基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统及方法

技术领域

本发明涉及水务行业的安全生产监督和管理技术领域，尤其涉及一种基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统及方法。

背景技术

水利工程建设是国民经济的重要基础，涉及人民群众生命和财产安全。为了加强水利工程建设安全生产监督管理，防止和减少安全生产事故，国家制定了一系列法律法规和规章制度，并要求各级水利部门和单位严格执行。然而，传统的水利工程建设安全生产监督和管理方式存在以下问题：一是监管手段落后、效率低下；二是信息采集不及时、不准确、不完整；三是信息共享不畅通、协同不高效；四是风险预警不到位、应急处置不及时。因此，急需一种新型的水利工程建设安全生产监督和管理方式，用以降低因不能及时了解情况而带来的经济财产损失及对人体的生命安全威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统及方法，实现对水利工程建设安全生产的全过程监督和管理的解决方案。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统，包括：数据采集模块，与智能传感器电连接，用于采集水务设备的运行参数和环境数据；数据传输模块，与云平台模块通讯连接，用于将所述数据采集模块采集的运行参数和环境数据的数字信号发送到所述云平台模块；云平台模块，用于接收所述数据传输模块发送的数据，并进行处理和存储；终端应用模块，与所述云平台模块通讯连接，对水务设备进行远程监测、管理和优化。

根据上述技术方案，优选地，所述水务设备的运行参数和环境数据包括原水温度、环境温度、排水量、水质参数、管网压力、泵站能耗。

根据上述技术方案，优选地，所述终端应用模块包括移动终端或PC终端，通过所述移动终端或PC终端访问所述云平台模块提供的服务接口，对水务设备的远程监测、管理和优化。

本专利还公开了一种基于物联网和云计算的水务安全监控管理方法，基于上述基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统，包括如下步骤：S1.所述数据采集模块，采集水务设备的运行参数和环境数据，并将其转换为数字信号；S2.所述数据传输模块将所述数据采集模块采集的数字信号发送到所述云平台模块；S3.所述云平台模块接收所述数据传输模块发送的数据，进行清洗、校验、存储和分析；S4.所述终端应用模块访问云平台模块提供的服务接口，对水务设备的远程监测、管理和优化。

根据上述技术方案，优选地，步骤S3中，对所述水务设备的运行参数和环境数据进行储存和分析，生成水务专题数据库；通过所述水务专题数据库建立预测模型，对水务系统进行模拟仿真和风险预警。

根据上述技术方案，优选地，所述水务专题数据库包括基础信息库、运行信息库和事件信息库。

本发明的有益效果是：

本发明通过在线监测设备实时感知水务系统的运行状态，对水务系统的各个环节进行全面覆盖的监测，及时发现异常情况，保障供排水服务的稳定性和可靠性；与此同时，通过云平台进行数据存储和分析，通过大数据技术进行预测和优化，通过移动应用进行远程控制和调度，提高水务管理的效率和精准度，降低人力成本和资源消耗；除此之外，通过云计算技术对水务系统进行模拟仿真，基于历史数据和实时数据进行风险评估和预警，这样可以在遇到突发事件时，快速制定应急预案，并与相关部门协同处理，减少损失和影响。

附图说明

图1是本发明水务安全监控管理系统的模块连接示意图。

图2是本发明水务安全监控管理方法的逻辑关系图。

图3是本发明水务安全测评改进方法的逻辑关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1:如图所示，本发明包括：

数据采集模块，与智能传感器电连接，用于采集水务设备的运行参数和环境数据，水务设备的运行参数和环境数据包括但不限于原水温度、环境温度、排水量、水质参数、管网压力、泵站能耗。

数据传输模块，与云平台模块通讯连接，用于将所述数据采集模块采集的运行参数和环境数据的数字信号发送到所述云平台模块。

云平台模块，用于接收所述数据传输模块发送的数据，并进行处理和存储，并提供多种服务接口供终端应用模块调用。

终端应用模块，与所述云平台模块通讯连接，对水务设备进行远程监测、管理和优化，本例中终端应用模块优选为移动终端或PC终端，通过所述移动终端或PC终端访问所述云平台模块提供的服务接口，对水务设备的远程监测、管理和优化。

