数据驱动的水务信息系统建设与应用研究--以重庆市为例

本书简要介绍了重庆市水务大数据概况和国内外水务大数据挖掘实例，系统介绍了重庆市水务数据管理决策平台总体架构、重要功能模块建设方案；对大数据共享机制、交叉行业数据共享需求与建设现状、智慧水务理论多源异构数据共享模型、多源异构数据共享的关键影响因素、水务及交叉行业业务模式创新和大数据共享原型系统设计进行系统阐述；对重庆自来水厂生产状况、供水设施运行状况和用户用水状况开展可视化分析；研究重庆市用水需求预测、重庆市供水管网状态预测、重庆市供水厂运营优化调度、重庆市供水厂管网布局优化；给出重庆市供水网络加压站选址最优化方案研究。

目录
第1章 重庆市水务大数据概述 1
1.1 重庆市水务行业发展基本概况 1
1.1.1 行业基本情况 1
1.1.2 存在的问题 4
1.1.3 发展对策 5
1.2 重庆市水务行业大数据挖掘概述 8
1.2.1 中国水务大数据发展情况 8
1.2.2 重庆市智慧水务的建设现状 10
1.2.3 重庆市水务大数据的发展背景 11
1.2.4 重庆市水务大数据的跨行业联动效应 14
第2章 国内外水务大数据挖掘实例 16
2.1 智能水网 16
2.1.1 美国智能水网 16
2.1.2 澳大利亚智能水网 19
2.1.3 韩国智能水网建设框架构想 21
2.2 国内外水务公司的大数据挖掘应用现状 21
2.2.1 国外水务公司大数据挖掘应用现状 21
2.2.2 国内水务公司大数据挖掘应用现状—粤海水务 23
2.3 国内业务主管部门的大数据挖掘应用实例——长沙供水 26
2.3.1 大口径远传水表在长沙实施的背景及过程 26
2.3.2 项目实施中的重难点 28
第3章 重庆市水务数据管理决策平台总体架构 30
3.1 平台概况 30
3.1.1 平台的主要特点及特征 30
3.1.2 平台的用户分析 34
3.2 总体架构分析 34
3.2.1 总体架构设计 34
3.2.2 功能性分析 35
3.3 业务架构分析 37
3.3.1 数据资源总体设计 37
3.3.2 业务需求分析 39
3.4 技术架构分析 42
3.4.1 关键技术分析 42
3.4.2 功能性分析 45
第4章 重要功能模块建设方案 47
4.1 系统总框架建设 47
4.1.1 系统逻辑框架 47
4.1.2 建设模式 48
4.1.3 管控模式 49
4.2 监测体系建设 49
4.3 信息标准化建设 50
4.3.1 功能及框架 50
4.3.2 信息标准化 51
4.4 应用系统建设 52
4.4.1 营业管理收费及管网供排水综合调度系统 52
4.4.2 客户服务系统及工程报修装载 53
4.4.3 表务管理系统及商业智能分析系统建设 56
4.4.4 协同办公平台及水资源管理系统 57
4.5 支撑平台建设 59
第5章 大数据共享机制概述 61
5.1 大数据共享的内涵 61
5.1.1 大数据共享的定义 61
5.1.2 大数据共享的意义 61
5.1.3 大数据共享的原则 62
5.2 大数据共享机制的挑战 63
5.2.1 客体挑战 63
5.2.2 主体挑战 64
5.2.3 手段挑战 64
5.2.4 环境挑战 65
5.3 大数据共享机制的国内外发展现状 66
5.3.1 国外大数据共享发展现状 66
5.3.2 国内大数据共享发展现状 67
5.4 相关技术简介 67
5.4.1 区块链技术 67
5.4.2 以太坊 70
第6章 交叉行业数据共享需求与建设现状 72
6.1 总述 72
6.2 跨行业数据共享需求 72
6.2.1 水务行业-城市生态环境主管部门 73
6.2.2 水务行业-城市住建主管部门 74
6.2.3 水务行业-城市规划和自然资源主管部门 75
6.3 重庆市水务行业数据共享建设现状 76
6.3.1 水务行业内部建设现状 77
6.3.2 水务与交叉行业建设现状 78
第7章 智慧水务理论多源异构数据共享模型 79
7.1 传统数据共享模型研究 79
7.1.1 中间件共享模型 79
7.1.2 数据仓库共享模型 81
7.1.3 对等网络数据共享模型 82
7.2 常见的数据共享模型 84
7.2.1 基于联邦数据库的数据集成模式 84
7.2.2 基于中间件的数据集成模式 85
7.2.3 基于数据仓库的数据集成模式 86
7.3 基于Web Service的多源异构资源传输模型 87
7.3.1 XML技术 89
7.3.2 Web Services 远程调用服务 90
7.4 基于XML和Web Logic JMS的远程异构数据共享模型 92
7.5 基于关联数据的水务数据共享模型 94
7.5.1 基于关联数据的水务数据共享研究必要性 94
7.5.2 水务数据共享流程 95
第8章 多源异构数据共享的关键影响因素 97
8.1 水务体系在城市发展中的地位和作用 97
8.2 多源异构数据共享的影响因素 99
8.2.1 多源异构数据的协同系统集成问题 99
8.2.2 水务数据化技术水平存在的问题 101
8.2.3 水务企业采用的管控模式问题 102
8.2.4 城市管网信息化建设问题 103
第9章 水务及交叉行业业务模式创新 105
9.1 PPP 模式 105
9.2 BOT模式、TOT模式 106
