智慧水務在汙水（shuǐ）處理中的設（shè）計與應用

隨著全球物聯網（wǎng）、新一代（dài）移動寬帶網絡、雲計算等信息技術迅速發展和深入應用，“智慧地球”和“智慧城（chéng）市”的理念（niàn）在世（shì）界範（fàn）圍內悄然興起，許多國家將城（chéng）市中的水、電、油、氣、交通等公共服務資源信息通過互聯網有機連接起來，智能（néng）化做出響應，以改善政府對交通的管理、環境的控製等更好的服務於市民。

水資源是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源，智慧水務，是借助水智能係統形成的水務管理模式，在（zài）常（cháng）規的水處理/管理技術基礎上（shàng），借助信息控製融（róng）合係統，對自來水、汙水、中（zhōng）水等各種水處理設施（shī）的運行數據進行一元化管理，從而提高城市整體的水（shuǐ）循環經營效率。智慧水務一般通過智慧水網工程予以實施，使水資源管理部門能夠對（duì）供水廠、汙水處理廠、工廠、水路管道網等進行有關水（shuǐ）量（liàng）和（hé）水質的實時***佳控製。

汙水處（chù）理行業作為國家新興戰略（luè）產（chǎn）業之一，國家（jiā）“十二五”規劃也對城鎮汙水處理提出了更（gèng）高要求，在行業監（jiān）管的加強、人工成本的大幅度上升和企業自身盈利模式固化等多重因素的影響下，汙水處（chù）理廠建設、運營、管理等各個環（huán）節的發展得到重視，汙（wū）水處理自動化、信息互聯化及智能（néng）工業化技術的發（fā）展也迫在眉睫。

1、智慧汙水概述

1.1 概念及（jí）內涵

智慧水務包括（kuò）水務信息采集、傳輸、存儲、處理和服務，全新提升水務管理的效率和效能，實現更***的感知，更主動的服務，更整合的資源，更科學的（de）決策，更自動的控製和更及時的應對（duì）。我國汙水（shuǐ）處理廠日益增（zēng）多，且分布廣，傳統的監（jiān）管方（fāng）式已無法滿足現在的發展，效益提高的同時運營成本也節節攀升，如何***的監管好各廠站，這就給水務集（jí）團管（guǎn）理水平提出了更高的要求。

智慧汙水（shuǐ）的建設使得生（shēng）產運行管（guǎn）理者通過物聯網數字化技術實現（xiàn）水務集團對下屬的各汙水處理廠、泵站的（de）關（guān）鍵生產指標(進出水水（shuǐ）量、進出水汙染物濃度、集水井水位等)、生產運行數據(設備開關、電流、電（diàn）壓等)的自動（dòng）采集（jí）、遠程實時監視、智能預警，加（jiā）強各級管理人員對各廠運行情況的實時監管力度。

依托機製創（chuàng）新，整合共享生產現場的各類運行（háng）數據並進行分析和數據挖掘，組成基於數據中心的應用係統，為各汙水（shuǐ）廠運營管理提供實時運行監測、全廠過程控製、工藝運行模擬、運行異常預警、優化運行決策等功能，為公司（sī）提供整體綜合運（yùn）營決（jué）策的工藝分析（xī）、設備分析、成本分析（xī）、風險分析（xī）等（děng）功能，支撐汙水綜合管理、涉水事務跨行業協調管理和提供社會公眾個性化服務，從而達（dá）到智慧汙水的狀態。

1.2 建設目標

利用先進的信息技術，使（shǐ）汙水運營係統更加***化、生產更加智能化、管理更加精（jīng）細化、決策更加科學化、服務更加個性化、從而實現智（zhì）慧化。

1.3 設計內容

大數據全數字化、雲平台化常（cháng）態管理和經營模式創新（xīn）是智慧汙水設計建設的主要（yào）內容。智慧（huì）汙水平台的建設內容是（shì）對汙水係統機房、網絡資源、信息（xī）資（zī）源等軟硬件環境建設，整合、補充、完善水（shuǐ）務係統統一的水務數據資源環境（jìng）和（hé）共享交換體（tǐ）係，建設支（zhī）持各類應用（yòng）係統和水利、供水、排水部門信息共享和業務協同的公共核心支撐平台。建設內容主要包括。

