CN112050092A - 一种供水管网漏损信息管理系统及建立方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供水管网漏损信息管理系统，包括供水系统上的在线监测系统，数据安全传输网络，漏损管理数据中心，各级水务管理部门的漏损管理子系统，供水系统上的在线监测系统的建设。采用软件管理和硬件管理之间的相互改进和修正，合理布设系统软硬件，避免了现有技术中软硬件管理的脱节导致数据监测不完善、远传数据接收共享困难等；数据安全传输网络的建设，按照网络安全涉密要求管理，保证数据传输网络安全性；漏损管理数据中心根据用户权限和用户等级，使用标准数据接口，给各数据间编辑和共享提供极大便利；各级水务管理部门的漏损管理子系统采用C/S、B/S、M/S系统结合，提高漏损信息管理系统的实用性，用户操作更便捷。
Description
技术领域
本发明属于供水管网漏损信息管理领域，具体涉及一种供水管网漏损信息管理系统及建立方法和应用。
背景技术
在供水管网漏损管理的实际工作中，漏损仪表等设备资产的硬件管理和漏损相关软件(GIS系统、SCADA系统、MIS营收系统)管理分离，一方面，硬件的布设和管理有时候不能够满足软件需求；另一方面，软件使用反馈和软件的分析结论不能很好用于硬件的改进和修正。软硬件管理的脱节导致数据监测不完善、远传数据接收共享困难等问题。
同时目前水务部门中，已经建设了大量的软件系统，但在安全性上存在风险，部分核心数据能被非指定的人员访问、读取，而且各个系统中的数据不能共享互通，需要单独进行用户访问和管理，这种繁复的多用户多系统的登录，使得系统安全性不足。
普通DMA分区计量，存在软件系统单独建设、数据中心建立不完善，建设时C/S、B/S、M/S各个系统单独建立，缺少整体上的联系性和共享性，同时在软件数据库的组织管理上，通用性和标准化工作也不足。
鉴于此，需要开发一种能克服上述缺陷的供水管网漏损信息管理系统，本方案主要针对漏损信息的科学管理，结合软硬件系统一体化建设，科学分析数据安全性和合理性，根据水务部门使用和安全性需求，科学设计数据库并根据数据等级布设与不同的网络环境中，在软件设计上，综合考虑数据管理、数据使用、数据共享，建设C/S、B/S、M/S一体的软件系统，在软件使用运行中，通过试验区和DMA建设，结合水务部门实践和当地用水情况，进一步完善系统的设计和使用体验，指导漏损管理。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种更为科学、更安全、数据共享更方便合理的供水管网漏损信息管理系统，具体包括以下技术方案：
一种供水管网漏损信息管理系统，包括供水系统上的在线监测系统，数据安全传输网络，漏损管理数据中心，各级水务管理部门的漏损管理子系统，供水系统上的在线监测系统收集数据通过数据安全传输网络发送至漏损管理数据中心，漏损管理数据中心的数据供各级水务管理部门的漏损管理子系统调用、编辑或共享，
其中，供水系统上的在线监测系统，包括制水在线监测、供水管网在线监测、二次供水在线监测和漏损在线监测，所述在线监测系统由安装于待测点的监测仪表、GPRS数据远传单元、接收单元组成。该系统用于进行供水系统中的取水泵站、水源井、自来水厂、加压泵站、供水管网等重要单元的实时数据采集、分析、上传、存储，具体包括管网压力、流量、累计流量、流向、泵运行参数等数据。
优选的，按照DMA分区管理进行分区监测计量，便于更好监测和管理系统，
优选的，所述制水在线监测和二次供水在线监测的监测数据中添加水质监测项，进一步完善监测内容，便于与其他供水管理系统融合。
其中，数据安全传输网络，包括用于进行数据远传的数据传输网络、用于进行内部数据交换的核心内网/共享外网/公网。其中，数据传输网络一般是利用移动运营商的GPRS/GSM网络，无需专门布设，仅需添加发送/接收模块和软件。核心内网是布设在业务单位内部，由网络硬件(包括远传数据服务器、数据库服务器、网络服务器、网络工作站、网络互联设备)和网络传输介质及网络软件所组成；核心内网可以实现内部数据管理、数据共享、文件管理、应用软件共享、通知日程功能；核心内网漏损管理核心业务执行的网络平台，通过严格控制访问权限和用户等级，确保核心数据的安全性，通过双机备份和硬盘备份，确保网络系统鲁棒性。共享外网是指各业务子单位或业务关联单位之间互访互通构建的广域网；各业务单位通过政务网/政务云平台，实现数据共享互通、功能接口相互调用。公网是基于Internet的公开网络，一般通过TCP/IP来实现，通过公网可以实现信息公开、信息发布等功能，结合移动运营商，还可以实现热线电话、移动巡检、短信通知、外业定位。
优选的，明确各级网络关系，网段和端口确定后再进行网络布设，便于维护和管理整个系统，且有利于系统升级；
优选的，根据各级网络不同安全涉密要求(国家保密标准、商业秘密保护)，采用网闸、防火墙或VPN安全方式完善网络安全管理。
其中，漏损管理数据中心，包括数据管理和数据库管理。其中数据管理是通过软件工具，进行数据格式转换、数据检验、数据校核、数据入库；数据库管理是通过数据库软件，实现数据库设计、数据字典设计、数据安全设计、数据库接口设计，通过数据库管理，能够制定数据入库规范和标准、提供数据维护日志和数据库运行日志，进行数据版本管理和数据定期备份，同时可以进行用户权限管理和用户角色管理，确保数据库安全。
