设计

3.2.1水务调度一体可视化管理模式

水务调度一体可视化管理模式的实现过程可以分为“三步走”。先是通过采集接口层借助数据维护工具，以元数据管理、数据采集、数据维护、定时调度、接口发布和综合数据平台为抓手实现对数据的采集、整合及加工处理；其次是设计师可需要在数据处理层利用控制台对进行指标计算和图形服务，创设动态化、具有交互性的表现形式；第三步是在展现功能层，利用可视化设计器，如可视化播放器中的WRF/Flex、三维、SVG、Python或组件库中的图表、雷达图、泡泡图和地图等处理数据的方式将数据以可视化的方式呈现出来。以水量数据监测的可视化为例，根据不同区域的水务管理实际需求情况，通过对区域内的水量、压力等信息进行综合展示分析，捕获各区域的用水需求和产销差的动态变化情况，并根据采集得到的信息数据生成与之对应的可视化图表，能够大大提升水务单位对水量数据的精准性和即时性。

3.2.2水务大数据集成分析平台构建

在大数据背景下，水务企业顺应时代发展趋势，将科学信息技术融入到传统的水务业务工作中，推动了智慧水务系统的构建。同时，这也就意味着在税务企业内部已经建成了一定数量的信息系统，这些信息系统在水务系统的营运过程中生成大量的数据信息，而且受到当下水务系统内部信息系统的相互独立性影响，所生成的庞大数据信息不乏重复的人员劳动信息和冗余的水务数据，导致水务系统对数据的处理效率受到了一定程度的遏制，得不到有力提升。基于此，在开发智慧水务系统的过程中应当引入一个能够提高数据处理效率和有力管控数据信息的平台，即水务大数据集成分析平台。WaterBDI作为典型的水务大数据分析平台具有强大的数据管控能力，能通过对水务工作领域中产生的数据进行访问、过滤、暂缓和加载等EIL过程，以触发器、时间戳、全文比对和日志的不同数据模式同步，来提供实时、定时和批量抽取等多元化数据抽取执行策略，为水务系统内部的异构数据进行整合提供了条件，为差异化系统中的信息资源实现交换和共享创设了平台基础。水务大数据集成分析平台主要用于水务企业搭建数据仓库、数据集市等大数据、对各类数据信息的格式和建库标准进行规范、消弥水务企业系统构建过程中出现的信息数据孤岛现象，能够有力提升水务企业II投资的效益。现阶段，一些水务企业运用的水务大数据集成分析平台，是基于B/S架构的轻量级ETL工具，无论是在平台的初期开发阶段还是后期的运维阶段，难度系数并不高，能够有力搭建数据平台，所存在的数据源具有较强的兼容性，可以支持多样化的SPA、WebServie、文本文件等。

3.2.3统一数据中心的构建

城市智慧水务系统智慧中心的构建囊括了数据的采集、整理、建库、备份等多项流程。为了解决水务系统中存在信息孤岛现象、降低数据维护和系统开发的成本以及提高决策者对企业运行情况的洞察能力，有必要构建起统一的数据中心，从水务设施管理、运行管理、养护管理和数据的存储管理等多种不同管理角度为基础，严格遵循标准、设计、规划全部统一的原则和数据互通、信息共享的理念，保证水务系统所采集到的数据信息能够发挥出更加可观的成效。

3.2.4智慧运营系统的构建

智慧水务运营系统能够向水务企业提供直观化的显示界面，实现对生产工艺图形化的动态化监管以及各种能耗的实时显示。以污水处理厂为例，智慧运营系统的一大

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