智慧水務(wù)在污水處理中的設(shè)計與應(yīng)用

隨著全球物聯(lián)網(wǎng)、新一代移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算等信息技術(shù)迅速發(fā)展和深入應(yīng)用，“智慧地球”和“智慧城市”的理念在世界范圍內(nèi)悄然興起，許多國家將城市中的水、電、油、氣、交通等公共服務(wù)資源信息通過互聯(lián)網(wǎng)有機連接起來，智能化做出響應(yīng)，以改善政府對交通的管理、環(huán)境的控制等更好的服務(wù)于市民。

水資源是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，智慧水務(wù)，是借助水智能系統(tǒng)形成的水務(wù)管理模式，在常規(guī)的水處理/管理技術(shù)基礎(chǔ)上，借助信息控制融合系統(tǒng)，對自來水、污水、中水等各種水處理設(shè)施的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行一元化管理，從而提高城市整體的水循環(huán)經(jīng)營效率。智慧水務(wù)一般通過智慧水網(wǎng)工程予以實施，使水資源管理部門能夠?qū)┧畯S、污水處理廠、工廠、水路管道網(wǎng)等進(jìn)行有關(guān)水量和水質(zhì)的實時***佳控制。

污水處理行業(yè)作為國家新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，國家“十二五”規(guī)劃也對城鎮(zhèn)污水處理提出了更高要求，在行業(yè)監(jiān)管的加強、人工成本的大幅度上升和企業(yè)自身盈利模式固化等多重因素的影響下，污水處理廠建設(shè)、運營、管理等各個環(huán)節(jié)的發(fā)展得到重視，污水處理自動化、信息互聯(lián)化及智能工業(yè)化技術(shù)的發(fā)展也迫在眉睫。

1、智慧污水概述

1.1 概念及內(nèi)涵

智慧水務(wù)包括水務(wù)信息采集、傳輸、存儲、處理和服務(wù)，全新提升水務(wù)管理的效率和效能，實現(xiàn)更***的感知，更主動的服務(wù)，更整合的資源，更科學(xué)的決策，更自動的控制和更及時的應(yīng)對。我國污水處理廠日益增多，且分布廣，傳統(tǒng)的監(jiān)管方式已無法滿足現(xiàn)在的發(fā)展，效益提高的同時運營成本也節(jié)節(jié)攀升，如何***的監(jiān)管好各廠站，這就給水務(wù)集團(tuán)管理水平提出了更高的要求。

智慧污水的建設(shè)使得生產(chǎn)運行管理者通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)水務(wù)集團(tuán)對下屬的各污水處理廠、泵站的關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)(進(jìn)出水水量、進(jìn)出水污染物濃度、集水井水位等)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)(設(shè)備開關(guān)、電流、電壓等)的自動采集、遠(yuǎn)程實時監(jiān)視、智能預(yù)警，加強各級管理人員對各廠運行情況的實時監(jiān)管力度。

依托機制創(chuàng)新，整合共享生產(chǎn)現(xiàn)場的各類運行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)挖掘，組成基于數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用系統(tǒng)，為各污水廠運營管理提供實時運行監(jiān)測、全廠過程控制、工藝運行模擬、運行異常預(yù)警、優(yōu)化運行決策等功能，為公司提供整體綜合運營決策的工藝分析、設(shè)備分析、成本分析、風(fēng)險分析等功能，支撐污水綜合管理、涉水事務(wù)跨行業(yè)協(xié)調(diào)管理和提供社會公眾個性化服務(wù)，從而達(dá)到智慧污水的狀態(tài)。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

利用先進(jìn)的信息技術(shù)，使污水運營系統(tǒng)更加***化、生產(chǎn)更加智能化、管理更加精細(xì)化、決策更加科學(xué)化、服務(wù)更加個性化、從而實現(xiàn)智慧化。

1.3 設(shè)計內(nèi)容

大數(shù)據(jù)全數(shù)字化、云平臺化常態(tài)管理和經(jīng)營模式創(chuàng)新是智慧污水設(shè)計建設(shè)的主要內(nèi)容。智慧污水平臺的建設(shè)內(nèi)容是對污水系統(tǒng)機房、網(wǎng)絡(luò)資源、信息資源等軟硬件環(huán)境建設(shè)，整合、補充、完善水務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一的水務(wù)數(shù)據(jù)資源環(huán)境和共享交換體系，建設(shè)支持各類應(yīng)用系統(tǒng)和水利、供水、排水部門信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的公共核心支撐平臺。建設(shè)內(nèi)容主要包括。