优选的，采用通用的漏损管理数据字典，明确输入和输出的漏损数据相关项(瞬时流量、累计流量、瞬时压力、采集时间)，确保传输中的数据延续性；
优选的，采用Oracle大型数据库软件，保证数据库伸缩性、数据处理能力、最大并行访问量。
其中，各级水务管理部门的漏损管理子系统，包括本地安装部署的C/S系统，以Web形式部署的B/S系统，以移动App形式的M/S系统。其中C/S系统主要进行漏损数据更新和数据维护，进行漏损分析和事件分析，综合进行漏损管理；B/S系统主要管理漏损业务服务，进行漏损服务的聚合和发布，实现业务共享；M/S系统主要进行现场巡检作业、辅助进行管网现场决策，实现移动应用。
优选的，C/S系统的数据管理更新进行分级审核，确保更新后的数据的准确性和完备性；B/S系统设计时，提高并行访问量上限，确保大量用户访问时系统稳定性；M/S系统采用Android操作系统，提高App调试和上线的便捷性。
供水系统上的在线监测系统采集各类数据，通过移动运营商的GPRS/GSM网络传输至公网上的漏损管理数据中心(远传数据部分)，然后通过公网Internet和共享外网(政务网/政务云)把监测数据传输至指定网络上的数据中心，因为核心网络涉及运行管理等数据，为了确保数据安全，需要增加防火墙/网闸等网络安全设施。通过数据安全传输网络向漏损管理数据中心传输数据。漏损管理系统调用漏损管理数据中心的数据，根据不同部门管理应用需求，分成在本地和局域网应用的客户端和互联网发布的B/S&M/S系统。布设在核心内网上的数据，和内网上的C/S漏损管理子系统实现数据互通共享，C/S系统能够编辑管理数据中心数据。
本发明还公开了上述供水管网漏损信息管理系统的建立方法，依次包括在线监测建设、物联网建设、数据中心建设、软件系统建设、试运行和正式上线步骤。
其中，在线监测建设即建设需求分析、现场实地踏勘、仪器仪表选型、设计方案评定、施工方案选定、数据传输调试和入库。先进行建设需求分析，主要评估漏损建设时，所需的测量精度、测量参数、传输频率、传输数据，同时对待测区域进行实地踏勘，明确现场电力条件、施工难度、后续维护情况，综合施工工况条件和当地自然地理条件，考虑防水、防雷设计，确定流量计选型(插入式流量计、超声波流量计、电磁流量计)、压力计(流量计压力模块、引压管至压力传感器)、数据采集单元(数据采集器、PLC)、远传模块、附属设备等硬件选型，设计传输方案，一般考虑市电方案、电池方案，完成在线监测系统设计方案。再在此基础上，确定施工辅材和施工设计图，制定现场施工方案，施工完成后，还要进行网络和接收端的调试。
其中，物联网建设即数据采集单元处理、数据远传、数据接收。数据采集单元主要根据漏损管理需要，接收流量计传输信号、接收压力计传输信号，特殊的，针对现场作业需要，还需传输采集柜门禁信号和通讯信号。
数据远传通过GPRS/CDMA和互联网传输漏损数据，包括在数采单元布设远传模块、选择移动运营商和购置运营商SIM卡、互联网接收远传数据。通过数采自带/选配的远传模块(如有必要，可配置信号增强天线)，结合当地运营商网络信号情况和资费情况，选定运营商，由于GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时收取、处理多个采集器的各种数据，可很好的满足系统对数据采集和传输的实时性要求。
数据接收是指接收端服务器按照数据传输规约，以一定的数据传输帧格式把带有公网IP地址和服务器端口号的指令，通过Internet和GPRS网络，传送给远传模块，模块收到指令后，返回给服务器一个带有SIM卡号的指令，服务器收到指令后，确认本机存储的SIM卡号与接收到的SIM卡号是否一致，如果一致则建立连接成功。此后远传模块可以正常向服务器发送数据，服务器上的上位软件接收数据后，并进行数据审核，通过审核后把数据写入数据库中，供数据中心调用访问。
其中，数据中心建设包括现有数据整理、数据库建设、数据发布。
现有数据整理包括基础地理数据收集、管网数据整理、其他系统数据接入。
基础地理数据主要由自然地理信息中的地貌、水系、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外还有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，基础地理数据一般来自各级测绘部门，根据载体类型可以分为离线GIS数据、专线数据接口、在线地图服务等形式。在基础地理数据使用中，需要严格遵循保密协议和保密条例，确保数据安全。
管网数据整理是指对给水管网数据进行收集整理规范化的过程，给水管网是指给水工程中向用户输水和配水的管道系统，由管道、配件和附属设施组成，附属设施有调节构筑物(水池、水塔或水柱)和给水泵站等。给水管网数据中应明确管线的平面位置、高程(地面高程、管顶高程)、埋深、走向、规格、材质、管径、节点性质、附属物性质等；并在在已有控制的基础上加密图根并测量供水管网的平面坐标及高程。在管网数据整理中，确保管网几何信息、属性信息、管线间拓扑信息正确无遗漏。
其他系统数据接入是指与水务部门已建成系统(如营业MIS系统、工程报装系统、客服热线系统、调度SCADA系统)对接，要求实现数据中心与各个子系统的互联集成与数据共享交换，并支持统一身份认证与一站式登录。
数据库建设是指对于漏损管理系统，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求(信息要求和处理要求)。包括数据库需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的运行和维护。
