智慧水务: 建设方案(图文) 污水处理厂需要解决的问题

1概述

1.1项目背景

环境保护是我国的一项基本国策，随着这些年我国各级政府在污水处理厂建设中的大量投入，为我国的污染物减排做出了重大贡献。但是我国是一个人均水资源和能源都很匮乏的国家，在保护水资源的同时也必须尽量减少能源的消耗，这也正是污水处理行业提高运营管理水平、降低能源消耗的根本需要。

 

我国污水处理厂的信息化管理是近几年随着运营体制的改革出现的，是自动化技术的发展和延伸，其发展过程大体经历四个阶段：

 

粗放控制：最早的污水处理厂操作控制比较简单，大多采用就地人工控制与人工记录相结合的管理方式。

 

半自动控制：随着自动化技术的发展和成本的降低，污水处理厂开始投入自动化控制系统，但是往往由于维护及管理意识等原因不能充分发挥其作用，从而仅实现数据监视和简单地操作控制。

 

自动控制：随着环保部门对污水处理厂监管的加强，客观上要求污水处理厂具备比较完善的自动控制系统，实现中控室操作和数据存储等功能，至此，自动控制系统的应用才算重视和推广起来。

 

信息化：运营体制改革将市场竞争机制引入污水处理行业，成为行业信息化发展的内在驱动力，为污水处理行业信息化带来机遇，成为当前国内各大水务运营公司及水厂本身提高自身竞争力的有效手段。

 

1.2污水处理厂需要解决的问题

我国污水处理自动化控制起步较晚，在20世纪70年代，我国的水行业开始逐渐将自动化技术应用到污水处理厂的生产运行中去，但发展较为缓慢，直到20世纪90年代，自动化、信息化在水行业受到了普遍重视。

 

进入90年代中期以后，污水处理厂才开始广泛引入自动控制系统。虽然近20年来，我国水行业在自动化技术和信息化技术应用方面得到了长足的发展，创造了良好的经济效益和社会效益，但是与国际水平相比，我国的自动化和信息化技术还相对滞后，整体上还处在国外八九十年代的水平。自动化技术和信息化技术缺乏融合，而没有发挥其应有的作用。

 

污水处理厂现阶段存在的问题主要表现在：

1、大部分污水厂仍未实现简单回路的自动控制及基本的远程控制，现场控制以人工手动为主，导致人力成本及能耗物耗浪费。数据以人工抄表及手动化验为依据，设备档案是静态的、仪表维护和监控不到位，统计与分析难度大。

 

2、基于文档记录及纸质表单的数据管理，无法实现信息共享，智能查询与统计分析，造成成本浪费。且报表种类繁多，各级人员关注角度不同，文档记录和纸质表单的制作任务繁重，信息共享难、信息查询时效低等问题。

 

3、巡检化验等数据成果以文档记录或纸质报表的方式上报，容易造成数据丢失，汇总统计困难。对现场人员缺乏有效的管理工具。

 

4、操作员及设备维护人员水平参差不齐，流动性大，无法形成统一的知识库。另外操作员根据人工指令对现场仪表进行手动操作，无法实现远程控制，也容易造成设备维修误判与损失，造成人力成本浪费。

 

1.3智慧水务管理系统建设的必要性

随着网络、计算机、传感器技术的普及及应用，水务行业的管理必然由传统的粗放管理模式向自动化、信息化、智能化的方式转变。

 

智慧水务管理系统就是通过在线仪表设备、网络、计算机等实时感知供排水系统的生产运行状态，并采用可视化的方式对生产过程进行管理，形成“水务物联网”，将海量数据信息进行分析与处理，并提供分析结论辅助决策建议，以更加精细和动态的方式对水务系统进行全流程的管理，从而达到“智慧”的状态。

 

智慧水务管理系统弥补了传统自控系统和组态软件的只能在厂、站本地查看和管理生产运行数据的不足，水厂管理人员通过IE浏览器即可实现对厂区的远程监视及数据查询，解决了以往前往现场才能查看生产运行情况的难题。

 

对于污水处理企业，生产运行数据是企业生产运行控制、安全生产保障、生产优化调度、生产计划制定、生产成本分析等运营管理业务决策的最基础、可靠、有力的依据。

 

通过该系统的使用，企业生产控制层和决策管理层之间信息传输更加实时、准确、直观，提高管理效率。使企业信息化前进了一大步，为企业的信息化发展奠定了坚实的基础，具体体现在：

1、集中式优化管理：

建立调度中心，对运行情况实时监管，远程监视。实现调度中心及中控室通过IE浏览器即可实现对厂区的远程监视及数据查询，解决了以往前往现场才能查看生产运行情况的难题。

 