(1)大數(shù)據(jù)全數(shù)字化

針對我國現(xiàn)有排水系統(tǒng)信息化發(fā)展不均衡、系統(tǒng)功能不完善，應(yīng)用系統(tǒng)缺少統(tǒng)籌規(guī)劃利用程度底、共享程度低等不足，大數(shù)據(jù)全數(shù)字化自控系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅限于自動化，重要的還在于基于污水處理廠運營管理體制的信息化與智能化技術(shù)應(yīng)用。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用實踐創(chuàng)新主要體現(xiàn)在工業(yè)自動化設(shè)備的大數(shù)據(jù)收集，監(jiān)控操作以及大數(shù)據(jù)管理運行維護(hù)的趨勢分析。主要分三個方面：

①數(shù)據(jù)收集。將單一水廠或數(shù)個水廠自動化系統(tǒng)中的儀表讀數(shù)與運行數(shù)據(jù)(包含水量、水位、水質(zhì)、電耗、藥耗、設(shè)備狀態(tài)與環(huán)境條件等信息)做遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控，減少人工收集可能的失誤，提高資訊準(zhǔn)確性。

②監(jiān)控操作。由中控室與外部連接對運行設(shè)備進(jìn)行操控;運用監(jiān)控錄像或報警判斷所需操作模式;利用云計算平臺搭配移動式設(shè)備，實現(xiàn)現(xiàn)場報警，人機合一的現(xiàn)場加遠(yuǎn)端的監(jiān)控模式。

③數(shù)據(jù)分析。設(shè)定運行數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)趨勢，以圖形界面提高直觀比較;水質(zhì)數(shù)據(jù)與運行模式和原廢水變化的交叉分析;報警處理的過程追蹤與統(tǒng)計分析未來故障前兆之預(yù)警。

(2)云平臺化常態(tài)管理

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求將以服務(wù)方式通過平臺的管理得到滿足。利用云計算的彈性資源等特性，污水處理廠可以通過多層次信息化平臺將設(shè)備維護(hù)、企業(yè)資產(chǎn)管理、財務(wù)ERP、OA平臺、監(jiān)控平臺、GIS、采購、知識庫等不同模塊訊息平臺有機銜接到一個完整的污水管控云平臺，實現(xiàn)實時線上和線下O2O的工作流程對接，明確職責(zé)分配與考核標(biāo)準(zhǔn)，提高整體效率。

利用云計算平臺，把所有污水管理的共性功能和服務(wù)聚集成平臺，利用平臺便利性提升資訊處理效率，從被動維護(hù)轉(zhuǎn)換成主動性維護(hù)，提升設(shè)備和污水運行設(shè)備的可靠性。

(3)經(jīng)營模式創(chuàng)新

形成“水物聯(lián)網(wǎng)”，從人人互聯(lián)、物物互聯(lián)、產(chǎn)品與服務(wù)互聯(lián)，到公眾與政府互聯(lián)，通過風(fēng)險評估與客觀事實記錄輔佐決策，事先統(tǒng)一污水處理全產(chǎn)業(yè)鏈的風(fēng)險矩陣參數(shù)定義、評估方法以及結(jié)構(gòu)的對應(yīng)處理原則，轉(zhuǎn)變經(jīng)營模式，避免主觀、感觀式判斷，降低無效損耗、閑置設(shè)備維護(hù)成本，在有限資源基礎(chǔ)下發(fā)揮***大效益。

2、智慧水務(wù)在污水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

2008年，IBM公司提出了“智慧地球”的埋念，隨后在智慧水資源管理方面也做出了深入的探索，并不斷尋求解決方案，通過協(xié)調(diào)、預(yù)測、利用三步驟，即利用水資源運營數(shù)據(jù)對水資源管理進(jìn)行深入分析來提髙日常運行管理能力，對潛在的水資源問題及長期水資源需求進(jìn)行預(yù)測，協(xié)調(diào)水資源健康運營、以實現(xiàn)水資源的合理及可持續(xù)利用。