数据库需求分析是调查和分析水务部门业务活动和数据的使用情况，根据目前已经整理的数据以及它们在业务活动中交流的情况，确定不同数据的不同使用要求和各种约束条件等，形成用户需求规约。
概念结构设计是指对供水管网系统中的不同节点不同要素进行分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。给出各子流程中的局部视图。再将前面得到的多个局部视图集成为一个全局视图，即为漏损管理系统中的概念数据模型。
逻辑结构设计是将概念结构设计中的全局视图设计成数据库的一种逻辑模式，即适应于特定数据库管理系统(Oracle 11g)所支持的逻辑数据模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领域产生相应的逻辑子模式。
物理结构设计是根据数据库管理系统提供的多种存储结构和存取方法，对具体的应用任务选定最合适的物理存储结构(包括文件类型、索引结构和数据的存放次序与位逻辑)、存取方法和存取路径等。
数据库的运行与维护是指在数据库系统正式投入运行的过程中，必须不断地对其进行调整与修改。根据漏损管理的实际情况、结合当地的管网运维现状，对数据库的各项设计和数据交互进行调整，确保数据库设计的工程化、规范化和便捷化。
数据发布是指根据不同网络需求，将数据库按照不同的保密和使用等级，分别制作相应的镜像放置于不同网络中，确保数据安全。
软件系统建设包括C/S综合漏损管理系统建设、B/S信息共享平台建设、M/S移动子系统建设。在C/S运行模式主要是实现地形、管线及设施数据管理，包含数据录入、编辑和更新、查询统计、分析、数据库备份恢复、系统管理等模块；在B/S运行模式实现管线及设施信息发布，包含地图控制、数据的查询、统计、分析、系统管理等功能模块，同时加入漏损信息管理，将水力模型和漏损管理等信息也集成于共享平台上，同时可以接入其他系统的数据。M/S模式主要对移动外业作业提供辅助决策。
C/S综合漏损管理系统结构具有良好的人/机交互能力，对图形数据具有很强的处理和编辑能力，对于空间数据的存取效率高的特点，方便用户开展管理工作。同时接入漏损信息和漏损设备信息，便于进行漏损数据的综合管理和应用。此外在水务部门内部之间建立C/S架构的局域网，主要由负责数据编辑/更新和系统维护等涉及大数据量的专业技术人员使用，用来进行系统配置、数据录入/建库/编辑、数据备份等工作。
B/S信息共享平台建设中，主要命令执行、数据计算都在服务器上完成，而且应用程序也安装在服务器，客户机几乎是零安装零维护，大大减轻了系统管理员的工作量，而且这种方式对客户端的用户数没有限制。同时，由于所有日常办公操作可通过浏览器完成，也可大大降低对基层办公人员的计算机技术要求(会使用计算机打字、上网即可)。同时B/S系统上，可以进行漏损和管网数据的查询和导出，也可以通过现有接口查看其他系统数据信息，实现信息互通共享。
M/S移动子系统建设通过GPS定位技术，能帮助进行管网的动态管理。GPS的数据采集和实时定位功能，一方面能解决管网GIS系统数据来源问题，加强管网巡检和维护；另一方面能更有效指挥和决策外业现场管网巡查和事故应急抢修。
试运行和正式上线是指建立试验区、系统试运行、系统使用。
建立试验区是选取当地特征性区域用于验证用水模式和漏损模式，同时进行仪器仪表安装布设流程校验。试验区建设时，首先根据当地用水情况分析水量报表，结合实地踏勘情况选择代表性区域，在此区域上进行封闭性测试后，测试成功后，安装合适的流量计及压力计，进行监测和记录，每天监测的内容包括最小夜间流量(MNF)；最小夜间流量发生的时间与当时的压力情况。
系统试运行是指系统先试运营一段时间，并在此期间进行系统的初步培训和测试完善的过程。在试运行期间，主要进行系统软件稳定性测试、系统安全性测试，同时对数据中心的设计进行进一步优化和改进。
系统使用是指系统交付后，进行系统使用培训和正式应用管理的过程。
本发明还提供了该供水管网漏损信息管理系统的应用，包括DMA区域软硬件一体化管理、数据安全管理、漏损综合管理，
其中，DMA区域软硬件一体化管理包括对DMA区域的硬件安装布设、调试使用、运行维护、数据入库的一体化管理。
根据不同区域的具体市电、交通、路面情况，考虑到后期数据处理和数据共享，选择不同类型的仪器仪表，添加不同类型辅材，进行现场施工安装。在方案设计中，结合不同地区水文地质条件，考虑不同要求的防水避雷措施。
在漏损管理上，合理划分区域计量、独立计量区计量，在小区、大用户入口考虑设置总表或流量计，同时兼顾城市发展和小区扩建情况，预留测压、测流点(段)等。
在数据收集共享上，采用基于在线的流量压力监测设备，每天监测的内容包括最小夜间流量(MNF)；最小夜间流量发生的时间与当时的压力情况。在此基础上进行定位与修复，确定优先选择重点进行探漏查漏区域。每月统计分析的内容有：DMA的总供给水量、DMA的用水量数据、DMA的无收益水量、流量记录(记录最大流量、最小流量、平均流量数据)、压力记录(记录最大压力、最小压力、平均压力数据)，这些统计数据通过统一的软件处理添加至用户数据库中，确保数据的安全性和共享性。
其中，漏损综合管理是指通过漏损管理软件系统，实现对设备、数据、应用的统一管理，包括：
