本文介绍了供水调度监测系统的设计与应用。系统利用先进的计算机技术、通信技术和自动化控制技术，实现实时监测、采集和控制供水厂站生产运行参数和管网运行情况，从而优化供水调度运行，提高供水效率。?阐述了供水调度系统的组成、主要技术和软件架构设计，包括B/S模式、J2EE架构、SOA架构思想、系统功能架构，并提供了技术选型与工具建议。

一、供水调度系统概述

供水调度系统是城镇供水行业在信息化高度发达条件下所实现的集实时监测、采集、控制于一体的自动化系统，其利用日益成熟的计算机信息处理技术、现代通信技术以及自动化控制技术并结合数学模型、AI算法、空间分析等手段，对供水厂站生产运行参数和管网运行情况进行实时动态测控和数据分析，实现对供水调度运行各个环节的合理配置。系统建立在互联网通讯基础上，由专用采集分析软件支撑，结合配套硬件来实现建设目标的。

人工智能算法构建调度模型

二、供水调度系统的组成

供水调度系统包括供水厂站泵房自动化系统、水厂站视频远程监控系统、配水管网压力监控终端系统以及调度中心数据采集与分析系统等多种系统集成于一体，是由系统服务器及网络设备、水厂站测控终端和管网监测终端等主要部分组成。由于系统终端安装环境和采集参数的不同，在实际工程建设中采用了不同的采集与通讯传输方式，有针对性地选择最优化、最安全的系统建设方案，以确保实现实时、动态的关键功能。此外，还可实现对供水生产调度指挥的辅助调度功能，同时为生产决策提供可靠依据。

智慧调度“1+4+N”架构

数据来源：包括各种传感器、监测仪表，用于实时采集水源地、水厂、管网等的数据。

1套基础设施平台：通过有线或无线网络将监测层的数据传输至调度中心，进行计算、存储及分析、数据安全的管理。

3大基础技术平台：大数据平台进行数据分析、存储，AI算法实现水量预测、基于GIS实现调度决策、物联网平台对接海量智能设备接入。

N项智慧调度应用：实现生产调度各个业务场景的管理和决策作用。

三、供水调度系统的主要技术

3.1 应用支撑平台采用B/S(Browser/Server )模式

B/S结构即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现，主要事务逻辑在服务器端(Server)实现，形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本(TCO )。它能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接人方式(比如LAN, WAN, Internet/Intranet等)访问和操作共同的数据库;它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。

3.2 基于J2EE架构

业务支持与决策支持作为一个典型的Internet/Intranet应用，采用J2EE架构为整个平台提供了一个完整的体系架构，实现平台的高可用性、可管理性、安全性、可扩展性、负载均衡、事物监控管理、客户服务、统一的数据访问接口、命名服务、目录服务、远程服务调用、消息服务等企业级的API功能，为整个系统奠定了坚实的技术基础。

系统运行基于J2EE架构，可支持单机模式、多主备模式以满足不同规模的业务系统的扩展需要。应用服务时产品的核心模块，为开发、部署、运行、管理及维护提供了基础的服务，包括自动引擎、XML、数据总线、调试服务、展现服务、业务服务、数据服务、部署服务、异步访问、系统日志、安全审计、用户认证、访问权限控制等基本功能，支持动态的EJB技术，即能够根据业务规定需要部署或不部署EJB、以及根据应用构件的规模动态决定EJB数据量级分布方式。

3.3 松散藕合的SOA架构思想

SOA(Service-oriented architecture，面向服务架构)是为了提升整个企业架构的控制能力、提升开发效率、加快开发速度、降低在客户化和人员技能的投人等方面的企业IT架构。

SOA是在计算环境下设计、开发、应用、管理分散的逻辑(服务)单元的一种规范。SOA是构建平台架构的最先进的方法，基本思想是以服务为核心，将企业应用资源整合成可操作的、基于标准的服务，是其能被重新组合和应用。在SOA构架中，所有应用能够通过标准化的服务接口连接起来，交换数据和处理过程，而无需要考虑应用什么样的编程语言或在什么操作系统下运行。在这种模式下，所有的系统功能模块都是一种服务，可以被多个系统共享和重用，每个服务模块都是一个标准的服务组件，整体的信息平台，就像搭积木一样用一堆的服务组件任意组合，就可以组合出全新的业务系统。

供水调度系统基于B/S架构，采用java编程语言、达梦数据库、微服务架构开发架构。支持国产信创产品要求，供水调度系统是一个复杂的实时监控系统，它需要处理大量的数据，并提供高效、可靠的服务。以下是供水调度系统的软件架构设计：

