智慧安防在智慧水務建設中的應用

邵 建

（南通水務集團有限公司，江蘇 南通 226000）

1 智慧水務的發展及現狀分析

當今時代的信息技術正在以前所未有的速度蓬勃發展，從而衍生出了各種新型產業，也改變了各種傳統管理模式，智慧城市就是最具代表性的一種新型城市管理形態。智慧城市是基于先進的信息技術發展而來的，即利用發達的信息技術在城市之間形成一套完整的服務系統，從而使人們對城市的管理更為便捷。文章重點研究的智慧水務則是智慧城市中的重要組成元素。智慧水務是基于我國水資源使用不均及水體污染等現狀建設的，目的是改善水資源的應用及分配，減少浪費并改善水體環境。智慧水務就是將信息技術及高科技設備應用到對水資源的管理中，其中重要舉措包括在水循環系統中加入各種現代科技設備，使整個城市的水資源形成一個整體，并利用大數據等方式對過程中產生的信息進行運算處理，構建起信息交流平臺來保證對水務的合理分配及治理［1］。

智慧水務通過數據采集儀、無線網絡、水質水壓表等在線監測設備實時感知城市供排水系統的運行狀態，并采用可視化方式有機整合水務管理部門與供排水設施，形成“城市水務物聯網”，并對海量水務信息進行及時分析與處理，做出相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生產、管理和服務流程，從而達到“智慧”的狀態。

通過智慧水務的建設，可以實現水質安全24 h動態監控，提高管網調度效率，推進水務集團運營管理數字化、智能化、規范化，服務便捷化。

在我國，智慧水務還在發展當中，其成果主要體現在將互聯網等技術與現有的水務管理相結合，在對信息數據進行管理的同時，應用相關的高科技設備對水資源進行管理。逐步建立起水務業務應用、水務信息資源、水務信息化基礎設施、水務網絡安全、水務信息化保障環境五大體系［2］。

南通水務集團有限公司作為主要負責江蘇省南通市主城區及通州、海門、如東、啟東區域供水，以及南通市主城區污水處理及排放的國有骨干企業，負有南通智慧水務建設的重大責任，近年來已經在水廠、應急水庫、二次供水泵站、排水管網、排水泵站等建立了水源實時監控系統、供排水自動控制和檢測系統、二次供水泵站自動控制和監控系統、排水管網地理信息系統（Geographic Information System，GIS）及監控系統等智能化和信息化系統，為全市供排水實時監控檢測和調度及維護提供了有力的技術保障。但其也與全國智慧水務建設一樣仍存在一些問題：如水資源利用的規劃不夠完善，缺少相應的規劃措施；對取水和排水口的水質及安全缺少有效的實時自動監控檢測分析手段；重視硬件建設忽視軟件建設的問題等，需要水務管理部門進一步提高重視程度，加大對智慧水務的構建力度。

2 利用智慧安防技術推進智慧水務建設的初步設想

2.1 智慧水務建設目標

根據智慧水務的概念，結合智慧安防技術的發展，智慧水務建設目標可以概括為通過人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術的加載實現廠、站、網的安全管理，輔助運行管理人員巡檢，提高巡檢頻率，實現異常時間和事故的及時上報和快速處理；將物聯網應用神經延伸至水務各種業務場景，實現人和對象數據信息線上融合，為水務的智慧化管理提供數據支撐，從而實現水務管理模式由自動化向智慧化轉變，提升水務安全和生產管理效率，降低生產和運營管理成本［3］。

在生產業務管理方面，通過生產運維、人員管理、環境安全系統的建設，建立生產現場巡檢標準化流程，構建生產全局透明化能力，增強全感知預警能力。

在智慧安防方面，通過AI 布控、通行管控、安防管理，實現精準的事前預警、分層分級無感知的安全管理、精準定位的高效調度。

在信息化應用層面，需要完善四大基礎支撐平臺（基礎網絡平臺、統一消息平臺、統一GIS 平臺、數據中心平臺），四大應用板塊（生產、管網、客服、綜合）和兩大支撐體系（信息安全保障體系、信息化標準體系）建設［4］。

2.2 智慧安防技術在生產業務管理中的應用

2.2.1 生產運維管理

通過智能球機、熱成像攝像機、全景攝像機、手持終端、巡檢機器人、車載設備等智慧安防設備，對生產廠房、廠站設備、配電間、沉淀池、曝氣池、固廢運輸車輛等進行作業管控、作業安全管理、設備狀態檢測、巡檢、固廢轉運管理等，并對這些生產業務進行實時動態管理。