2、建立标准化设备管理模式，设备档案快捷查询，记录一目了然。

实现了对生产设备的科学化、规范化、流程化的管理，延长了设备使用寿命和提高设备的使用效率。

 

3、利用手机查询系统，避免传统办公的束缚，在不增加现场工作量的同时收集各种形态的生产过程数据，并实现对现场工作人员有效管理。

 

2方案简介

2.1方案综述

本方案旨在为污水处理厂提供一个可行的智慧水务管理系统的技术方案,全方位的提高水厂的管理水平。对于单个污水处理厂而言，实现了电子化的生产运行数据记录、信息化的数据查询共享方式、规范化的生产运行管理体系、智能化的数据汇总和统计、高度灵活的报表配置和导出、图形化的数据统计分析结果展现，从而提高生产运行数据的准确性，减少管理人员数据统计分析的工作量，提高生产运行管理效率。

 

2.2建设目标

以提高企业的生产经营管理水平，提高企业的核心竞争力和经济效益为总体目标；以计算机信息化和网络化为企业信息化的手段，以开发、利用信息资源为企业信息化的核心，实现污水处理厂运行管理的数字化、自动化、网络化；

 

确立信息共享机制,建立信息化建设的领导、实施、管理体系；根据水厂业务需求，实现集中化管理、远程监控、数据历史趋势监测和查询、报表管理、设备管理、手机APP应用功能。

 

1、集中式优化管理

本系统采用了集中式数据采集系统将厂站的生产运行数据进行实时采集，进行集中管理，并实时存储，同时支持远程网络访问，突破了传统自控系统和组态软件的狭窄视野，把生产控制层和企业决策管理层有力的结合起来，远程监视与信息管理相互渗透，彼此结合，形成一个多层次，网络化的智慧水务管理系统。最大限度的提升了整体运营水平。

2、在线工艺监控

本系统根据生产工艺流程将各种设备实时运行状况等信息进行图形化实时监视，生产过程中出现异常过程实时告警，从而极大的增强了生产运营的稳定性。

 

3、设备（备件）管理

对设备和备件等资产台账管理，提供完善的各类报表。实现了对生产设备的科学化、规范化、信息化的管理，延长了设备使用寿命和提高设备的使用效率。

 

4、历史趋势监测和查询

本系统提供多种报表统计功能。对各阶段、各时期、各类生产运行数据可进行统计，报表分析，并以直观的图表形式形式，如历史生产数据报表，对辅助管理者的决策提供强大的支持。

 

5、灵活高效的报表系统

系统可自动采集，分析报表自动生成，同时可根据用户权限随时进行任意格式数据的报表导出，为管理决策随时提供第一手资料，同时极大缓解人力劳动，减少企业人力成本。

 

6、移动应用

系统提供移动APP应用，使污水处理厂可以通过移动互联网络实现包括工艺监控、报表统计、报警等功能。涵盖了污水处理厂和自来水厂等实时信息和基础信息的综合查询与统计分析等核心业务功能，极大地满足与方便用户的使用。

 

2.3建设原则

1、先进性：

本系统采用B/S架构，运用目前国际主流的企业级软件开发技术，在开发效率、运行稳定性、数据安全、应用功能扩展等方面具有得天独厚的优势。

 

2、实用性：

本系统基本涵盖了污水处理厂生产管理中的最基本的层面，系统的提升了企业的信息化水平。系统采用友好直观的显示界面，实现生产工艺图形化实时监视，各种数据实时显示。

 

3、扩展性：

本系统分为厂站数据采集和智慧水务管理系统平台两部分，可最大程度满足不同水厂具有差异化的应用环境。采用模块化的设计，不但满足了污水处理厂基础信息平台的需求，系统功能更可根据用户的个性需求而定制功能。同时随着企业信息化程度和管理水平的不断提升而进行应用方面的扩展从而满足更高层面的需求。

 

4、专业性：

本系统结合我公司全国自动化及信息化案例，总结污水处理运营管理方式，采用先进的计算机技术开发而成，取得用户一致高度评价。

 

3智慧水务管理系统设计方案

3.1系统特点

本方案的智慧水务管理系统是基于“XX”云平台来建设的。“XX”是采用互联网技术和商业模式，由XXXX自动化技术有限公司（以下简称“XXXX”）投资、开发并运营的智慧水务服务云平台，旨在向中小型水务企业、行业合作伙伴，提供以数据为核心的应用服务。

 

为满足厂区的数据管理需要，为其建设智慧水务管理系统，具有以下优势：

优质化服务

系统功能设计将结合金控多个智慧水务系统成功经验，提供稳定的数据采集传输服务、丰富的数据展示模式和分析模式。XXXX推出软件免费，每年定期为用户提供数据报告等分析服务，旨在为用户提供最优质的服务。

 

