智慧水務(wù)借助新一代信息技術(shù)與水務(wù)行業(yè)的深度融合，正成為現(xiàn)代水務(wù)管理的核心模式。其構(gòu)建的全面智能水務(wù)管理體系，能實(shí)現(xiàn)水資源高效利用、優(yōu)化水務(wù)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)并提升水務(wù)問題應(yīng)急處理能力，而硬件設(shè)備作為基礎(chǔ)支撐，涵蓋數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理與應(yīng)用等環(huán)節(jié)。

一、感知層硬件：水務(wù)數(shù)據(jù)的 “采集觸角”

感知層處于智慧水務(wù)架構(gòu)最底層，像系統(tǒng)的 “觸角” 一樣，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集各類水務(wù)相關(guān)物理參數(shù)，為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包含多種硬件設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)水源、管網(wǎng)、廠站等不同場景的全面監(jiān)測。

水質(zhì)傳感器是感知層重要組成部分，能夠?qū)λw濁度、pH 值、溶解氧、重金屬含量等多項(xiàng)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測。不同類型水質(zhì)傳感器基于特定檢測原理，電化學(xué)專家指出電化學(xué)傳感器通過檢測水體中電化學(xué)反應(yīng)測定相關(guān)物質(zhì)含量，光學(xué)研究人員認(rèn)為光學(xué)傳感器利用光的吸收、散射等特性分析水質(zhì)參數(shù)。實(shí)時(shí)掌握水源地、水廠出水口及管網(wǎng)末梢水質(zhì)狀況，一旦出現(xiàn)異常立即預(yù)警，為供水水質(zhì)安全提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

水位傳感器用于監(jiān)測河流、湖泊、水庫及管網(wǎng)中水位變化。常見有超聲波水位傳感器、壓力式、雷達(dá)式水位傳感器等。工程技術(shù)人員介紹超聲波水位傳感器通過發(fā)射和接收超聲波信號(hào)，根據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間計(jì)算水位高度；壓力式水位傳感器依據(jù)水壓與水位關(guān)系，通過測量水壓換算水位，雷達(dá)水位計(jì)通過雷達(dá)波的反射來計(jì)算水位。汛期實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的水位數(shù)據(jù)有助于相關(guān)部門及時(shí)做出防洪決策，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)為水資源調(diào)配及管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估提供重要依據(jù)。

流量傳感器在智慧水務(wù)中用于測量水流流量，對(duì)掌握供水量、排水量及管網(wǎng)水力平衡意義重大。常見有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、多普勒流量計(jì)、雷達(dá)流量計(jì)等。電磁流量計(jì)基于法拉第電磁感應(yīng)定律，通過測量流體切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算流量；多普勒流量計(jì)通過多普勒移頻原理來監(jiān)測流速數(shù)據(jù)，內(nèi)置水位計(jì)監(jiān)測水位，速度面積法計(jì)算實(shí)時(shí)流量；雷達(dá)流量計(jì)通過電磁波的反射移頻測量水表面流速，雷達(dá)水位計(jì)測量水位來計(jì)算流量。水務(wù)部門被這些數(shù)據(jù)幫助著準(zhǔn)確了解水的流動(dòng)情況，以便合理調(diào)配水資源、優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行及進(jìn)行水量計(jì)量收費(fèi)等工作。

智能水表作為水務(wù)數(shù)據(jù)采集的末端設(shè)備，在居民和企業(yè)用水計(jì)量方面作用關(guān)鍵。相較于傳統(tǒng)水表，智能水表具備自動(dòng)抄表、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。常見有光電直讀水表、超聲波水表及基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線遠(yuǎn)傳水表等。光電直讀水表通過讀取水表字輪位置獲取用水量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸；超聲波水表利用超聲波在水中的傳播特性測量流量，進(jìn)而得到用水量。這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)采集與上傳，為水務(wù)部門提供準(zhǔn)確的用戶用水信息，有助于水量統(tǒng)計(jì)分析、漏損檢測及水費(fèi)收繳等工作。

此外，感知層還可能包括溫度傳感器，用于監(jiān)測水溫，因水溫對(duì)水質(zhì)變化、水處理工藝及管網(wǎng)運(yùn)行等有一定影響；液位傳感器除監(jiān)測水位外，還可監(jiān)測水廠沉淀池、清水池等水池液位；用于檢測管網(wǎng)漏損的相關(guān)傳感器，如聲波傳感器通過捕捉管道泄漏產(chǎn)生的聲波信號(hào)定位漏點(diǎn)，為及時(shí)修復(fù)管網(wǎng)漏損、減少水資源浪費(fèi)提供依據(jù)。

二、傳輸層硬件：數(shù)據(jù)流通的 “高速公路”

傳輸層如同智慧水務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù) “高速公路”，負(fù)責(zé)將感知層采集的數(shù)據(jù)安全、高效傳輸至平臺(tái)層或應(yīng)用層，硬件設(shè)備主要有通信模塊、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

4G 通信模塊適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性和帶寬要求較高的場景，5G 通信以高速率、低延時(shí)、大連接特性滿足大量感知層設(shè)備同時(shí)在線傳輸數(shù)據(jù)需求，在對(duì)水質(zhì)、水位等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)高清視頻監(jiān)控或大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)確保數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定傳輸至后端處理系統(tǒng)。

邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)作為傳輸層與感知層的銜接設(shè)備具備一定數(shù)據(jù)處理能力，在靠近數(shù)據(jù)源位置對(duì)感知層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，如數(shù)據(jù)清洗、異常值過濾、簡單數(shù)據(jù)聚合等，減少數(shù)據(jù)傳輸量，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，同時(shí)提高數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性。

三、平臺(tái)層硬件：數(shù)據(jù)處理與分析的 “大腦中樞”

平臺(tái)層是智慧水務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與分析核心，負(fù)責(zé)對(duì)傳輸層傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、存儲(chǔ)、分析及為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持和服務(wù)，硬件設(shè)備圍繞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算和展示等功能展開。

數(shù)據(jù)管理后臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理重任，采用高性能磁盤陣列和存儲(chǔ)系統(tǒng)，能存儲(chǔ)海量水務(wù)數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、用戶信息數(shù)據(jù)等，通過專業(yè)數(shù)據(jù)管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)、索引建立及數(shù)據(jù)備份等操作，確保數(shù)據(jù)安全性和完整性，同時(shí)需具備高效數(shù)據(jù)讀寫性能滿足應(yīng)用層對(duì)數(shù)據(jù)快速查詢和調(diào)用的需求。