(1)大數據（jù）全數字化

針對我國現有排水係統（tǒng）信息化發展不均衡、係統功能不完善，應用係統缺少統籌規劃利用程度底、共享程度低等不足，大數據全數字化自（zì）控係統已經不僅僅限於自動化，重要的（de）還在於基於汙水處理廠運營（yíng）管理體製的信息（xī）化（huà）與智能化技術應用。

大數據應用實踐創新主要（yào）體（tǐ）現在工業自動化（huà）設備的大數據收集，監控操作以及大數據管理運（yùn）行維護的趨勢分析（xī）。主要分三個方麵：

①數據收集（jí）。將單一水廠或數個水廠自（zì）動（dòng）化係統中的儀表讀數與運行數據（jù）(包含（hán）水量、水位、水（shuǐ）質、電耗、藥耗、設備狀態與環境條件等信息)做遠程傳輸監控，減少人工收集（jí）可能的失誤，提高資訊準確性。

②監控操作。由中控室（shì）與（yǔ）外部連接對運行設備進行操控;運用監控錄像或報警判斷所需操作模式;利用雲計算平台搭配移動式設備，實現現（xiàn）場報警，人機合一（yī）的現場加遠端的監控（kòng）模式。

③數據分析。設定運行數據的曆史數據趨（qū）勢，以圖形（xíng）界麵提高直觀（guān）比較;水（shuǐ）質數據與運行模式和（hé）原廢水變化的交叉分析;報警處理的過程追蹤與統計分析未來故障前兆之預（yù）警（jǐng）。

(2)雲（yún）平台化常態管理

大數據的應用需求將以服（fú）務方式通過平台的管理得到滿足。利用雲計算的彈性資源等特性，汙水處理廠可以通過多層（céng）次信（xìn）息（xī）化平台將設備維護、企業資產管理、財務ERP、OA平台（tái）、監控（kòng）平台、GIS、采購、知識庫等不（bú）同模塊訊息平台有機銜接到一個完整的汙（wū）水管控（kòng）雲平台（tái），實現實時線上和線下O2O的工作流程對接，明確職責分配與考核（hé）標準，提高整體（tǐ）效率。

利用雲計算平台，把所有（yǒu）汙水管理的共性功能和（hé）服務聚集成平台，利用平台便利性提升資訊處理效率，從被動維護轉換成主動性維護，提升設備和（hé）汙水運行設備的可靠性。

(3)經營模（mó）式創新

形成“水物聯網”，從人人互（hù）聯、物物互聯、產品（pǐn）與服務互聯，到公（gōng）眾與政府互聯，通過風險評估與（yǔ）客觀（guān）事實記錄輔佐決策，事（shì）先統（tǒng）一汙水處理（lǐ）全產業（yè）鏈（liàn）的風（fēng）險矩陣參數定義、評估方法以（yǐ）及結構的對應處（chù）理原則，轉變經營模式（shì），避免（miǎn）主觀、感觀式判斷，降（jiàng）低無效損耗、閑置設備維護成本，在有限資源基礎下發揮***大效（xiào）益。

2、智慧水（shuǐ）務在汙水係統中的應用（yòng）研究進展

2008年，IBM公司提出了“智慧地球”的埋念，隨後在智慧水資源管理方麵（miàn）也做出了深入的探索，並不斷尋求解決方（fāng）案，通過協調、預測、利用三步驟，即利用水資源運營（yíng）數（shù）據對水資（zī）源管理進行深入分析來提髙日常運行管理（lǐ）能力（lì），對潛在的水資源問題及長（zhǎng）期水資源需求（qiú）進行預測，協調水資源健康運營、以實現水資源（yuán）的合理（lǐ）及可（kě）持續利（lì）用。

