污水處理(lǐ)行業智慧水務平台設計(jì)與建設

污水處理(lǐ)企業智慧水務項目的建設，通過搭建起綜合大(dà)數據平台，實現其對各個污水處理(lǐ)廠(chǎng)的監管，提升管控水平，另一方面将各闆塊數據進行彙總存儲、挖掘分(fēn)析，爲廠(chǎng)内管理(lǐ)提供深層信息。通過大(dà)數據開發和應用，使水處理(lǐ)企業生(shēng)産運行、資産及辦公管理(lǐ)等更加智能高效。本文對筆者負責的大(dà)型智慧水務工(gōng)程中設計(jì)和建設的一些經驗進行了總結。

關鍵詞：智慧水務；環境工(gōng)程；污水處理(lǐ)廠(chǎng)

一、引言

近年(nián)來(lái)，大(dà)數據、雲計(jì)算、物聯網作(zuò)爲信息技術(shù)的發展方向，目前已經逐步在各行各業得(de)到了大(dà)量的應用，其優勢在于對海量數據的彙總和分(fēn)析,促進行業向精細化智能化發展。同時，污水處理(lǐ)廠(chǎng)目前從(cóng)硬件(jiàn)結構上具備天然的優勢，從(cóng)信息的采集和現場的調度上有強烈的行業需求。因此，利用大(dà)數據、雲計(jì)算、物聯網的先進理(lǐ)念和技術(shù)，對污水處理(lǐ)的過程數據和調度方式進行綜合的重新設計(jì)、深度分(fēn)析，實現污水處理(lǐ)廠(chǎng)的智能輔助管理(lǐ)，成爲污水處理(lǐ)的提質增效的新的前沿方向。

二、水處理(lǐ)行業智慧水務平台系統設計(jì)

（一）設計(jì)原則與指導思想

要符合一體(tǐ)化原則。充分(fēn)利用長期積累的軟件(jiàn)項目設計(jì)和開發經驗，對項目進行統一規劃和一體(tǐ)化設計(jì)，消除信息孤島，進行一體(tǐ)化設計(jì)（包括共享數據抽取、相(xiàng)關信息關聯、公共功能構件(jiàn)化、跨專業功能互操作(zuò)、跨部門(mén)業務流銜接、統一功能調用入口、統一消息機(jī)制等），并在統一的平台上予以一體(tǐ)化實現。

考慮布局平台化功能原則。将使用面向對象動态建模和自(zì)動應用生(shēng)成等模型驅動和構件(jiàn)化平台技術(shù)對客戶的未來(lái)業務發展需要提供全方位支持。使得(de)一般的用戶需求變化和應用擴充通過修改模型即可(kě)實現，無需人(rén)工(gōng)編程，系統維護工(gōng)作(zuò)量很小，可(kě)維護性極強。系統需要提供完善的二次開發體(tǐ)系，包括各種層次的API編程模型和構件(jiàn)庫，提供廣泛的腳本支持，最大(dà)限度提高系統的靈活性和适應力，提高可(kě)擴展性和可(kě)維護性。

兼顧實用性與先進性原則。将長期積累的先進的管理(lǐ)思想和模式引入該項目中，通過信息化手段實現對業務管理(lǐ)的提升，避免成爲現有手工(gōng)系統的簡單仿真。

遵循安全性與可(kě)靠性原則。設計(jì)時要考慮網絡安全防護，盡量避免病毒攻擊、外界惡意攻擊、非法入侵等，确保系統的安全運行。允許構建其上的應用系統在投運後根據負荷承載情況逐步建立均衡服務器，提供多級的權限控制機(jī)制、運行日(rì)志和審計(jì)功能。具有負載均衡、故障自(zì)愈、數據庫集群、異常捕獲和跟蹤等許多系統穩定保障技術(shù)，最大(dà)限度地提高系統可(kě)靠性。

