宝鸡文理学院智慧节水管理系统建设

宝鸡文理学院用水全部为市政自来水，学校主要用水为教学用水、实验用水、辅助用水、生活办公用水等。其中教学用水主要为冲厕、盥洗、环境保洁等用水；实验用水为实验室相关用水；辅助用水为食堂用水、浴室用水、游泳池用水；生活办公用水是学生住宿用水和办公场所用水等。学校主要用水建筑分为生活办公区和教学区，其中生活办公区有：1#服务楼、大学生公寓(2-15#)，学生食堂、开水房、医院、浴室、创大中心、办公楼、换热东站、配电室、校家属楼等；教学区有：图书馆、立心楼、思贤楼、体育馆、尚能楼、明理楼、艺术楼、游泳馆、体育场、四为园、畅想园、基建小二楼、换热西站等。

通过对宝鸡文理学院现场勘察，学院近5 年用水情况如下表所

示。

学校用水计量情况为已配备一级机械计量水表和部分二级计量机械水表，其中市政进水总表一级计量水表已升级远传水表，其他二级水表为机械计量水表，部分学生宿舍还安装了四级计量水表。学校虽然部分建筑安装了机械水表，但是查询、抄表都非常麻烦，

同时部分水表已损坏。既无法快速准确地判断供水系统的问题，也无法及时发现用水异常，对供水系统管网出现问题缺乏精准定位，水资源浪费解决能力滞后。

为创建节水型校园，宝鸡文理学院实施节水升级改造，具体内容如下：

1)智慧节水管理系统建设

计划在宝鸡文理学院建设部署一套智慧节水管理信息系统平台，对学校主要用水区域供水管网用水情况进行监测，同时将监测获取到的数据进行处理和融合，结合地理信息数据(GIS) 形成智慧节水综合监管信息“一张图”的集中监控与大数据分析管理， 当发现用水异常时，及时进行维修。

2) 物联网计量设备升级改造建设

计划在宝鸡文理学院供水管网各重要节点加装物联网计量设备及物联网压力监测装置，用于实时监测供水管网流量、压力等信息，一旦出现跑冒滴漏或压力异常等现象，系统第一时间上报管理人员，及时进行维修。

项目具体实施情况

根据宝鸡文理学院建设规划要求，本次节水提升项目建设共分为二期建设工程，一期工程主要完成宝鸡文理学院智慧管理系统平台建设部署、水平衡测试及验收、校区一级供水、部分二级供水部分物联网计量设备升级改造，部分教学建筑管网物联网压力监测设备安装；二期工程主要完成宝鸡文理学院校区剩余二级供水物联网计量设备升级改造，校区剩余物联网压力监测设备安装。本建设方案为宝鸡文理学院节水型高校创建项目建设方案的完整建设内容。

智慧节水管理系统

智慧节水管理系统以GIS系统为核心，建立统一的“校园节水”信息化平台。平台融合校园供水系统管网数据监测管理、校园管网地理信息系统、校园再生水资源利用数据监测管理、校园漏损分析与水平衡测试管理、校园节水工作流程管理、校园BIM 三维实景展示、智能移动端应用、系统管理等众多功能模块，用户可根据自身需要选择和建设部分或完整的智慧校园节水信息化平台系统。同时，对宝鸡文理学院进行改造升级，安装一二三级物联网计量表对不同分区管网进行用水计量，安装物联网压力表监测供用水系统管网压力信息，通过多种传输通道，将各类监测信息，管理信息上传至智慧节水管理信息平台。

宝鸡文理学院智慧节水管理信息平台的建设，能够为用水单位提供智能处理、决策支持等个性化服务，推动用水效率提升。通过对宝

鸡文理学院的用水，节水情况进行监测，及时发现用水异常并进行故障处理，以达到节水目标。

智慧节水平台总体结构图如下所示：

智慧节水平台总体架构图

智慧节水系统采用扁平化架构，同时支持跨单位、跨供水体系的共享存储平台，支持节水主管部门实时访问了解学校实时的用水数据，

在线完成用水监测和管理、节水评估等工作。

智慧节水系统框架

智慧节水系统

6.2.1.1 系统功能

6.2.1.1.1 智慧节水管理信息平台

智慧节水管理信息平台

智慧节水管理信息平台是节水信息化的关键，是完成人机交互的核心。

“智慧节水管理信息平台”应用软件根据项目实际情况进行定制开发。平台通过先进的物联网前端采集终端对传统供水、循环水、回水等系统，水泵、阀门、管道等设施，进行实时感知，同时将获取到的数据进行整理和融合，结合地理信息数据(GIS) 形成智慧节水综合监管信息“一张图”的集中监控与管理。平台实时监控接收、以文

字和图形方式显示联网项目各类设备信息，管网压力、流量等信息，通过对异常用水行为进行分析，结合实际数据，辅助识别。对所有人工确认地误报情况记录，诊断后，对选定项目进行误报原因分析，进行跟踪处理。平台收到短信、微信、电话等异常报警时，通过智慧调度系统与现场对讲、视频联动，以确认现场异常状态并进行处理。用户可根据实际需求设置短信或电话模式，自动发送短消息或电话至相关管理人员，以确保真正的用水、节水于一体。