管网资产、厂站信息、仪表信息等资产设备以图形符号和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机，用户可以定义它们所处的地理位置和不同设备间的拓扑关系，同时进行维护设备卡片、设备状态管理，可以及时了解设备的使用年限、使用状况、维护情况，便于寻找超龄管线、易损管线，改进漏损管理；
系统将管线、其它地理要素及各种属性信息等数据有机的整合在一起，采用多层结构与具体应用支撑相结合的设计方式，确定系统平台设计的框架体系、技术标准以及供水行业数据规范，构建可靠完备的数据库，保证业务数据的规范性、可靠性和有效性，用户可以按照自己感兴趣的方式对数据库中的数据进行查询检索，得到需要的结果，从而为决策提供依据。同时充分考虑已建设的软件系统(管网地理信息系统、营业MIS系统、调度SCADA系统)之间的访问与调用需求，为系统统一集成入口提供数据集成基础，采用统一的一站式登录访问机制；
系统基于水务部门漏损管理实际，基于硬件系统、数据库系统和软件系统一体化设计，可以进行如下应用①对营业收费系统中的账单分析，发现可能存在的产销差事件；②通过划分的各级计量区的监测，以实现对各级计量区产销差事件的监控。③通过水力学模型的建立及修正，来了解和控制供水管网整体的运行水平。④通过压力调控，使供水管网整体的压力水平比较平稳地保持在管网质量可以承受的范围内，并对漏损量进行抑制。⑤通过夜间流量分析感知正在发生的产销差事件；⑥增加漏点监控的子系统；⑦开展管网测试和管网平差计算，绘制管网测压点总图和水质监测总图，能进行爆管预警，能对于出现事故的管段自动搜索出需关停阀门与停水用水户，能调整城市供水服务的水压线，有利于进行管网系统优化工作。
此外，系统采用智能移动终端替代专用设备的显示以及数据传送的部分功能，进行M/S端应用，旨在利用移动终端在数据存储、远程传输、监控等方面的优势，实现专业数据采集器的部分功能，主要包括：①基于手机终端的GPS系统和数据上传功能，实现抄表现场监控，有效减少因为抄表误差带来的漏损。②智能移动终端实现数据的显示、存储、回放、远程发送等功能。③通过对巡检路线的跟踪，及时掌握抄表人员巡检路线，减少误抄漏抄现象。④巡检人员查看所处地方周围的管线及设备信息，如果发现漏损现象，可以及时上报漏损位置，通过精确定位，减少漏损从发现到修复所需时间，降低漏损。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)供水系统上的在线监测系统的建设，采用软件管理和硬件管理之间的相互改进和修正，合理布设系统软硬件，避免了现有技术中软硬件管理的脱节导致数据监测不完善、远传数据接收共享困难等；
2)数据安全传输网络的建设，通过核心内网/共享外网/公网的分级和移动运营商的GPRS/GSM网络辅助，结合网络硬件控制用户访问权限和用户等级，按照网络安全涉密要求管理，保证数据传输网络安全性；
3)漏损管理数据中心根据用户权限和用户等级，在数据管理安全的情况下，使用标准数据接口，给各数据间编辑和共享提供极大便利；
4)各级水务管理部门的漏损管理子系统采用C/S、B/S、M/S系统结合，结合实际使用场景选用不同系统，提高漏损信息管理系统的实用性，用户操作更便捷。
附图说明
图1为本发明所述供水管网漏损信息管理系统的运行原理示意图。
图2为本发明所述供水管网漏损信息管理系统的建立方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明所述的供水管网漏损信息管理系统及监理方法和应用的技术方案作进一步说明：
一种供水管网漏损信息管理系统，包括供水系统上的在线监测系统，数据安全传输网络，漏损管理数据中心，各级水务管理部门的漏损管理子系统，
其中，供水系统上的在线监测系统，按照DMA分区管理进行分区监测计量，并指导硬件布设和信息收集，该在线监测系统包括制水在线监测、供水管网在线监测、二次供水在线监测和漏损在线监测，所述在线监测系统由安装于待测点的监测仪表、GPRS数据远传单元、接收单元组成。该系统用于进行供水系统中的取水泵站、水源井、自来水厂、加压泵站、供水管网等重要单元的实时数据采集、分析、上传、存储，具体包括管网压力、流量、累计流量、流向、泵运行参数、水质参数等数据。
其中，数据安全传输网络，分为用于进行数据远传的传输网络、用于进行内部数据交换的核心内网/共享外网/公网。数据传输网络利用移动运营商的GPRS/GSM网络。核心内网布设在业务单位内部，由网络硬件(包括远传数据服务器、数据库服务器、网络服务器、网络工作站、网络互联设备)和网络传输介质及网络软件所组成；核心内网可以实现内部数据管理、数据共享、文件管理、应用软件共享、通知日程功能；核心内网漏损管理核心业务执行的网络平台，通过严格控制访问权限和用户等级，确保核心数据的安全性，通过双机备份和硬盘备份，确保网络系统鲁棒性。共享外网指各业务子单位或业务关联单位之间互访互通构建的广域网；各业务单位通过政务网/政务云平台，实现数据共享互通、功能接口相互调用。公网是基于Internet的公开网络，一般通过TCP/IP来实现，通过公网可以实现信息公开、信息发布等功能，结合移动运营商，还可以实现热线电话、移动巡检、短信通知、外业定位。明确各级网络关系，在网段和端口确定后再进行网络布设，便于维护和管理整个系统，且有利于系统升级；根据各级网络不同安全涉密要求(国家保密标准、商业秘密保护)，采用网闸、防火墙或VPN安全方式完善网络安全管理。