（二）智慧水務架構的預期目标

引入雲計(jì)算、大(dà)數據和移動互聯技術(shù)，充分(fēn)利用信息化和高性能計(jì)算等先進技術(shù)和理(lǐ)念，以現有業務需求爲基礎，建立統一的大(dà)數據分(fēn)析和調度管理(lǐ)平台，整合和升級現有的各類信息系統功能和曆史數據，同時将數據彙總到數據中心，實現對污水處理(lǐ)運營各個環節的監測實現大(dà)數據的“一個平台、全面分(fēn)析、智能調度、輔助提升”功能，爲用戶的日(rì)常調度工(gōng)作(zuò)以及領導決策提供科(kē)學的數據支撐。通過對污水處理(lǐ)各個環節的數據分(fēn)析，可(kě)以得(de)到污水處理(lǐ)的最佳工(gōng)藝運行參數，保證污水處理(lǐ)系統實時處于最優工(gōng)況，進而提高污水處理(lǐ)效率。同時通過分(fēn)析還(hái)可(kě)以降低故障停機(jī)頻次，保證設備的安全可(kě)靠運行，降低能耗和藥劑、耗材、人(rén)工(gōng)成本。

三、水處理(lǐ)行業智慧水務平台建設

（一）污水處理(lǐ)廠(chǎng)自(zì)動化與數字化提升建設

完善規範數據收集系統。對實時數據庫進行升級完善。根據讀(dú)取速度，設定關鍵點位存儲周期确保數據采集的完整，爲數據分(fēn)析建立有代表性的模型數據采集存儲。對非現場數據進行了移動端錄入開發。主要包含了進出水水量、污泥量、藥劑量的采集。

從(cóng)管理(lǐ)上加強數據質量管理(lǐ)。重點在曝氣系統加強質量管控，校(xiào)準儀表核算推斷空氣流量計(jì)、氨氮、硝氮儀表的準确性。對安裝位置不具備采樣代表性的儀表進行位置變更。

全過程流量數據管理(lǐ)。流量計(jì)涉及的範圍很廣，包含了進出水、剩餘污泥、回流、内回流、深床進水、初沉污泥、化學污泥、脫水機(jī)流量、均質池進泥、中水廠(chǎng)、反沖洗、回用水、水源空調進水以及各類加藥流量計(jì)。

PLC系統和網絡穩定性管理(lǐ)。PLC系統主要存在的問(wèn)題爲供電的穩定性和網絡傳輸的穩定性。增設和維護UPS，确保網絡的連續穩定運行，數據的連續存儲。确保PLC的關鍵數據能夠及時恢複和完整。過程儀表中的分(fēn)析儀表和流量儀表以及控制點位的數據高質量傳輸和存儲，是數據挖掘準确性的根本基礎，也是日(rì)常高質量、數字化、痕迹化管理(lǐ)的根本基礎。

建立部分(fēn)數據挖掘分(fēn)析方案。以BP神經網絡這種數據挖掘分(fēn)析方法爲主要工(gōng)具，應實現以下功能：利用曆史進水前池液位及水泵開啓數量、變頻泵頻率智能化的确定總進水瞬時流量；風(fēng)機(jī)信号狀态和氣量的數據挖掘和模拟；單系列曝氣系統DO、風(fēng)量、開度的數據挖掘和模拟；剩餘污泥排放(fàng)量、濃縮池運行、除臭污泥等智能排泥自(zì)動控制。

（二）污水處理(lǐ)廠(chǎng)平台建設方向

綜合調度、精簡運維。通過系統建設，将污水處理(lǐ)各個環節的數據進行實時監測、統一預警，同時通過對監測數據的聯動分(fēn)析，進行輔助判斷，實現統一監測、統一調度，大(dà)大(dà)提升調度人(rén)員(yuán)的工(gōng)作(zuò)效率。同時通過對數據的關聯分(fēn)析和深入挖掘，可(kě)以爲用戶提供相(xiàng)應的解決方案，降低了調度人(rén)員(yuán)的工(gōng)作(zuò)量。