⚫ 校园供水管网数据监测系统

供水管网数据监控系统是整个智慧节水系统最基本的功能模块。可实时监测分布在校园中各个校园供水设备的运行状况，并接入管网GIS系统，远程监控包括各供水设备供水压力、瞬时流量、累计流量、故障状态、水池水位、水井水位、水泵电机电流、电压、实时视频等

现场数据。并为水平衡和漏损分析系统提供基础的数据支持。

供水管网数据监测系统

⚫ 校园供水管网地理信息系统

智慧节水管理信息平台顺应发展需求，推出基于管网地理信息系统为基础的供水管网展示方案，并对管网的供水压力、流量及分区漏损进行实时监测，让深埋在地下的供水管网运行和管理更直观、更清

晰的呈现在管理者面前。

供水管网地理信息系统

⚫ 校园再生水资源管理系统①

再生水资源管理系统主要实现对校园雨水回收系统、中水回收系统等进行监测与管理。通过对再生水资源蓄水池的监控与调度，可有

效提高再生水资源的利用效率。(备注①：此系统为定制扩展功能)

⚫ 校园水平衡和漏损分析系统

对校园各用水单元实际用量的分类统计，根据各用水单元实际数量、规模和规律计算其基础用水数据，找出水量平衡关系，进而实现对水量平衡情况进行分析与漏损情况分析并在线生成各类用水数据

分析报表和日志，为管理者提供有效的数据支撑。

校园水平衡和漏损分析系统

⚫ 校园节水工作流管理系统

由于在日常管理过程中，为频繁进行指挥协同工作，根据业务需要，开发出一套以协同办公和流程管理为基础的流程管理系统，满足日常办公需要，包含以下流程：计划下达，计划调整，巡检巡查，故障处理，水系统逻辑树，用水量分析调整等相关流程，实现监管过程的任务驱动，实现任务发起、处理、临时保存、任务查询等协同办公功能。

⚫校园BIM 三维实景展示系统②

智慧校园BIM三维实景展示通过对校园整体进行三维建模，可直

观展示整个校园的建筑、供水管网、设备、水耗等实时属性与运行状况，便于校园管理者直观的掌握校园整体状况，快速发现问题所在。

(备注②：此系统为定制扩展功能)

校园BIM 三维实景展示系统

⚫智能移动终端平台③

通过手机APP或微信公众号的形式，实现业务整合，包括校园用水数据在线监测管理、用水计划管理、校园再生水资源管理、水平衡和漏损分析管理、用水载体台账管理，实现业务的快速监测与审批，提高工作效率。

(备注③：此平台为定制扩展功能)

6.2.1.1.2 前端感知层

前端感知层通过感受到被测量的信息，并将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传

输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

宝鸡文理学院节水改造通过在感知层增加物联网监测节点，如物联网压力监测装置、物联网液位监测装置、物联网计量监测装置等。实时采集联网校园各个供用水系统状态及报警信息，通过Internet网络或4G/5G/NB 等无线网络传输至管理中心，用户通过 Web 界面登录平台以及手机app，实现对校园供水、用水、节水的监控和管理。有效解决用户仪表数据采集难题，快速实现离线节点在线化，以低成本高效率的方式推进仪表智能化进程，实现智慧节水。

前端感知设备

⚫ 实现多表合一，解决数据融合难，汇总难的问题，为综合能源管理提供完整数据支撑；

⚫ 解决数据定向传输，数据无法共享的痛点，为用能单位提供采集方案；

⚫ 赋能机械表，有效解决人工抄表难、监管难、 换表成本高周期长等问题，经济环保；

⚫ 无需停水停电改造，有效降低运维成本和改造风险， 是仪表智能

化最轻量，快速的实现手段。

网络传输层

传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，主要负责向底层终端侧和数据接入侧之间的通信提供服务。传输层在终端用户之间提

供透明的数据传输，向上层提供可靠的数据传输服务。

网络传输层包括有线或无线传输网络等。在无线定制网或基础网络的加持下将感知层监测采集到的各种信息传递到接入层，并将应用层的指令传回感知层。

数据接入层

前端传感器基础数据通过有线或无线网络汇聚至数据接入层，数 据接入层服务器通过大数据分析整合基础数据，将基础数据分拣整理，并通过逻辑流程将数据转发至服务支撑层。数据接入层包括软件资源、计算资源和存储资源，为智慧节水系统提供数据存储和计算，保障上

层对于数据汇聚的相关需求。

标准数据对接

⚫ 调用获取方式：定期批量获取数据

⚫ 主动推送方式：向客户服务器主动推送数据

服务支撑层

利用SOA(面向服务的体系架构)、云计算、大数据等技术， 通过数据和服务的融合，支撑应用赋能层中的相关应用，提供应用所需的各种服务和共享资源。

应用赋能层

各种基于行业或领域的智慧应用及应用整合，如智慧节水、智慧水利、智慧校园等，为学校、水利主管部门、城市管理者等提供整体的信息化应用和服务。

系统主要工作流程

监测管理平台

1. 报警流程

前端感知层的监测设备在检测到异常时，自动将报警数据通过传输网络上传至节水管理信息平台进行处理。用户或监督部门人员通过对讲或电话的方式对现场异常进行确认并进行处理。