高性价比，易维护

A.借助云平台，用户无需自建服务器、无需专人维护，免去了企业在服务器、数据库、IP地址等方面的投资，综合成本更低。

 

B.数据永久存储、永久在线。

C.云安全策略、分用户存储、数据保密等安全机制，保证数据安全。

D.即配即用，无需专人维护。所有维护工作均由XXXX负责，污水处理厂只需要保证现场端数据正常采集及传输即可。

 

跨平台性

系统即不依赖于电脑操作系统，也不依赖硬件环境。可以在多个操作系统如linux操作系统、windows操作系统上运行、开发和维护。

 

各厂区数据采集软件可在不改变现有自控系统和组态软件的情况下实现生产数据采集与管理。保证了企业生产运行的稳定与连续性。

 

配置灵活性

云平台是基于功能模块的，污水处理厂可结合自身需求和发展战略，随时定制适合自己业务功能，具有较高的灵活性和可扩展性。

 

支持移动应用

将现有系统实现移动化，包括移动实时监测、查询、外出办公。解决了用户固定场所办公，无法远程，实时监视的问题。提高数据时效性及准确性。

 

免费升级

可以在线免费升级，免去现场部署、安装、调试的复杂过程。

 

3.2系统结构

系统主要分为两层，水厂数据采集传输层，“XX”智慧水务管理系统应用层。针对自控系统符合数据采集要求的厂区，配置数据采集终端软件，通过internet网络将数据传输到XX云平台服务器中。

 

经过XX云平台的数据进行处理后，在该平台上形成具有工艺监控、报表管理、设备管理等功能的智慧水务管理系统，提供给本厂控制中心进行使用。同时智慧水务服务云平台还将提供移动APP应用，便于水厂管理人员更加快捷、方便的实现对污水处理厂工艺运行情况的查看。

3.3软件功能设计

工艺监控

本模块实现基于web网络的工艺监视画面，这种工艺监控方式的最大优点是便捷性和开放性，使用户可以在有网络的地方即可实现工艺监视。

 

系统的监控画面采用最新的html5等技术，根据工艺流程，由专业设计师进行专业化设计，画面流畅、美观、大方、动态、直观，具有非常好的展示效果，既能便于外来访问人员理解现场工艺，又能便于企业自己的管理人员熟悉工艺流程，便于企业内部和外部的培训等等。

工艺监控画面可采用2D或3D的设计方式，其中3D画面的设计要根据设计数量收费。

 

报表统计及输出

本模块实现报表统计及输出功能，针对用户实际需要定制个性化报表。对厂区上报的数据、采集数据进行全面的分析，旨在辅助水厂进行生产调度和决策分析。

 

A.对生产状况，每一分类（具体分类以水厂实际工艺为准）以日、月、年进行统计，分别生产三种表格，根据时间，实现快捷查询。

 

B.对其当日、当月、当年生产的耗用量做统计，其中涵盖电量、减排量、曝气量、水量、水质等，同时也可根据需要，进行自动计算，可以计算出季度等数据统计，最终按照统一格式，分别以表格模式输出或者被移植。

 

C.也可根据用户实际工艺和需要定制个性化的报表。

历史趋势监测和查询

历史趋势监测和查询主要指对重要生产设备运行状态、运行状况、在线数据的趋势分析和数值查询。按照月、年或者选择的时间段对所记录的数据进行查询。

 

可按照任意时段查询，多数据同时查询（单台服务器配置下，支持同时查询500个数据）；同时也可以对同类曲线进行同比与环比的对比查看（单台服务器配置下，支持超过1000用户同时查询）。系统支持查询存储至少1年以上的数据。

设备管理

提供设备的信息化管理服务，对纸质的、零散的设备信息汇总，建立信息化设备档案，设备的属性信息、配件信息、技术参数集中展示，查询便捷。

 

移动应用

移动互联网是移动和互联网融合的产物，继承了移动随时随地和互联网分享、开放、互动的优势，这一特点迎合了企业移动办公、移动管理的工作需求。同时随着智能手机的快速普及，手机APP应用呈现出爆炸式的增长。这样的增长不仅给用户带来了丰富的体验，也为企业开辟出全新的管理模式。

 

智慧水务系统提供移动APP应用，使污水处理厂可以在移动互联网络，实现工艺数据、报表数据的查看，具体画面根据水厂实际工艺设计。示例图如下：

 

4方案实施要求

由于本方案是基于在已有自动化控制系统之上，因此，需要自控系统的支持，要求自控系统基本完善，具备采集所需信号的能力，主要包括以下几个方面：

 

采集所有工艺设备的运行、故障信号；

采集过程仪表的信号；

采集流量、COD、氨氮等重要在线仪表的信号；

具有以太网通讯接口。

 

