银川机场供水数字化建设方案研究

一、项目背景及研究意义

为推进部门数字化管理专项工作，结合部门 2023 年专项工作任务安排，通过本课题的研究，对数据进行挖掘摸准发展规律，帮助部门进一步认清发展方向和部门数字技术构成，提高保障水平和运行效率。本研究通过硬件、软件、技术应用场景分析智慧管网监测，AR 管道、阀门巡检、智慧供水泵房建设（设备运行监测、环境监测、液位监测、安保监测）、智慧能源监测、AR 应用蓄水池清洗过程监测、余氯远程在线监测等数字化技术，为部门供水数字化建设指明方向。

二、研究方法

本文利用案例分析法、市场调研法、查阅资料阀对目前机场供水现状、存在的问题和不足、行业前沿及数字化建设发展方向进行研究

三、研究结果及其原因分析

1. 供水现状

1.1 水源：机场现有2 路市政供水，均引自银川中铁水务灵武供水有限公司，其中一路 DN200 供水管道，敷设至现机场 1# 供水站；另有一路 DN300 供水管道敷设至机场2# 供水站。

1.2 供水管道建设：由于航站区向北侧扩建，1# 供水站及场内供至 1# 供水站的 DN200 供水管道均拆除。考虑到本期机场用水量增加，从中铁水务集团灵武供水有限公司再引接一路 DN300 供水管道，敷设至 2# 供水站蓄水池，与现状DN300 供水管道共同为机场供水，保障机场有2 路DN300 供水管道供水。

1.3 现有及未来供水方式计划：目前采用二次加压供水方式，1# 供水站按照四期规划在 T4 航站楼建设区，将进行拆除，2# 供水站内设置的圆形一体化变频生活泵组的配置可满足现在及未来四期建设的最高日生活、生产用水量使用需求。2# 供水泵站内空间足够，四期计划在 2# 供水泵站内新增 2 台消防泵，为陆侧和部分空侧建筑消火栓系统及站坪消防系统提供消防用水。同时在 2#供水站室外新增一座 2000m³ 埋地式钢筋混凝土水池，与现在的 2 座 2000m³ 蓄水池同时使用，为机场生活、生产给水系统、航站区及站坪消防系统提供水源。

1.4 数字化建设现状：现有一体化供水泵站可显示数据及可实现的数字化控制包括：各台水泵的状态（变频、工频、休息时间、故障信息），设定压力，供水压力及其波动曲线，水池的液位，电动阀的状态（开阀、关阀），可以分时段设定压力，设置参数（定时轮换、定点轮换、轮换时间、PID 参数调整、水泵机组所用参数设定），故障检测、记录与分析，具体参数界面如图：

2. 目前供水工作存在的问题及不足

2.1 水质保障难：由于缺乏全面性、全流程、深层次的水质数据管理及分析挖掘手段，数据利用率不足，难以为出厂水质管控措施调整优化提供足够的数据支撑。

2.2 安全管理难：供水生产过程中仅考虑自来水供投毒或者非法干扰、非法侵入事故发生后的应急处置，缺乏全面性实时监测手段，安全事故预防机制还不够完善。

2.3 节能降耗难：目前的变频恒压水泵组运行方案，虽然本身具备节能属性，但是管道末端水泵压力及节能调节未开展深入的研究。

2.4 决策支撑难：水厂各系统数据处理方式以简单汇总统计为主，缺乏深度处理分析流程，各板块数据存在信息壁垒，“孤岛”问题突出，难以联动分析，无法为日常运营决策提供广泛、全面、精准的信息支撑。

3. 行业前沿及数字化建设方向

3.1A R管道阀门巡检系统

阀门是供水管网的重要设施，日常的阀门巡检养护工作对确保阀门处于正常状态至关重要。传统的阀门巡检工作经常会由于施工、环境标志物改变等导致巡检人员难以精准地确认阀门的位置和信息，从而影响阀门巡检工作质量。针对这个业务痛点，借鉴行业前沿技术，可利用增强现实 A R技术，通过智能手机镜头捕捉目标阀门的周边环境特征，准确获取目标阀门的地理坐标，再通过与后台 GIS 数据的匹配，把目标阀门的属性信息实时推送到智能手机前端，方便巡检人员在现场确认或修改阀门信息，及时掌握阀门状态，排除故障阀门隐患。