2.2.1.1 作業管控及安全管理

現狀：人員出入管理、運維/施工等人員作業安全需人工督查，無法全程監管，智能手段缺失、無法實時預警。

解決辦法：通過智能識別、智能穿戴、人員管理等智能算法，對作業區域安全進行布控，為監管部門、施工單位提供實時高效的作業區現場管理功能。

實現效果：對作業不規范行為和安全隱患實時進行預警，及時糾正不規范行為和預防安全事故發生。

2.2.1.2 設備運行管控

對設備特定點位、特定區域或者設備整體溫度進行監管，及時預警超閥值溫度升高現象，可消除絕大部分電氣設備故障隱患。

2.2.1.3 工藝過程AI 智能監測

通過智慧安防和AI 技術對取水口、污水出口、自來水廠關鍵場所的異常進行報警，從定期巡檢轉到實時監控，做到事前預警，以提升用水安全性。智能監測現場圖像如圖1所示。

圖1 智能監測現場圖像

2.2.2 人員管理

通過人臉識別、智能球機等智慧安防技術對作業和辦公現場人員的行為進行規范管理，以提高作業效率、規范操作、杜絕事故發生。

現狀：人員在現場作業時有離崗、睡崗情況，長時間聊天打電話，在禁煙區抽煙，特殊崗位超時疲勞工作等，因為智能手段缺失，所以無法實時預警和及時發現制止。

解決辦法：通過智慧安防智能設備和智能算法，對人員工作區域進行布控，為管理部門提供實時高效的工作區域現場人員管理功能。

實現效果：在作業區域、生產間、人員密集區域，通過對人員動作體態進行視頻智能分析，對人員在特定區域內的特定行為進行智能預警，為上級監管部門、運行管理人員提供及時預警，消除安全隱患。

2.2.3 環境安全

通過智慧安防設備和技術，如動環設備、無人機等，對泵站的溫濕度、水浸、輸水管道、機房環境、電力總表運行情況等進行實時監測，發現異常實時報警，在事故發生前進行處置。數據采集和設備運行監測示例如圖2 所示，具體包括以下數據。

圖2 數據采集和設備運行監測

（1）環境量數據：室內溫濕度、室外風速、水浸等。

（2）設備安全數據：電力情況、設備運行數據。

（3）安全周界數據：電子圍欄、紅外對射、紅外雙鑒等。

2.3 傳統安防系統提升為智慧安防系統

智慧安防系統在傳統安防的基礎上結合大數據、人工智能等技術，獲取海量的安防信息并進行智能分析，建立一個多元化和智能化信息采集、視頻智慧應用、大數據處理、保障安全的完整體系。智慧安防是我國智慧城市建設的重要組成部分，其應用領域非常廣泛，智慧水務就是其重要的應用領域之一。

傳統安防和智慧安防最大的區別是傳統安防是在危險發生后可以采取相應的措施，有些損失是無法挽回的；而智慧安防可以在危險發生之前進行預測，能夠有效避免或者減少危險，最大程度避免損失或者降低損失，因此智慧安防在現在的生活、工作、購物、休閑中十分常見，它們就像隱形的保鏢隨時保護人們的安全。

未來社會發展就是向以智慧城市為中心的大方向發展，因此智慧安防是未來社會發展的主流，并且會隨著社會的發展越來越智能化、科技化。

智慧安防在水務行業的應用主要包括以下幾個方面：AI智能布控、進出管理、消防預警。

2.3.1 AI 智能布控

通過人臉識別攝像機、全結構化攝像機以及其他智能分析攝像機等智慧安防設備對出入口、周界等重點區域進行AI 智能布控，對人、車、物進行生物識別檢測和結構化分析。對陌生人、黑名單布控預警，對周界入侵預警進行二次過濾分析，將預警信息聯動至移動終端、監控中心，由傳統的被動安防向主動安防轉變，做到事前預警。將人臉、人體、車輛、非機動車等查證對象實時全結構化，通過結構化查證實現人臉、人體、車輛等屬性的S 級查證及人員軌跡分析。