節能降耗。通過對污水處理(lǐ)各個環節的數據分(fēn)析，可(kě)以得(de)到污水處理(lǐ)的最佳工(gōng)藝運行參數，保證污水處理(lǐ)系統實時處于最有工(gōng)況，進而提高污水處理(lǐ)效率。同時通過分(fēn)析還(hái)可(kě)以合理(lǐ)調配設備運行台時，避免設備空載運行，降低生(shēng)産過程中的電耗。通過對藥劑使用的精細化管理(lǐ)，避免了藥劑使用的浪費，節省了運營成本。

統一監測、統一預警。對污水處理(lǐ)各個環節進行統一監測，統一預警。将監測數據和管理(lǐ)數據彙集在數據中心，形成污水處理(lǐ)大(dà)數據。并可(kě)以對主要運行參數進行大(dà)數據的分(fēn)析，實現主要運行指标的預測預警，同時通過數據的聯動分(fēn)析，對用戶進行操作(zuò)提示。通過對污水處理(lǐ)的整體(tǐ)監測，可(kě)以通過系統實時查看(kàn)污水處理(lǐ)各個環節的運轉情況，同時可(kě)以結合移動端進行實時監測，實現任何時間、

進行“污水處理(lǐ)大(dà)數據”挖掘。通過系統的建設，可(kě)以将污水處理(lǐ)過程中的監測數據結構化，保證數據連續、穩定、真實，然後将這些數據存儲在數據中間，建立起污水處理(lǐ)的數據倉庫。當數據積累到一定的量級之後，可(kě)以進行大(dà)數據分(fēn)析。一方面通過大(dà)數據分(fēn)析，可(kě)以爲用戶的業務管理(lǐ)提供輔助，另一方面可(kě)以通過大(dà)數據分(fēn)析，降低企業的運行成本，通過真實直觀的數據，反映出津沽污水處理(lǐ)廠(chǎng)在污水處理(lǐ)方面對社會的貢獻，體(tǐ)現出污水處理(lǐ)的經濟效益和社會效益。

設備管理(lǐ)。實現監測設備的登記、巡檢、故障維修、保養、報廢管理(lǐ)、配件(jiàn)更換管理(lǐ)，并基于運行數據和管理(lǐ)數據對設備進行深層次的數據分(fēn)析，如(rú)設備故障分(fēn)析、設備維修策略分(fēn)析等。通過對設備的分(fēn)析來(lái)輔助用戶提升設備的管理(lǐ)水平，降低設備停機(jī)故障，從(cóng)而提高污水處理(lǐ)效率，降低運營成本。

數據可(kě)視化。通過大(dà)數據可(kě)視化可(kě)以幫助用戶了解數據的所反應的本質問(wèn)題或發現未知信息，爲用戶決策提供科(kē)學依據。

移動應用。雲後台會不斷學習和分(fēn)析，根據用戶使用的情況進行數據的不斷優化，更精準的推送給用戶需要的信息，想看(kàn)到的信息。

四、總結

水處理(lǐ)行業智慧水務建設，首先盡可(kě)能減少人(rén)對污水處理(lǐ)系統運行的幹預，根據進水水量、進水水質等信息，智慧水務管理(lǐ)系統制定出最優的運行策略、控制方式等，指導甚至自(zì)動控制污水處理(lǐ)工(gōng)藝的運行，使出水水質達标、運維成本最低，保證了運行安全、出水水質達标。在此基礎上，對污水處理(lǐ)系統進行全面檢視、改進、優化，提高污水廠(chǎng)運行的自(zì)動化、信息化、智能化水平，減少了污水廠(chǎng)的能耗、藥耗，降低運維人(rén)工(gōng)成本，極大(dà)提高了管理(lǐ)效率。