A R阀门巡检系统充分挖掘使用了 GIS 系统中既有的大量管网设施基础数据，解决了传统的巡检手段无法及时定位阀门而影响阀门隐患排除的难题，有效提升了阀门巡检的工作质量，提高了管网系统的运行安全。

3.2 二次供水蓄水池清洗AI 照片审核系统

水箱 （ 池 ） 清洗工作是保障二次供水水质安全的关键措施。不仅清洗工作量非常大，对水箱（ 池） 清洗工作质量的监督审核工作也非常不便。

因此，通过市场调研，对前沿技术分析可在二次供水水箱 （ 池 ） 清洗过程中，利用 AI 图片识别技术来监督二次供水清洗水箱 （ 池 ） 作业，定义出清洗作业关键步骤并分别对各关键步骤制作规范作业照片。在清洗作业时要求作业人员对每个作业步骤进行拍照上传，通过上传作业照片与规范作业照片进行比对，及时发现不规范的作业行为，从而完成对水箱 （ 池 ） 清洗作业过程的监督管理。水箱（ 池 ） 清洗作业流程关键步骤，审核如图所示。

通过该系统的应用与完善，可提高水箱 （ 池 ） 清洗作业规范程度，实现了清洗工作全过程的监控，保障了供水系统“最后一公里”的水质安全。

3.3 智慧泵站数字化建设

水源及供水泵站自动化控制主要包括过程控制、周界控制、门禁控制。其中，过程控制包括供水管网、蓄水池的高低液位、加压泵的启停及出水流量与压力、管网最不利点压力控制等。智慧泵站利用流量变送器、压力变送器、变频控制器等将设备运行状态、流量、压力、电流、电压等过程控制数据转换为信号传输至中央处理器，实现泵站的本地控制、集中控制和远程控制。通过电子围栏、红外感应报警器、可视监控器、门禁系统等设备，加强泵站等安全重点区域的周界、门禁的安防管控，实现本地控制、集中控制和远程控制。

3.4 水质远程在线监测系统

目前银川机场二次供水最重要的水质监测指标余氯值主要依赖人工前往现场进行检测，存在：1. 监测方式费时、费力且及时性差；2. 需开展水质监测点位多，包括航空器加水点、出厂水、管网末梢水等多个点位，无法实现远程存在的主要监测。3. 目前消毒药剂投加依赖人工远距离监测数据反馈进行浓度、药量的控制，工作存在滞后性，无法实现精细化及实时控制，同时工作量也不断增加。4. 直接影响供水安全，药剂增加不够导致水质不达标，增加过多存在浪费和化学药剂风险。通过查阅资料及案例分析，可对现有系统安装一套水质远程在线监测系统，实现， 所有水质检测数据均可在线实时查询， 具有精确、快速、连续的特点和优势 ， 能够 24 小时不间断地获取水质数据指标 ， 有助于对二次供水水质进行有效监管。同时 ， 可以实现水质监测、水质预警、自动进行数据汇总和统计等功能。通过水质实时分析 ， 高效实现水质异常点的定位 ， 并通过 GIS（ 地理信息 ） 技术地图 ， 查看水质异常点附近的管网、附属设施等信息。为应急处置提供了决策支持， 为供水业务大数据智慧化应用奠定基础。

四、结论

结合银川机场供水站运行实际及四期建设，为了加快数字化、信息化建设进程，可现对智慧泵站系统在现有基础上增加安保、围界监控及管道压力数据分析功能，结合目前依靠“经验”控制加消毒药剂等现状，为保证持续稳定安全的水质，建议安装水质远程在线监控系统及智能反馈加药系统，同时结合四期建设管网信息化平台建设，可增加 AR 智能管道阀门巡检技术，提高数字化、智能化水平。