9.3 委托运营及EPC模式 108
9.4 案例—盐城市某水环境综合治理项目 108
9.4.1 项目概况 108
9.4.2 项目简评 109
第10章 大数据共享原型系统设计 111
10.1 基于区块链的大数据共享模型 111
10.1.1 在区块链基础上的数字化共享模型 111
10.1.2 基于区块链的大数据共享信息连接模型 112
10.2 基于区块链的大数据共享模型分层架构 113
10.2.1 数据存储层 113
10.2.2 其他层 115
10.3 基于以太坊的大数据共享原型系统设计 117
10.3.1 账户体系、数据管理模块 117
10.3.2 其他模块 118
第11章 重庆自来水厂生产状况可视化分析 120
11.1 业务场景介绍 120
11.2 典型示范区画像建模 120
11.2.1 数据介绍 120
11.2.2 实施方案 122
11.2.3 可行性分析 128
第12章 重庆市供水设施运行状况可视化分析 130
12.1 业务场景介绍 130
12.2 典型示范区画像建模 131
12.2.1 设施介绍 131
12.2.2 数据介绍 135
12.2.3 实施方案 136
12.2.4 可行性分析 138
第13章 重庆市用户用水状况可视化分析 140
13.1 相关技术介绍 140
13.1.1 用户画像综述 140
13.1.2 用户画像流程 141
13.1.3 用户画像构建 142
13.1.4 用户画像评估和使用 143
13.2 聚类和回归 144
13.2.1 聚类模型 144
13.2.2 回归模型 145
13.3 可视化构建 148
13.3.1 可视化构建基础 148
13.3.2 信息可视化设计 149
13.4 典型示范区域画像建模 149
13.4.1 数据介绍 149
13.4.2 实施方案 153
第14章 重庆市用水需求预测研究 157
14.1 背景介绍 157
14.2 城市用水量预测模型 158
14.2.1 灰色预测GM(1,1)模型群 158
14.2.2 支持向量机回归模型 162
第15章 重庆市供水管网状态预测研究 172
15.1 城市供水管网微观模型的建立 172
15.1.1 供水管网微观模型建立原理 173
15.1.2 供水管网参数的率定 174
15.2 供水管网数学模型 175
15.3 机器学习论述 176
15.3.1 传统人工神经网络 177
15.3.2 LSTM神经网络 177
15.4 以LSTM预测模型为基础的适应性改进 179
15.4.1 LSTM预测模型 179
15.4.2 适应性改进 180
15.5 基于PLDNN预测模型的异常工况检测 182
15.6 实现应用集成框架 183
15.6.1 供水管网预测模型集成框架 183
15.6.2 调整模型参数 184
第16章 重庆市供水厂运营优化调度研究 186
16.1 重庆市供水系统 186
16.1.1 重庆市供水水资源调度分析 186
16.1.2 城市供水系统信息流分析 189
16.1.3 数据流程分析 190
16.2 预测城市用水量 190
16.2.1 常见的用水量预测方法 191
16.2.2 基于基本粒子群算法用水量预测 194
16.2.3 基于GA-BP的用水量预测 195
16.2.4 以ANFI网络用水量为依据预测 198
16.3 水务优化调度系统设计 198
16.3.1 设计软件系统架构 199
16.3.2 系统功能设计 200
16.3.3 水务系统的数据库设计 202
第17章 重庆市供水厂管网布局优化研究 204
17.1 供水管网的模型化 204
17.1.1 供水管网的简化 205
17.1.2 供水管网的抽象化 206
17.1.3 管网模型的标识 208
17.2 供水管网模型的拓扑属性 209
17.2.1 供水管网图的基本概念 209
17.2.2 管网图的关联集与割集 211
17.2.3 环状管网与树状管网 212
17.3 管网模型的水力特性 214
17.3.1 节点流量方程和管段能量方程 214
17.3.2 管网模型的矩阵表示 215
17.4 城市供水管网网络特性概述 215
17.5 基于繁杂网络的供水管网布局系统评价与优化 216
17.5.1 繁杂网络基本概念 217
17.5.2 供水管网网络设计与优化方法概述 218
17.5.3 建立基于P空间表示方法的重庆市供水管网布局网络模型 218
17.5.4 供水管网布局网络平均分流次数计算方法 219
17.5.5 重庆市供水管网布局网络分流系统分析与评价 220
17.5.6 探究供水管网布局网络分流系统优化方法 222
第18章 重庆市供水网络加压站选址最优化方案研究 225
18.1 供水加压站站址评价指标体系 225
18.1.1 选址原则 225
18.1.2 评价指标选取原则 226
18.1.3 评价指标体系 226
18.2 相关分析方法介绍 227
18.2.1 模糊层次分析法 227
18.2.2 灰色关联分析法 231
18.3 灰色-模糊关联分析方法 232
18.3.1 不同方法的融合条件 232
18.3.2 一致性检验步骤 232
18.3.3 灰色关联分析与模糊层次分析的具体结合方法 234
参考文献 235