其中，漏损管理数据中心，包括数据管理和数据库管理。其中数据管理是通过软件工具，进行数据格式转换、数据检验、数据校核、数据入库；数据库管理是采用Oracle大型数据库软件，通过数据库软件，实现数据库设计、数据字典设计、数据安全设计、数据库接口设计，通过数据库管理，能够制定数据入库规范和标准、提供数据维护日志和数据库运行日志，进行数据版本管理和数据定期备份，同时可以进行用户权限管理和用户角色管理，确保数据库安全。采用通用的漏损管理数据字典，明确输入和输出的漏损数据相关项(瞬时流量、累计流量、瞬时压力、采集时间)，确保传输中的数据延续性。
其中，各级水务管理部门的漏损管理子系统，包括本地安装部署的C/S系统，以Web形式部署的B/S系统，以移动App形式的M/S系统。其中C/S系统主要进行漏损数据更新和数据维护，进行漏损分析和事件分析，综合进行漏损管理；B/S系统主要管理漏损业务服务，进行漏损服务的聚合和发布，实现业务共享；M/S系统主要进行现场巡检作业、辅助进行管网现场决策，实现移动应用。其中。C/S系统的数据管理更新进行分级审核，确保更新后的数据的准确性和完备性；B/S系统设计时，提高并行访问量上限，确保大量用户访问时系统稳定性；M/S系统采用Android操作系统，提高App调试和上线的便捷性。
供水系统上的在线监测系统采集各类数据，通过移动运营商的GPRS/GSM网络传输至公网上的漏损管理数据中心(远传数据部分)，然后通过公网Internet和共享外网(政务网/政务云)把监测数据传输至指定网络上的数据中心，因为核心网络涉及运行管理等数据，为了确保数据安全，需要增加防火墙/网闸等网络安全设施。通过数据安全传输网络向漏损管理数据中心传输数据。漏损管理系统调用漏损管理数据中心的数据，根据不同部门管理应用需求，分成在本地和局域网应用的客户端和互联网发布的B/S&M/S系统。布设在核心内网上的数据，和内网上的C/S漏损管理子系统实现数据互通共享，C/S系统能够编辑管理数据中心数据。
上述供水管网漏损信息管理系统的建立方法，如图2所示，依次包括在线监测建设、物联网建设、数据中心建设、软件系统建设、试运行和正式上线步骤。
其中，在线监测建设即建设需求分析、现场实地踏勘、仪器仪表选型、设计方案评定、施工方案选定、数据传输调试和入库。先进行建设需求分析，主要评估漏损建设时，所需的测量精度、测量参数、传输频率、传输数据，同时对待测区域进行实地踏勘，明确现场电力条件、施工难度、后续维护情况，综合施工工况条件和当地自然地理条件，考虑防水、防雷设计，确定流量计选型(插入式流量计、超声波流量计、电磁流量计)、压力计(流量计压力模块、引压管至压力传感器)、数据采集单元(数据采集器、PLC)、远传模块、附属设备等硬件选型，设计传输方案，一般考虑市电方案、电池方案，完成在线监测系统设计方案。再在此基础上，确定施工辅材和施工设计图，制定现场施工方案，施工完成后，还要进行网络和接收端的调试。
其中，物联网建设即数据采集单元处理、数据远传、数据接收。数据采集单元主要根据漏损管理需要，接收流量计传输信号、接收压力计传输信号，特殊的，针对现场作业需要，还需传输采集柜门禁信号和通讯信号，示例如下表所示：
| 时间 | 瞬时流量 | 表读数正 | 表读数负 | 表读数合计 | 压力 | 门禁 | 通讯状态 | 断电报警 |
| 17-01-0100:00:00 | 20.3 | 123.2 | -10.3 | 112.9 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:01:00 | 20.6 | 123.5 | -10.4 | 113.1 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:02:00 | 20.9 | 123.8 | -10.5 | 113.3 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:03:00 | 21.2 | 124.1 | -10.6 | 113.5 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:04:00 | 21.5 | 124.4 | -10.7 | 113.7 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:05:00 | 21.8 | 124.7 | -10.8 | 113.9 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:06:00 | 22.1 | 125 | -10.9 | 114.1 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:06:00 | 22.4 | 125.3 | -10.1 | 115.2 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:08:00 | 22.7 | 125.6 | -10.11 | 115.49 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
| 17-01-0100:09:00 | 25.6 | 125.9 | -10.12 | 115.78 | 0.63 | 0 | 1 | 1 |
注释：
门禁：0＝正常，1＝门禁被打开；
通讯状态：0＝正常，1＝流量计通讯异常，2＝GPRS通讯异常；
