城市供水动态评估体系的探索和数字化应用.pdf

DIGITCW技术 应用Technology Application132DIGITCW2023.09作者简介：沈 越（1982-），男，上海人，中级工程师，本科，研究方向为供水信息化。随着城市化的不断推进，城市化所带来的问题如城市热岛、集中污染以及供排水能力不足等不断显现。为了更好地保障城市稳定运行，合理调度城市资源，城市需要建立起一套完善的城市运行评价体系来反映整个城市的健康指标1。作为城市运行安全保障的重要环节之一，城市供水安全保障是我们工作的重中之重。城市供水系统的管理与维护需要综合考虑环境因素和社会管理因素。很多供水企业和管理部门都将重点集中在供水水质检测和供水管网建设维护上，缺少对整个供水系统风险管控的监测2。本文以全国特大城市之一的上海为例，对构建城市供水动态评估体系进行探索。上海今年来供水总体安全平稳，供水水质符合国家标准，但由于受高温、台风、干旱、潮汐等极端天气的影响，上海供水也存在诸多挑战，如咸潮、藻类暴发、爆管等，这些风险事件对城市供水风险管控能力提出了更高的要求，迫切需要构建一种全新的供水系统安全风险管控体系，解决管理瓶颈，控制风险隐患，推动供水安全管理水平不断提升。1 城市供水运行动态评估内容城市供水动态评估体系应在深入的业务调研和专家分析的基础上，充分利用大数据、人工智能、移动互联网和物联网等先进的信息化技术，实现各类评估模型的训练、数据的接入、预处理、评估指标的实时计算及评分、数据分析及数据可视化展示，最终达到对各环节运行风险的综合性评估，辅助供水各类决策的制定，全面排查隐患，预测未来的风险，从事前管控的角度保障供水安全。1.1 评估指标体系城市供水动态评估体系的探索和数字化应用沈 越（上海市供水调度监测中心，上海 200080）摘要：文章主要阐述了由宏观评估、综合评估、专项评估方面构建的城市供水动态评估体系，并通过对各类基础动态信息和评估指标体系进行归纳，总结了动态评估的主要方法，介绍了对评估结果的数字化展示方法并对评估成果进行了展望。关键词：供水运行安全；动态评估体系；数字化doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.09.044中图分类号：TU 991.62 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）09-0132-03Exploration and Digital Application of Dynamic Evaluation System for Urban Water SupplySHEN Yue(Shanghai Water Supply Dispatch Monitoring Center,Shanghai 200080,China)Abstract:The article mainly elaborates on the dynamic evaluation system of urban water supply operation safety constructed by macro evaluation,comprehensive evaluation,and special evaluation,and summarizes the main methods of dynamic evaluation through various basic dynamic information and evaluation index systems.It introduces the digital display method of evaluation results and the outlook of evaluation results.Key words:water supply operation safety;dynamic evaluation system;digitization图1 城市供水动态评估体系示意图DCWTechnology Application技术应用133数字通信世界2023.09如图1所示，整个供水动态评估体系分为三层：宏观评估、综合评估、专项评估。宏观评估所体现的就是整个城市当前的供水运行安全状况。综合评估则是根据城市供水环节，分成了原水运行安全评估、水厂运行安全评估、输配运行安全评估、二次供水运行安全评估。专项评估则是根据各种独立的事件或角度进行专题评估。1.2 评估方法在各类评估指标体系的建立、评分规则的确定过程中采用业务调研、专家打分和机器学习相结合、定性与定量相结合的方法，在大量的调研和模型训练后，从大量的因子中筛选出关键影响要素，并确立指标权重及其计算规则。评估结果在实际业务中也得到了很好的验证，实践证明对供水生产经营管理具有重要的指导作用。以下以综合评估中原水运行安全评估和水厂运行安全评估以及专项评估中的管网风险评估为例进行介绍。（1）原水运行安全评估。实现对整个原水系统的综合评估，指标涉及5个大类44个小类。从原水水质、原水调配、设施设备、应急处置、运行管控等5个方面进行评价，囊括的指标类型包括水源地流量、压力、水质、水位、机泵运行、规章制度、突发事件应急管理、信息化支撑系统、数据传输情况等。（2）水厂运行安全评估。实现对全市40家自来水厂的运行安全评估，从出厂水质量、抗风险能力、智能化水平、运行稳定性、精细化管理这5大类50个小类的评估指标对水厂进行实时健康体检.（3）管网风险评估。实现对供水管网安全状况的综合评估，将风险发生可能性评估与风险后果评估相结合。从基础风险评估、详细风险评估、专项风险评估这3大类21个小类，分别评价管网风险发生可能性和风险后果，最终加权获得管网风险等级3。表1 动态评估部分指标评估名称 分类指标项 系统展示等级划分原水运行安全评估5个（原水水质、原水调配、设施设备、应急处置、运行管控）44 4级健康、安全、可控、风险水厂运行安全评估5个（出厂水质量、运行稳定性、抗风险能力、智能化水平、规范化管理）50 4级健康、安全、可控、风险管网风险评估3个（基础风险评估、详细风险评估、专项风险评估）21 5级安全、低风险、中风险、高风险、危险2 供水动态评估数字化方法供水动态评估有别于一般的评估，它需要用数字化的手段对评估结果进行动态展示和应用，以便于使用人员能更好地实际应用评估结果。