IBM公司在哥倫比亞、美國加利福尼亞州等地開發(fā)了智慧水資源管理系統(tǒng)，及信息發(fā)布、多部門數(shù)據(jù)共享、可視化設(shè)備和管網(wǎng)等功能于一體，從而實現(xiàn)跨部門協(xié)同共享、優(yōu)化調(diào)度、實時采集、梳理管網(wǎng)順序等。

我國江蘇、深圳等地率先開展了"智慧水務(wù)”的建設(shè)工作。

無錫高新水務(wù)有限公司污水收集系統(tǒng)優(yōu)化運行項目采用先進(jìn)的傳感測量，組合網(wǎng)絡(luò)控制，并將3G無線網(wǎng)絡(luò)靈活應(yīng)用于圖像、數(shù)據(jù)傳送，是集成了SCADA技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、無線通信、數(shù)字視頻等多種技術(shù)的一個信息發(fā)布和控制平臺。該平臺以實時檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備運行信息和各遠(yuǎn)程監(jiān)測分站的設(shè)施屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提供統(tǒng)計報表，為上層的綜合調(diào)度系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，為水務(wù)系統(tǒng)建立GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)化管理提供支持。

深圳水務(wù)在信息采集方面，已建成雨量站63個，水文站32個;建成供水水質(zhì)在線監(jiān)測站點99個，可監(jiān)控全市主要供水主干管的PH值、壓力、濁度及總氯，建成10座污水廠水質(zhì)在線監(jiān)測站點23個，整合政府投資和社會BOT模式新建的8座污水處理廠1個再生水廠的17個水質(zhì)在線監(jiān)測站數(shù)據(jù)，將全市污水處理廠的水質(zhì)數(shù)據(jù)(COD、氨氮、HP、總磷等)納入統(tǒng)一監(jiān)管，建成視頻監(jiān)視點118個。

并通過共享市交通部門的視頻資源，可對全市中型水庫、重點海堤、特區(qū)內(nèi)主要河道和城區(qū)易澇易浸點進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)水務(wù)數(shù)據(jù)資源“一數(shù)據(jù)一源”，建成數(shù)據(jù)共享及交換平臺，對內(nèi)完成與局屬單位間的水雨情數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)和視頻資源的共享與交換《對外實現(xiàn)了市氣象局的雨情數(shù)據(jù)交換，與省水利廳、市應(yīng)急指揮中心的視頻資源的共享，并利用深圳市統(tǒng)一建設(shè)的信息資源交換平臺，實現(xiàn)了與市監(jiān)察局、市行政服務(wù)大廳、市府辦公廳間的行政審批、信息公開數(shù)據(jù)的共享與交換。

結(jié) 語

雖然目前國內(nèi)外智慧水務(wù)建設(shè)都發(fā)展很快，但由于水務(wù)基礎(chǔ)信息要素欠缺、各地數(shù)據(jù)中心建設(shè)還處于雛形階段，尚未形成統(tǒng)一的規(guī)劃模式及資源共享平臺，受各部門業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展不平衡等條件的制約，均對我國智慧水務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來一定阻礙。

數(shù)字化水務(wù)對于排水系統(tǒng)而言，建立了網(wǎng)絡(luò)化的下屬單位生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)上報機制，實現(xiàn)了對下屬單位的遠(yuǎn)程運行監(jiān)管。各下屬單位上報的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)被數(shù)字化系統(tǒng)智能化的匯總和統(tǒng)計，快速形成企業(yè)整體的生產(chǎn)運行各類報表，為企業(yè)整體運營管理、決策提供參考數(shù)據(jù)。隨著數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)，將極大的提高下屬單位上報數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性，減輕總部運管人員的匯總計算、統(tǒng)計分析的工作量，提高企業(yè)運行監(jiān)管運作效率，提升企業(yè)整體信息化管理水平。

綜上所述，從管理角度而言，智慧化的排水系統(tǒng)就是從根本上解決排水系統(tǒng)信息孤島問題，建立企業(yè)信息平臺，實現(xiàn)節(jié)能降耗，降低成本，輔助污水處理企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)運行管理、工藝優(yōu)化調(diào)度、綜合運營管理的信息化、智能化和規(guī)范化管理理念。