断电报警：0＝正常，1＝断电。
数据远传通过GPRS/CDMA和互联网传输漏损数据，包括在数采单元布设远传模块、选择移动运营商和购置运营商SIM卡、互联网接收远传数据。通过数采自带/选配的远传模块(如有必要，可配置信号增强天线)，结合当地运营商网络信号情况和资费情况，选定运营商，由于GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时收取、处理多个采集器的各种数据，可很好的满足系统对数据采集和传输的实时性要求。
数据接收是指接收端服务器按照数据传输规约，以一定的数据传输帧格式把带有公网IP地址和服务器端口号的指令，通过Internet和GPRS网络，传送给远传模块，模块收到指令后，返回给服务器一个带有SIM卡号的指令，服务器收到指令后，确认本机存储的SIM卡号与接收到的SIM卡号是否一致，如果一致则建立连接成功。此后远传模块可以正常向服务器发送数据，服务器上的上位软件接收数据后，并进行数据审核，通过审核后把数据写入数据库中，供数据中心调用访问。
其中，数据中心建设包括现有数据整理、数据库建设、数据发布。
现有数据整理包括基础地理数据收集、管网数据整理、其他系统数据接入。
基础地理数据主要由自然地理信息中的地貌、水系、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外还有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，基础地理数据一般来自各级测绘部门，根据载体类型可以分为离线GIS数据、专线数据接口、在线地图服务等形式。在基础地理数据使用中，需要严格遵循保密协议和保密条例，确保数据安全。
管网数据整理是指对给水管网数据进行收集整理规范化的过程，给水管网是指给水工程中向用户输水和配水的管道系统，由管道、配件和附属设施组成，附属设施有调节构筑物(水池、水塔或水柱)和给水泵站等。给水管网数据中应明确管线的平面位置、高程(地面高程、管顶高程)、埋深、走向、规格、材质、管径、节点性质、附属物性质等；并在在已有控制的基础上加密图根并测量供水管网的平面坐标及高程。在管网数据整理中，确保管网几何信息、属性信息、管线间拓扑信息正确无遗漏。
其他系统数据接入是指与水务部门已建成系统(如营业MIS系统、工程报装系统、客服热线系统、调度SCADA系统)对接，要求实现数据中心与各个子系统的互联集成与数据共享交换，并支持统一身份认证与一站式登录。
数据库建设是指对于漏损管理系统，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求(信息要求和处理要求)。包括数据库需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的运行和维护。
数据库需求分析是调查和分析水务部门业务活动和数据的使用情况，根据目前已经整理的数据以及它们在业务活动中交流的情况，确定不同数据的不同使用要求和各种约束条件等，形成用户需求规约。
概念结构设计是指对供水管网系统中的不同节点不同要素进行分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。给出各子流程中的局部视图。再将前面得到的多个局部视图集成为一个全局视图，即为漏损管理系统中的概念数据模型。
逻辑结构设计是将概念结构设计中的全局视图设计成数据库的一种逻辑模式，即适应于特定数据库管理系统(Oracle 11g)所支持的逻辑数据模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领域产生相应的逻辑子模式。
物理结构设计是根据数据库管理系统提供的多种存储结构和存取方法，对具体的应用任务选定最合适的物理存储结构(包括文件类型、索引结构和数据的存放次序与位逻辑)、存取方法和存取路径等。
数据库的运行与维护是指在数据库系统正式投入运行的过程中，必须不断地对其进行调整与修改。根据漏损管理的实际情况、结合当地的管网运维现状，对数据库的各项设计和数据交互进行调整，确保数据库设计的工程化、规范化和便捷化。
数据发布是指根据不同网络需求，将数据库按照不同的保密和使用等级，分别制作相应的镜像放置于不同网络中，确保数据安全。
软件系统建设包括C/S综合漏损管理系统建设、B/S信息共享平台建设、M/S移动子系统建设。在C/S运行模式主要是实现地形、管线及设施数据管理，包含数据录入、编辑和更新、查询统计、分析、数据库备份恢复、系统管理等模块；在B/S运行模式实现管线及设施信息发布，包含地图控制、数据的查询、统计、分析、系统管理等功能模块，同时加入漏损信息管理，将水力模型和漏损管理等信息也集成于共享平台上，同时可以接入其他系统的数据。M/S模式主要对移动外业作业提供辅助决策。
C/S综合漏损管理系统结构具有良好的人/机交互能力，对图形数据具有很强的处理和编辑能力，对于空间数据的存取效率高的特点，方便用户开展管理工作。同时接入漏损信息和漏损设备信息，便于进行漏损数据的综合管理和应用。此外在水务部门内部之间建立C/S架构的局域网，主要由负责数据编辑/更新和系统维护等涉及大数据量的专业技术人员使用，用来进行系统配置、数据录入/建库/编辑、数据备份等工作。