2.3.2 進出管理

應用人臉門禁對進出門禁人臉核驗，活體檢測防假，使廠區通行更安全、更快捷。對進出車輛進行自動識別，利用大數據快速實名認證，事后查證和進行結構化搜索。

2.3.3 消防預警

通過前端視頻火點監測、熱成像溫度監測、圖像煙感探測、消防用水監測、電路監測、燃氣探測等進行智能探測，并聯動視頻彈窗、App 預警等，從而實現企業消防預警精準化、可視化，為企業消防安全保駕護航。另外，在發生事故后，可通過機器人滅火，免去消防員滅火時發生的生命安全風險。

2.4 智慧水務綜合管理信息平臺建設

智慧水務綜合管理信息平臺是在水務信息化的基礎上高度整合信息及開發利用，通過物聯網、云服務等新技術與水務信息系統結合，整合結構化和非結構化數據，實現信息共享和智能化管理。通過水務信息分析與處理，提出相應的輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理供水系統的生產運營和服務。

2.4.1 平臺建設內容及特征

智慧水務平臺以供水業務為核心，覆蓋原水、供水、二次供水、污水處理的管理。以GIS 云服務為基礎平臺，以業務流程為核心，搭建若干業務系統，實現日常生產和管理的智慧化。平臺具有以下4 方面主要特征［5］。

（1）實時感知。將水廠、管網、二次供水的實時監測設備高效連接起來，實時綜合管理生產數據，反映從水廠生產到居民用水的全過程情況，為從源頭到龍頭的管理奠定基礎。

（2）全面整合。利用面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）技術實現各業務系統間完全鏈接與融合；利用云計算進行大量信息的分析和保存，實現信息共享；以“一張圖”為展示模式，集成、展示各類業務數據。

（3）協同運作。通過統一的智慧水務平臺，實現生產、運行調度、供水服務的統一管理，協同運作，達到資源優化配置及高效運行的目的。

（4）智慧應用。充分利用物聯網、云計算、數據倉庫、智能決策支持等先進技術，結合水力學、水文學和其他模型，實現更多的預判、預警、預報工作，從事后解決的工作方式逐漸轉變為預判分析、快速響應、高效處理、過程透明的工作模式。

2.4.2 智慧水務綜合監控平臺建設目標

（1）利用物聯網及新型傳感器等技術，實時、自動采集水資源流動全過程涉及的基礎數據；對城市水源、供水管網、水廠、泵站、污水處理廠等涉水區域實行全網監測；對液位、壓力、流量、溫度、水質等異常情況進行及時報警，并對管網漏損進行監測管理。

（2）實現涉水區域全過程水質的動態監測；制定源頭水、飲用水、排污水、回收利用水等不同類型水質的質量檢測指標，對于未達標的情況，系統進行報警，并對相關水域進行隔離、查找原因、解決問題，從而保證和提高水質。

（3）針對泵站、曝氣池、蓄水設施等重點能耗單元，進行能源計量數據的自動采集、實時監控，并對能耗進行動態分析、優化控制；通過能源數據的統計分析，實現企業能效分析和負荷預測；基于水務能耗模型，實現能源平衡與優化，促進節能降耗。

（4）構建“智慧水務”應急調度指揮系統，實現集安全事故、應急預案、資源調度、模擬仿真于一體的可視化、數字化安全應急管理，通過涉水區域流程圖、GIS 跟蹤、視頻監控、移動應用等多種方式，實現安全應急事件的動態感知、智能分析與輔助決策，提高水務應急調度管理能力。

（5）構建城市水務門戶平臺，支持平板計算機及手機終端，用戶可以隨時隨地查詢水務公共信息、跟蹤用水量，還可以預約相關服務、反饋異常及問題，提高辦事效率和服務質量；水務相關調度人員及領導可以隨時隨地監控、處理業務，提高應急事件的響應速度。

3 結語

智慧水務是針對涉水事務進行綜合管理的復雜系統，涉及多方面、多層次、多要素資源的整合、集成、開發和利用，需投入較大的人力、物力、財力，開發周期較長。目前，智慧水務建設還處于起步階段，需要有關部門統籌協調頂層設計、整合信息資源。要充分整合利用各單位、各部門積累的數據資源和軟硬件資源，統一規劃、統籌建設，提高數據資源、網絡資源和應用系統等的資源整合和綜合利用水平，在統一的智慧水務框架下，充分利用信息化和智慧安防技術，開展水務信息化和智能化建設，提高公共服務和科學決策水平。