告警管理平台

2.运行状态信息处理流程

智慧节水系统信息平台实时接受设备运行状态信息，将汇总后的设施运行状态进行统计大数据分析，通过AI 智能逻辑向管理者提供决策建议，同时还支持各单位之间、不同政府监管部门数据共享，为水利主管部门提供各接入单位实时用水、节水数据，方便主管部门的

实时监测、管理、评估等工作。

用水量管理

3. 权限设置功能

根据日常使用的需求，系统可设置监管部门权限和单位使用权限。通过监管部门权限登陆可查看管辖内接入的用水单位档案、用水状况、

节水状况等信息。单位使用权限包括：单位管理权限、单位员工权限。

单位使用这登录后可查看本单位档案、用水状况、节水状况等信息。

系统权限设置

员工角色管理

4. 节水单位网格化(GIS)管理

基于GIS地图将宝鸡文理学院接入到系统中，在系统上进行网格化管理，可有效掌握节水单位分布情况，可通过关键字查询并在GIS地图上进行定位展示。

节水单元GIS管理

5. 用水数据分析与统计

对用水单位取水、供水、用水、排水全过程进行实时在线监控、分析及数字化管理。系统具有统计报表汇总导出功能，可导出学校各用水区域的用水月报表，实现各区域用水考核。具备取供水、分级用水、分类用水和重点用水单元用水的汇总和跨期对比分析功能，可统计出漏损率、废水回收率、非常规水资源替代率等指标。

区域用量分析

用水日历分析

压力液位数据分析

漏损分析

DMA分析

设备统计分析

6. DMA 分区管理流程

通过管网流量计量监测改造，实现DMA 分区管理， 漏损在线监测预警。DMA 分区采用了专用的 NB-IoT 物联网计量监测设备，通过智慧节水平台远程配置，开启间隔流量采集功能，物联网计量监测设备会按照设置的时间间隔采集流量值，并周期上报至智慧节水平台，利用该物联网计量监测设备的密集采集功能，可在一段时间内以5 分钟最小间隔(一般设置 4~6h) 对流量值进行采集， 物联网计量监测设备

上报的间隔流量和密集流量，为DMA 管网漏损监测和用户异常用水行为分析提供大量数据支撑。绘制校园供水管网图，系统基于管网GIS、大数据分析，主要应用各种漏损监测算法，对计量分区进行管理。计算区域漏损水量、水量平衡表，从不同空间尺度、不同时间尺度分析学校全管网和各部门统计分析分区的漏损的主要影响因素。多元数据整合与集成，实现分区管理、最小夜间流量分析、漏水量测算与分析

报告等功能。

水系统逻辑关系树

节水分析

用水量图形分析

7. 物联网设备管理

系统可以实时查看前端物联网设备的上报数据，包括物联网

监测设备上报的间隔流量及密集流量、设备运行状态等信息。

物联网数据实时监测数据

8. 监控值班及查询流程

水利主管部门、校园管理人员、相关授权人员可以通过互联网对各个监控值班人员是否在岗进行查询。

实施情况

在宝鸡文理学院后勤管理部门搭建智慧节水管理信息平台，用于实时接收、处理、显示、监督、管理等一系列操作。宝鸡文理学院后勤管理部门可利用电脑WEB界面登录智慧节水管理信息平台系统进行管理操作。

硬件资源要求

宝鸡文理学院智慧节水管理信息平台建设需要1 台服务器作为智慧节水管理平台服务器(也可选择云服务器)，1 台操作平台电脑主机+显示器放置在宝鸡文理学院后勤管理部门，工作人员可以通过此电脑登录智慧节水平台操作界面进行信息查看、异常处理、故障保修、系统管理等操作。

⚫服务器要求

⚫网络要求

1.校园管理人员通过互联网进行系统访问。

2.要求网络带宽达到 10M 以上。

部署模式

⚫公有云部署

➢ 部署方案：使用阿里云或其他互联网云资源，用户侧无感知，

可以直接通过互联网享受服务。

➢部署周期：公有云资源申请及服务开通需要15 天左右。

➢ 服务模式：平台一次性部署，以平台支撑费的形式按照建设、

运营、运维形式结算。

本次智慧节水管理系统平台服务器部署模式计划采用共有云部署模式，其优势如下：

➢ 快速安装与部署：在公有云部署比传统方法部署得更快，不

需要采购硬件，安装操作系统等，基于公有云的基础设施可以快速部署，只需要在本地建设无线网络再与部署在云端的核心网互联就可以了。

➢ 成本控制有优势：公有云服务采用按使用收费的模式，避免

了前期的资本支出，学校可以随业务的增长再扩大网络规模。用户只需要为实际占用的公有云资源付钱，建设前期用户少，投入可以大幅降低。

➢ 弹性伸缩：基于公有云构建的智慧节水管理平台支持随着网

络容量的变化而快速进行弹性扩展。这样随着客户的增加，就可以快速扩大网络容量。