B/S信息共享平台建设中，主要命令执行、数据计算都在服务器上完成，而且应用程序也安装在服务器，客户机几乎是零安装零维护，大大减轻了系统管理员的工作量，而且这种方式对客户端的用户数没有限制。同时，由于所有日常办公操作可通过浏览器完成，也可大大降低对基层办公人员的计算机技术要求(会使用计算机打字、上网即可)。同时B/S系统上，可以进行漏损和管网数据的查询和导出，也可以通过现有接口查看其他系统数据信息，实现信息互通共享。
M/S移动子系统建设通过GPS定位技术，能帮助进行管网的动态管理。GPS的数据采集和实时定位功能，一方面能解决管网GIS系统数据来源问题，加强管网巡检和维护；另一方面能更有效指挥和决策外业现场管网巡查和事故应急抢修。
试运行和正式上线是指建立试验区、系统试运行、系统使用。
建立试验区是选取当地特征性区域用于验证用水模式和漏损模式，同时进行仪器仪表安装布设流程校验。试验区建设时，首先根据当地用水情况分析水量报表，结合实地踏勘情况选择代表性区域，在此区域上进行封闭性测试后，测试成功后，安装合适的流量计及压力计，进行监测和记录，每天监测的内容包括最小夜间流量(MNF)；最小夜间流量发生的时间与当时的压力情况。
系统试运行是指系统先试运营一段时间，并在此期间进行系统的初步培训和测试完善的过程。在试运行期间，主要进行系统软件稳定性测试、系统安全性测试，同时对数据中心的设计进行进一步优化和改进。
系统使用是指系统交付后，进行系统使用培训和正式应用管理的过程。
上述供水管网漏损信息管理系统的应用，包括DMA区域软硬件一体化管理、数据安全管理和漏损综合管理，
其中，DMA区域软硬件一体化管理包括对DMA区域的硬件安装布设、调试使用、运行维护、数据入库的一体化管理。
根据不同区域的具体市电、交通、路面情况，考虑到后期数据处理和数据共享，选择不同类型的仪器仪表，添加不同类型辅材，进行现场施工安装。在方案设计中，结合不同地区水文地质条件，考虑不同要求的防水避雷措施。
在漏损管理上，合理划分区域计量、独立计量区计量，在小区、大用户入口考虑设置总表或流量计，同时兼顾城市发展和小区扩建情况，预留测压、测流点(段)等。
在数据收集共享上，采用基于在线的流量压力监测设备，每天监测的内容包括最小夜间流量(MNF)；最小夜间流量发生的时间与当时的压力情况。在此基础上进行定位与修复，确定优先选择重点进行探漏查漏区域。每月统计分析的内容有：DMA的总供给水量、DMA的用水量数据、DMA的无收益水量、流量记录(记录最大流量、最小流量、平均流量数据)、压力记录(记录最大压力、最小压力、平均压力数据)，这些统计数据通过统一的软件处理添加至用户数据库中，确保数据的安全性和共享性。
其中，漏损综合管理是指通过漏损管理软件系统，实现对设备、数据、应用的统一管理，包括：
管网资产、厂站信息、仪表信息等资产设备以图形符号和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机，用户可以定义它们所处的地理位置和不同设备间的拓扑关系，同时进行维护设备卡片、设备状态管理，可以及时了解设备的使用年限、使用状况、维护情况，便于寻找超龄管线、易损管线，改进漏损管理；
系统将管线、其它地理要素及各种属性信息等数据有机的整合在一起，采用多层结构与具体应用支撑相结合的设计方式，确定系统平台设计的框架体系、技术标准以及供水行业数据规范，构建可靠完备的数据库，保证业务数据的规范性、可靠性和有效性，用户可以按照自己感兴趣的方式对数据库中的数据进行查询检索，得到需要的结果，从而为决策提供依据。同时充分考虑已建设的软件系统(管网地理信息系统、营业MIS系统、调度SCADA系统)之间的访问与调用需求，为系统统一集成入口提供数据集成基础，采用统一的一站式登录访问机制；
系统基于水务部门漏损管理实际，基于硬件系统、数据库系统和软件系统一体化设计，可以进行如下应用①对营业收费系统中的账单分析，发现可能存在的产销差事件；②通过划分的各级计量区的监测，以实现对各级计量区产销差事件的监控。③通过水力学模型的建立及修正，来了解和控制供水管网整体的运行水平。④通过压力调控，使供水管网整体的压力水平比较平稳地保持在管网质量可以承受的范围内，并对漏损量进行抑制。⑤通过夜间流量分析感知正在发生的产销差事件；⑥增加漏点监控的子系统；⑦开展管网测试和管网平差计算，绘制管网测压点总图和水质监测总图，能进行爆管预警，能对于出现事故的管段自动搜索出需关停阀门与停水用水户，能调整城市供水服务的水压线，有利于进行管网系统优化工作。
此外，系统采用智能移动终端替代专用设备的显示以及数据传送的部分功能，进行M/S端应用，旨在利用移动终端在数据存储、远程传输、监控等方面的优势，实现专业数据采集器的部分功能，主要包括：①基于手机终端的GPS系统和数据上传功能，实现抄表现场监控，有效减少因为抄表误差带来的漏损。②智能移动终端实现数据的显示、存储、回放、远程发送等功能。③通过对巡检路线的跟踪，及时掌握抄表人员巡检路线，减少误抄漏抄现象。④巡检人员查看所处地方周围的管线及设备信息，如果发现漏损现象，可以及时上报漏损位置，通过精确定位，减少漏损从发现到修复所需时间，降低漏损。
Claims (3)
1.一种供水管网漏损信息管理系统，其特征在于：包括供水系统上的在线监测系统，数据安全传输网络，漏损管理数据中心，各级水务管理部门的漏损管理子系统，供水系统上的在线监测系统收集数据通过数据安全传输网络发送至漏损管理数据中心，漏损管理数据中心的数据供各级水务管理部门的漏损管理子系统调用、编辑或共享，