IBM公司在哥倫比亞、美（měi）國加利福尼亞州等地開發了智慧水資源管（guǎn）理係統，及信息發布、多部（bù）門數據共享、可視化設備和管網等功能於一體，從而實（shí）現跨部門協同共享、優化調度、實時（shí）采（cǎi）集、梳理管網（wǎng）順序等。

我（wǒ）國江蘇、深圳等地率先開展了"智慧水務”的建設（shè）工作。

無錫高新水務有限公司汙水（shuǐ）收集係統優化運行項（xiàng）目采用先進的傳感測量，組合網絡控製，並（bìng）將3G無線網絡靈活應（yīng）用於圖像、數據傳送，是集成了SCADA技術、數據庫技術、無線通信、數字視頻等多種技術的一個信息發布和控製平台。該平台以實時檢測（cè）數據、設（shè）備運行信（xìn）息和（hé）各遠程監測分站的設施屬性數（shù）據為基礎，提供統計報表，為上層的綜合調度係統提供數據源，為水務係統建立GIS係（xì）統、數據（jù）化管理提供支（zhī）持。

深圳水務在信息采集方麵，已（yǐ）建成雨量站（zhàn）63個，水文站32個;建（jiàn）成供水水質在線監測站點99個，可監控全市主要供水主幹管的（de）PH值、壓力、濁度及總氯，建成10座汙水廠水質（zhì）在線監測站點23個（gè），整合政府投資和（hé）社會BOT模式新建的8座汙水處（chù）理廠1個再生水廠的17個水質在線監測站數據，將全市（shì）汙水處理廠的水（shuǐ）質數據(COD、氨氮（dàn）、HP、總磷等)納入統一監管，建成視（shì）頻（pín）監視點118個。

並通（tōng）過共享市交通部門的視頻資源，可對全（quán）市中型水庫、重點海堤（dī）、特（tè）區內主要河道和（hé）城區易澇易浸點進行實（shí）時（shí）監控，實現水務數據資源“一（yī）數據一源”，建成數據共享及交換平台，對內完成與局屬單位間的水（shuǐ）雨情數據、水質數據（jù）和（hé）視（shì）頻資源的共享與交換《對外實（shí）現了（le）市氣象（xiàng）局的雨情數據交換，與省水利廳（tīng）、市應急指揮中心（xīn）的視頻（pín）資源的共享（xiǎng），並利用深圳市統一建設的信息資源交換平台，實現了與市監察局、市行政服務（wù）大廳、市府（fǔ）辦公廳間的行政審批、信息公開數據的共享與交換。

結 語

雖然目前國內外智慧水務建設（shè）都發展很快，但由於水務基礎信息要素（sù）欠缺、各地數據中心建設還處於雛形階段，尚未（wèi）形（xíng）成統一的規劃模式及資源共享平台，受各（gè）部門業務應用係統發展（zhǎn）不平衡等條件的製約，均對我國智慧水務的進（jìn）一步發展帶來一定阻礙。

數（shù）字化水務對於排水係統而言，建立了網絡化的下屬單位生產運行數據上報機製，實現了對下屬單位（wèi）的（de）遠程運行（háng）監管。各下屬單位（wèi）上報的生產運（yùn）行數據被（bèi）數（shù）字化係統智能化的匯總（zǒng）和統計（jì），快速形成企業整體的生產運行（háng）各（gè）類報表，為企業整體運營管理、決策提（tí）供參考數據。隨著（zhe）數字化係統建設，將（jiāng）極大的（de）提高下屬單位上（shàng）報數據的及時性和準確（què）性，減輕總部運管人員的匯總計算、統計分析的工作量，提高企業運行監管運作效率，提升企業整（zhěng）體信息化管理水平。

綜上所述，從管理角度而言，智慧化的排水係統（tǒng）就是從根本上解決排水（shuǐ）係統信息孤島（dǎo）問題，建立企業信息平台，實現節能降耗，降低成本，輔助汙水處理（lǐ）企業實現生產（chǎn）運行管理、工藝優化調度、綜合運營管（guǎn）理的信息化、智能化和規（guī）範化管理理念。