1. 分层架构供水调度系统通常采用分层架构，将系统分为几个逻辑层，每层负责不同的功能。a. 表示层（UI层）

· 负责与用户交互，展示数据，接收用户指令。

· 可以是Web界面、移动应用或者桌面应用程序。

b. 业务逻辑层（Service层）

· 包含供水调度的核心业务逻辑，如数据分析、调度策略、报警处理等。

· 处理来自表示层的请求，并将处理结果返回。

c. 数据访问层（Data Access Layer）

· 负责与数据库或其他数据源交互，执行数据的读取和写入操作。

· 实现数据持久化，为业务逻辑层提供数据支持。

d. 数据层（Database Layer）

· 存储供水系统的实时数据、历史数据、配置信息等。

· 可以是关系型数据库或非关系型数据库，根据数据特点选择。

2. 微服务架构对于大型供水调度系统，可以考虑采用微服务架构，将系统拆分为多个独立部署的服务。a. 传感器数据采集服务

· 负责从各种传感器收集数据，如PLC、水位、流量、压力等。

b. 数据处理和分析服务

· 对采集到的数据进行处理和分析，生成报告，提供决策支持。

c. 调度决策服务

· 根据数据分析结果，制定和调整供水调度策略。

d. 用户接口服务

· 提供用户操作界面，处理用户请求。

e. 报警和通知服务

· 监控系统状态，发现异常时发出报警和通知。

3. 实时数据处理供水调度系统需要实时处理大量数据，因此可能采用以下架构元素：a. 实时数据流处理

· 使用消息队列（如Kafka）和流处理框架（如Apache Flink或Spark Streaming）处理实时数据流。

b. 内存数据库

· 使用内存数据库（如Redis）存储实时数据，提高数据读写速度。

4. 其他考虑a. 云服务和容器化

· 将服务部署在云平台上，利用云服务的弹性伸缩特性。

· 使用容器化技术（如Docker）和容器编排工具（如Kubernetes）来部署和管理服务。

b. 高可用性和灾难恢复

· 设计高可用架构，确保系统稳定运行。

· 实现数据的备份和灾难恢复策略。

c. 安全性

· 确保数据传输和存储的安全性，采用加密、认证和授权机制。

供水调度系统的软件架构设计需要综合考虑系统的功能性、性能、可扩展性、可维护性和安全性等多方面因素，以确保系统能够满足供水调度的高效、稳定和可靠需求。5.技术选型与工具

· 物联网技术：NB-IoT、LoRa、Zigbee、Wi-Fi、4G/5G。

· 数据存储与分析：InfluxDB、MongoDB、PostgreSQL、Hadoop、Spark。

· 实时数据处理：Apache Kafka、Flink、Storm。

· AI与机器学习：TensorFlow、Scikit-Learn、PyTorch。

· 可视化工具：Grafana、Power BI、Tableau。

· 自动化控制与调度：PLC（可编程逻辑控制器）、SCADA（监控与数据采集系统）。

供水调度系统软件架构

四、供水调度系统功能架构设计

系统主要包括调度大屏、调度一张图、原水主题、水厂主题、管网主题、泵站主题、水质主题等模块，涵盖了生产管控、供水监测、水质检验、调度管理、应急管理、能耗分析、报表统计、事件管理等方面，旨在实现供水生产过程的全面监控和管理，确保供水安全和稳定。

供水调度系统功能架构设计

调度监测大屏：是供水调度系统的重要组成部分，它以直观、清晰的方式展示供水系统的实时运行状态和关键数据，帮助调度人员快速掌握供水情况，进行有效的调度和管理。包括原水、水厂、管网、泵站等各个环节的运行情况，以及水质、水量、水压等关键数据。

调度一张图：将供水系统各个组成部分的实时运行状态、监测数据等信息，以图形化的方式集中展示在一张图上。将复杂的供水系统信息以图形化的方式呈现，使调度人员能够直观地了解整个系统的运行状况。通过图形化信息，调度人员可以快速识别问题，并进行相应的调度决策。

生产管控：对供水生产过程进行全面的监控和管理，以确保供水安全、稳定和高效。监测原水水质、水量等信息，确保原水安全，满足制水要求，监控水厂的生产流程，包括混凝、沉淀、过滤、消毒等环节，确保水质达标。

调度管理：在供水调度系统中，调度管理是对供水生产、调度过程进行计划、组织、协调和控制，以确保供水安全、稳定和高效。根据用水需求、供水能力等因素，制定供水调度计划，确定各环节的生产指标。根据调度计划，下达调度指令，指导各环节的生产运行，制定应急预案，及时处理突发事件，确保供水安全稳定。

事件管理：对供水过程中发生的各种事件进行实时监控，包括水质异常、设备故障、管网泄漏等，根据事件的类型和严重程度，采取相应的处理措施，及时消除事件的影响。当发生异常情况时，系统会立即发出报警，提醒调度人员手动派单或自动派单处理。

四、结束语

供水调度系统作为城镇供水行业信息化的重要工具，其设计和应用对于提高供水效率、保证供水安全具有重要意义。本文详细介绍了供水调度系统的概述、组成、主要技术、软件架构、技术选型与工具以及功能架构，为系统设计和应用提供了全面的理论和实践指导。

随着物联网、大数据、人工智能等新技术的不断发展，供水调度系统将更加智能化、自动化和高效化。未来，供水调度系统将朝着以下方向发展：

· 更先进的监测技术: 利用物联网技术，实现更全面、更精准的监测数据采集。

· 更智能的分析算法: 应用人工智能和机器学习技术，实现更精准的数据分析和预测。

· 更自动化的调度决策: 基于数据分析结果，实现更自动化的调度决策，提高调度效率和准确性。

· 更友好的用户界面: 开发更友好、更易用的用户界面，方便用户操作和管理系统。

相信随着技术的不断进步和应用，供水调度系统将为城镇供水行业的发展做出更大的贡献。

（来源：熵澜水务研究）