所述供水系统上的在线监测系统，包括制水在线监测、供水管网在线监测、二次供水在线监测和漏损在线监测，所述在线监测系统由安装于待测点的监测仪表、GPRS数据远传单元、接收单元组成；
所述数据安全传输网络，包括用于进行数据远传的数据传输网络、用于进行内部数据交换的核心内网/共享外网/公网；
所述漏损管理数据中心，包括数据管理和数据库管理，其中数据管理是通过软件工具，进行数据格式转换、数据检验、数据校核、数据入库；数据库管理是通过数据库软件，实现数据库设计、数据字典设计、数据安全设计、数据库接口设计，通过数据库管理，能够制定数据入库规范和标准、提供数据维护日志和数据库运行日志，进行数据版本管理和数据定期备份，同时可以进行用户权限管理和用户角色管理，确保数据库安全；
各级水务管理部门的漏损管理子系统，包括本地安装部署的C/S系统，以Web形式部署的B/S系统，以移动App形式的M/S系统；
供水系统上的在线监测系统采集各类数据，通过移动运营商的GPRS/GSM网络传输至公网上的漏损管理数据中心(远传数据部分)，然后通过公网Internet和共享外网(政务网/政务云)把监测数据传输至指定网络上的数据中心，因为核心网络涉及运行管理等数据，为了确保数据安全，需要增加防火墙/网闸等网络安全设施，通过数据安全传输网络向漏损管理数据中心传输数据，漏损管理系统调用漏损管理数据中心的数据，根据不同部门管理应用需求，分成在本地和局域网应用的客户端和互联网发布的B/S&M/S系统，布设在核心内网上的数据，和内网上的C/S漏损管理子系统实现数据互通共享，C/S系统能够编辑管理数据中心数据。
2.如权利要求1所述的供水管网漏损信息管理系统的建立方法，其特征在于：依次包括在线监测建设、物联网建设、数据中心建设、软件系统建设、试运行和正式上线步骤；
所述在线监测建设即建设需求分析、现场实地踏勘、仪器仪表选型、设计方案评定、施工方案选定、数据传输调试和入库；所述物联网建设即数据采集单元处理、数据远传、数据接收；
所述数据远传通过GPRS/CDMA和互联网传输漏损数据，包括在数采单元布设远传模块、选择移动运营商和购置运营商SIM卡、互联网接收远传数据，数据接收是指接收端服务器按照数据传输规约，以一定的数据传输帧格式把带有公网IP地址和服务器端口号的指令，通过Internet和GPRS网络，传送给远传模块，模块收到指令后，返回给服务器一个带有SIM卡号的指令，服务器收到指令后，确认本机存储的SIM卡号与接收到的SIM卡号是否一致，如果一致则建立连接成功；
所述数据中心建设包括现有数据整理、数据库建设、数据发布，现有数据整理包括基础地理数据收集、管网数据整理、其他系统数据接入，基础地理数据主要由自然地理信息中的地貌、水系、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外还有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，基础地理数据一般来自各级测绘部门，根据载体类型可以分为离线GIS数据、专线数据接口、在线地图服务等形式，管网数据整理是指对给水管网数据进行收集整理规范化的过程，给水管网是指给水工程中向用户输水和配水的管道系统；其他系统数据接入是指与水务部门已建成系统，包括营业MIS系统、工程报装系统、客服热线系统、调度SCADA系统的对接，要求实现数据中心与各个子系统的互联集成与数据共享交换，并支持统一身份认证与一站式登录；
所述软件系统建设包括数据库需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的运行和维护；
所述软件系统建设包括C/S综合漏损管理系统建设、B/S信息共享平台建设、M/S移动子系统建设，在C/S运行模式主要是实现地形、管线及设施数据管理，包含数据录入、编辑和更新、查询统计、分析、数据库备份恢复、系统管理等模块；在B/S运行模式实现管线及设施信息发布，包含地图控制、数据的查询、统计、分析、系统管理等功能模块，同时加入漏损信息管理，将水力模型和漏损管理等信息也集成于共享平台上，同时可以接入其他系统的数据；
试运行和正式上线是指建立试验区、系统试运行、系统使用，所述建立试验区是选取当地特征性区域用于验证用水模式和漏损模式，同时进行仪器仪表安装布设流程校验，所述系统试运行是指系统先试运营一段时间，并在此期间进行系统的初步培训和测试完善的过程。在试运行期间，主要进行系统软件稳定性测试、系统安全性测试，同时对数据中心的设计进行进一步优化和改进，所述系统使用是指系统交付后，进行系统使用培训和正式应用管理的过程。
3.如权利要求1所述的供水管网漏损信息管理系统的应用，其特征在于：包括DMA区域软硬件一体化管理、数据安全管理、漏损综合管理，所述DMA区域软硬件一体化管理包括对DMA区域的硬件安装布设、调试使用、运行维护、数据入库的一体化管理，所述漏损综合管理是指通过漏损管理软件系统，实现对设备、数据、应用的统一管理，包括：管网资产、厂站信息、仪表信息等资产设备以图形符号和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机，用户可以定义它们所处的地理位置和不同设备间的拓扑关系，同时进行维护设备卡片、设备状态管理，可以及时了解设备的使用年限、使用状况、维护情况，便于寻找超龄管线、易损管线，改进漏损管理。
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