数字化技术的应用会带来效率的提升。根据不同阶段的数字化技术特点，国内数字化发展过程可划分为4个阶段：工业自动化阶段、业务数据化阶段、数据业务化阶段和业务智能化阶段4。供水动态评估体系的数字化展示和应用属于第四阶段即业务智能化阶段。它是实现智能辅助决策的前提，通过综合性评估，多维度量化评价决策方案的优劣，并通过预演模块进一步分析和验证，来达到最终的决策智能化。2.1 数据接入及处理数据接入：根据评估体系中确立的评估指标进行传感器数据接入。不同类型的信号的更新频率不同，需要根据信号的不同更新频率进行采集及存储，为指标计算及风险分析提供数据支撑。数据流式预处理：通过实时处理流式数据的方式，可以为数据打上相应的标签并进行去噪操作，而不是直接删除异常数据。下游的数据使用者可以通过这些标签来识别异常数据，并根据实际业务处理规则进行合理的使用。常见的数据预处理方法包括数据毛刺处理、数据中断处理、数据时效性处理和数据波动处理。2.2 指标实时计算及评估基于各类评估指标体系的计算规则编写计算程序，对于实时指标数据和衍生数据进行实时计算更新，对于静态指标数据按年或逢变更新，计算出评估等级、总评分、各大项的评分、各小项的评分等。2.3 评估结果数据分析依据业务特点和监管需要，对评估结果进行多维度数据分析，挖掘数据背后的原因，对评估出的问题进行及时报警，推动突发事件的快速处置。同时定期生成和推送各类报表统计、评估报告，便于相关部门了解自身的运行状况和问题点，有针对性地进行溯源，提升部门的精细化管理水平。2.4 可视化监控展示平台原水运行安全评估专题展示包括整个原水系统整体运行风险可视化监控及展示、4大水源地运行健康评估的监控及展示，从流域水文、评估分析、关键指标、要素对比、评估报告、地图展示这几大方面剖析原水系统的运行状况，实现对原水系统的运行风险的一屏监控及展示，实时掌握原水系统的健康状态。水厂运行安全评估专题展示实现了对全市40家自来水厂运行体征的一屏展现。从评估结果、评估等级、DIGITCW技术 应用Technology Application134DIGITCW2023.09分类指标、分类统计、评估报告、地图展现这几大方面分析和展示水厂运行情况；实时掌握水厂的综合运行状况，有效地指导水厂优化生产过程。管网风险评估专题展示以GIS地图形式显示全市各供水公司管网的风险情况，从评估结果、评估等级、预警信息、管网漏损、管网改造、管网关键影响要素、爆管时空分布、三交管线、深基坑等方面对管网进行监控、分析与可视化展示，指导供水公司的管网运维、改造工作。3 展望城市供水动态评估体系对原水、制水、供水业务的指导、预警预报、供水行业监管及社会信息的发布发挥重要价值。3.1 指导供水业务城市供水动态评估体系从多角度出发进行评估，使评估更全面，让原水系统、水厂系统、输配系统以及二供系统可以联合评估，从而得出整个供水系统的评估值。业务人员可以根据各运行安全评估系统中相应的分值，来指导供水企业调整所属水源地以及水厂工艺流程，并优化企业运行管理，加强风险防控，有效监督整个供水过程，从而提升各供水企业的管理水平，提质增效。3.2 预警预报实现实时在线报警，让业务人员第一时间感知生产异常，实现从“人眼识别”向“智能监控”的转变。常见的单点预报警可能会由于数据覆盖面不全而导致误报，通过供水动态评估的多指标评估联动，可以使得原水、制水、供水预报警更加完善，提高相关供水企业的应急处置能力，保障供水安全。3.3 对接“一网统管”对接城市“一网统管”系统，根据供水系统运行健康的评估成果，加强供水行业的监管，为政府提供决策支持，提升政府供水管理部门的管理水平和服务水平。3.4 社会信息发布供水系统运行健康的评估成果向市民进行公布，有利于加强供水水质的监管与信息的发布，提高水质信息透明度，提升公众的幸福度与参与感，有效保障人们的用水安全问题。参考文献1 钱宁，陈新保，黄鹏，等城市运行体征评价体系研究 以北京、上海、广州和深圳为例J大众科技，2014(6):249-252.2 何姝，李义连，王志苗，等城市化条件下供水安全风险评估及管控策略J清洗世界，2022(2):145-147.3 DB 31/T 13322021，城市供水管网安全风险评估技术规范S上海市市场监督管理局，2021.4 王雪峰我国供水企业数字化转型实现路径的探索与思考J净水技术，2022(9):1-7.对遥感图像目标检测提出了一种基于改进YOLOv5s轻量化深度学习网络的目标检测方法，并在智能终端设备中验证了模型的检测性能。实验表明，本文提出的方法在遥感图像飞机目标检测应用中，AP值达到了96.9%，在Atlas200dk终端设备中部署的模型仅为15.33 MB，其检测效率达到了48.5FPS，与改进前的模型相比，虽然模型大小有少部分增加，但提高了模型的检测精度，且在资源受限的终端设备中也能够具备较高的检测效率，虽然牺牲了检测效率，但仍然能够满足端侧部署的实时性检测要求。本研究成果可推广至红外、雷达等图像目标检测应用场景。参考文献1 涂媛雅，汤国放，张建勋Lite-YOLOv3轻量级行人与车辆检测网络J小型微型计算机系统，2023,44(01):211-217.2 方路平，何杭江，周国民目标检测算法研究综述J计算机工程与应用，2018,54(13):11-18+33.3 邵延华，张铎，楚红雨，等基于深度学习的YOLO目标检测综述J电子与信息学报，2022,44(10):3697-3708.4 Woo S,Park J,Lee J Y,et al.CBAM:convolutional block attention moduleEB/OL.(2018-07-17)2021-04-07.https:/arxiv.org/abs/1807.06521.5 李小波，李阳贵，郭宁，等融合注意力机制的YOLOv5口罩检测算法J图学学报，2023,44(01):16-25.（上接第56页）