本例中通过各种在线监测设备(如流量计、压力计、水质仪等)采集水务系统的运行参数(如供排水量、水质参数、管网压力、泵站能耗等)，通过无线通信网络(如4G/5G/WiFi等)将采集到的数据发送到云端，再通过云计算平台对接收到的数据进行清洗、校验、存储和分析，最终通过移动应用或网页端将处理后的数据以图表或地图等形式展示给用户，对水务设备的远程监测、管理和优化。

实施例2:本专利还公开了一种基于物联网和云计算的水务安全监控管理方法，基于上述基于物联网和云计算的水务安全监控管理系统，包括如下步骤：

S1.所述数据采集模块，采集水务设备的运行参数和环境数据，并将其转换为数字信号；

S2.所述数据传输模块将所述数据采集模块采集的数字信号发送到所述云平台模块；

S3.所述云平台模块接收所述数据传输模块发送的数据，进行清洗、校验、存储和分析；

S4.所述终端应用模块访问云平台模块提供的服务接口，对水务设备的远程监测、管理和优化。

根据上述实施例，优选地，在步骤S3中，对所述水务设备的运行参数和环境数据进行储存和分析，生成水务专题数据库；通过所述水务专题数据库建立预测模型，对水务系统进行模拟仿真和风险预警。水务综合监管平台的模型建立过程需要采集大量的基础数据，包括水质、水量、水压等参数。这些数据可以通过传感器、监测设备等手段进行采集。然后，根据这些数据，可以建立相应的数学模型。具体地，包括模型建立、模型运行、模型评估三个步骤，模型建立是指根据基础信息库和运行信息库中的数据，建立符合实际情况的数学模型；模型运行是指根据事件信息库中的数据，运行相应的数学模型，模拟事件发生后的影响范围和程度；模型评估是指根据模型运行结果，评估事件对供排水服务和用户满意度造成的损失，并生成相应的预警信号。

根据上述实施例，优选地，所述水务专题数据库包括基础信息库、运行信息库、和事件信息库。其中，基础信息库是指存储水务系统的基础信息(如管网结构、设备参数等)，运行信息库是指存储水务系统的运行信息(如供排水量、水质参数等)，事件信息库是指存储水务系统发生的事件信息(如管道爆裂、停电故障等)。本例中事件信息库的存储方式包括但不限于如下两种优选方案：其一，将采集到的参数与事件类型进行关联，然后存储在事件信息库中，例如，当管道爆裂时，可以将采集到的参数(如水压、水流量等)与“管道爆裂”这一事件类型进行关联，并将其存储在事件信息库中；其二，使用时序数据库来存储采集到的数据，时序数据库是一种专门用于存储时间序列数据的数据库，它可以高效地存储和查询时间序列数据。例如，可以使用时序数据库来存储每个时间点的水压、水流量等参数，并在需要时查询这些数据。

实施例3:此外，本专利中还可以通过上述水务安全监控管理系统，利用大数据技术对水务系统进行安全评测和改进措施的方法，包括指标设定、指标计算、指标评价三个步骤，实现安全规范的落实和提升。

本专利是一种利用大数据技术对水务系统进行安全评测和改进措施的方法，包括指标设定、指标计算、指标评价三个步骤。指标设定是指根据水务安全管理的目标和要求，设定相应的评价指标(如供水可靠性、水质合格率、管网漏损率等)；指标计算是指根据运行信息库中的数据，计算各个评价指标的实际值；指标评价是指根据国家或地方的相关规范，对各个评价指标的实际值进行评级和排名，并生成相应的评测报告。

改进措施是指根据评测报告中的结果，提出针对水务系统存在的问题和不足，提出相应的改进措施(如增加供水能力、优化管网结构、加强设备维护等)。

本发明通过在线监测设备实时感知水务系统的运行状态，对水务系统的各个环节进行全面覆盖的监测，包括供排水量、水质参数、管网压力、泵站能耗等，及时发现异常情况，保障供排水服务的稳定性和可靠性；与此同时，通过云平台进行数据存储和分析，通过大数据技术进行预测和优化，通过移动应用进行远程控制和调度，提高水务管理的效率和精准度，降低人力成本和资源消耗；除此之外，通过云计算技术对水务系统进行模拟仿真，基于历史数据和实时数据进行风险评估和预警，这样可以在遇到突发事件时，快速制定应急预案，并与相关部门协同处理，减少损失和影响。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。