同时，XXXX也是专业的自动控制系统解决方案提供商，对于自控系统不完善但对信息化建设有需求的客户，我们会提供专业化的自控系统建设服务。

特别推荐：

太平洋水处理工程有限公司副总经理秦爱冬由“智慧地球”和“智慧城市”的概念引出了“智慧水务”的概念，并结合公司为水务企业提供自动化、信息化解决方案的实践，同与会人员探讨并分享了“‘智慧水务’的建设”成功经验。

秦爱冬在环境技术论坛上发言

建设“智慧水务”“智慧调度”为重点

“‘智慧水务’涵盖了水文、水质、水资源、供水、排水、防汛防涝等各个方面。其是通过各种信息传感设备，测量水文水质等水利要素，传递到互联网上，进行信息交换和通讯，以实现信息智能化识别、定位、跟踪、监控、计算、管理、模拟、预测和管理。”秦爱冬表示，可以从三个维度来理解“智慧水务”。首先“智慧水务”是将物联网和互联网结合形成水务企业的水联网，从而成功的应用到水务企业当中。其次，“智慧水务”还是基础架构应用平台，应用集成平台构建了智慧水务各个业务系统的互联互通渠道，使其能够很好的融合。另外，智慧水务强调智慧应用，智慧应用实际上就是运用智能融合技术，通过数据来进行分析、计算和存储，为水务企业提供决策和咨询，使其流程得到优化。

基于对于“智慧水务”内涵的理解，秦爱冬认为“智慧水务”的建设应该分为三步走”。第一步首先是信息的采集，运用SCADA、GIS、GPS等多种技术，帮助水务企业实现从取水、注水、输水到污水排放全方位、大范围的信息采集。第二步是信息的集成共享，采用平台标准化、接口服务化、数据规范化、功能组件化的原则实现信息互联互通。第三步是智慧应用，优化水务企业流程，最终建立智能化的水务企业并推动其快速发展。

秦爱冬认为，水务企业应根据自身业务特点，将智慧水工厂、智慧管网、智慧调度、智慧服务和智慧办公作为“智慧水务”建设的主要核心。他强调“‘智慧调度’是建设‘智慧水务’的重点”。“智慧调度系统”包括运行调度、抢修调度、作业调度、资源调度的全业务调度，是一个集成应用平台。秦爱冬表示，智慧调度中业务数据库的建立，可以帮助水务企业的运营中心对历史数据进行分析和调度。通过数据分析，水务企业可以更好的掌握运营状况。

加强实践  推动“智能水务”建设

秦爱冬认为，“智慧水务”能够优化水务企业的运营模式，提高企业管理水平。为推动“智慧水务”建设，太平洋水处理在“智慧水务”领域开展了全面的实践。首先是项目的建设，南京江宁水务调度系统和南通水司综合调度系统，都实现了从原水、取水、水厂、泵站、管网、排水等的水处理业务过程的生产监控调度。宁波水司综合调度系统，实现了生产过程各业务系统的信息集成。其次是智慧应用，包括管网建模、仿真模拟以及水量预测。

秦爱冬呼吁，希望更多的企业加入到“智能水务”的建设当中，使水务运营管理智能化，推动水务行业的快速发展。

时间	演讲题目	演讲人	单位 / 职务
13:30-13:50	城镇化建设中的智慧水务发展	杨崇俊	中国城市科学研究会数字城市工程研究中心总架构师
13:50-14:10	中国城市水务发展建议及欧美案例	Bottan Gustavo	麻省理工斯隆商学院院士
14:10-14:25	智慧城市供排水管网云计算管理	马道扬	英国豪迈水管理公司全球市场和销售总监
14:25-14:40	丹麦城市污水处理厂改造综述	Søren Hansen	丹麦安威单公司总经理
14:40-14:55	敏捷水务解决方案	程耀强	上海三高计算机中心股份有限公司总经理
14:55-15:15	排水信息化的技术要点及应用分析	赵冬泉	北京清控人居环境研究院所长
15:15-15:35	城市水务管网建设运营新型投融资模式	马迎三	中国城市科学研究会数字城市专业委员会专家
15:35-15:50	分享构建智慧供水平台的成功经验	陶建科	上海敢创水业科技有限公司总经理
15:50-16:05	城镇水环境水质监测能力建设现状及发展方向	程 立	美国哈希公司高级销售总监
16:05-16:25	基于信息技术的雨洪风险管理平台介绍	章卫军	国家智慧城市产业技术创新战略联盟专家
16:25-16:40	智慧水务在大型水务企业管理与运营中的作用	曾 武	江苏江南水务股份有限公司副总经理
16:40-17:00	镇江市数字化供排水系统的探索与实践	胡 坚	镇江市给排水管理处处长
17:00-17:20	济南市城市防汛智慧工程建设	李新年	济南市市政公用事业局副局巡视员