智慧水務：自動化、互聯(lián)化、工業(yè)化

2022-10-21作者：捷碼瀏覽：次

　　城市生活污水含有大量污染物，若不加處理或處理程度不足而排入江水河流，會導致水體富營養(yǎng)化及毒性積累，危害人體健康，甚至阻礙城市經(jīng)濟發(fā)展。當今污水具有高濁度高濃度的特點，我國多年來傳統(tǒng)的“一級處理”及“二級處理”水處理工藝以及設備不能滿足要求，處理后的水質(zhì)不達標，因此城市污水處理設備、工藝、管理系統(tǒng)的自動化、信息互聯(lián)化和智能工業(yè)化管理已刻不容緩。本文結合城市污水處理設備及工藝，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務系統(tǒng)應用。

　　智慧水務系統(tǒng)建設

　　1.智慧水務建設的難點

　　城市生活設施所產(chǎn)生的廢水是城市生活污水的主要來源，不同的生活設施所產(chǎn)生的污染物的成分也大相徑庭，其污染負荷和季節(jié)性變化也都很難把握，而且各個地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的不同以及人文因素使得污水處理難度增加，因此智慧水務系統(tǒng)管理污水的建設十分必要。

　　2.智慧水務建設的要求

　　智慧水務體系建設，主要基于智慧水務數(shù)據(jù)資源建設要求，數(shù)據(jù)主要包括監(jiān)測數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)，其中污水處理廠和泵站的生產(chǎn)指標及生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)實時遠程監(jiān)控，信息采集，智能預警尤為關鍵。

　　對于生產(chǎn)指標主要有以下要求：進出水水量檢測；進出水水污染物檢測，對進出廠污水中的固體懸浮物、有機物、含氮化合物、磷酸鹽、鉀鈉及重金屬離子、菌類生物群等進行實時檢測，自動采集及智能預警；集水井水位的監(jiān)控。

　　生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)主要有以下要求：采用檢測儀、傳感器等儀表儀器實時監(jiān)測各類閥門、壓變、溫度、流量的開關量和模擬量，并且在監(jiān)控中心顯示其檢測值。

　　智慧水務系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集設備、無線網(wǎng)絡設備、智能采集終端、水質(zhì)檢測傳感器、壓力傳感器、流量計、智能水表等在線監(jiān)測設備實時感知城市供排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供排水設施，并通過大數(shù)據(jù)分析技術將采集到的海量水務信息進行分析與處理，建立水務數(shù)學模型并做出相應的處理結果輔助決策建議，實現(xiàn)從水源地到水龍頭，水龍頭再到排污口全閉環(huán)管理流程，以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)污水系統(tǒng)的智慧管理。

　　3.智慧水務處理城市污水實現(xiàn)的目標

　　利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，使城市生活污水運營系統(tǒng)更加智能化、生產(chǎn)更加高效化、管理更加方便化、決策更加科學化、服務更加周到化，從而實現(xiàn)污水建設的智慧化。

　　4.智慧水務處理城市污水實現(xiàn)構架

　　從物理方面理解，智慧水務系統(tǒng)架構的組成部分主要是污水處理廠內(nèi)的檢測和控制設備、基于云計算的監(jiān)控中心平臺和使用終端，三者間又分別通過移動互聯(lián)網(wǎng)而關聯(lián)，監(jiān)控中心能夠檢測并控制城市內(nèi)所有污水處理廠，從而形成一套基于物聯(lián)網(wǎng)的完整的智慧污水處理系統(tǒng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術三層結構(應用層，傳輸層，傳感層)原則，建立智慧水務系統(tǒng)，實行遠程集中管理，進行“智慧治水”。

　　傳感層通過傳感器完成對城市各個地區(qū)污水處理廠的進出水水質(zhì)進行檢測并對進出水量進行檢測，完成基礎數(shù)據(jù)的采集；通過環(huán)境參數(shù)和設備參數(shù)自動檢測，將相關數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳至監(jiān)控中心，并接受和執(zhí)行監(jiān)控中心傳回來的指令，從而實現(xiàn)污水處理廠數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理和其無人值守，實現(xiàn)設備故障的提前預警；同時對水廠系統(tǒng)中的水表讀數(shù)與運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，把收集到各種物理量轉化為數(shù)字信號的開關量或模擬量，使其具備傳輸中心集體處理的基礎，該層作為最為龐大的一層，也是基礎的一層，具有典型的物聯(lián)網(wǎng)技術的特征。

　　傳輸層在基礎信息采集完成之后，需要傳輸采集信息，可采用4G網(wǎng)絡將采集到的信息傳輸?shù)綉闷脚_層。

　　應用平臺層將接收到數(shù)據(jù)，設定運行數(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)與運行模式和原污水變化的交叉分析。該層具有兩種處理模式，一種是定時接受來自污水處理廠測控系統(tǒng)上傳的環(huán)境參數(shù)和設備參數(shù)，并交給平臺分析和決策，根據(jù)檢測參數(shù)和節(jié)能智能模型通過互聯(lián)網(wǎng)自動實現(xiàn)對設備自動控制，實現(xiàn)智能管理。另一種是通過短信等通信方式來告知管理員，管理員可以根據(jù)查看視圖診斷和定位故障，依靠系統(tǒng)自動給予的決策和處理方式，進而操作來修復故障，所有工單根據(jù)規(guī)范記錄備案。這里要說明云監(jiān)控中心平臺同時也是管理人員的操縱平臺，可以給污水處理廠的處理設備發(fā)送控制指令，并且該平臺還能檢測故障并及時修理，最終可以實現(xiàn)人機一體化管理的目的。

　　5.設計特點

　　與傳統(tǒng)城市生活污水處理相比，智慧污水處理能夠根據(jù)當前的城市排水情況實時提供相應的對策，并能預測將來可能發(fā)生的一些狀況并制定相對應的策略。根據(jù)所獲取的污水排放數(shù)據(jù)、管網(wǎng)輸送的參數(shù)、泵站和污水處理廠的運轉實際情況實現(xiàn)對三者之間的協(xié)調(diào)和控制，從而達到污水處理最優(yōu)化的效果。智慧水務在城市污水處理系統(tǒng)設計中主要具有以下的特點：實時監(jiān)測，智慧排水系統(tǒng)能夠對城市排水管道設施實施智能監(jiān)控，有效減少了生活污水對大自然污水的二次污染。動態(tài)調(diào)控，根據(jù)所獲取的污水排放數(shù)據(jù)、管網(wǎng)輸送的參數(shù)、泵站和污水處理廠的運轉實際情況實現(xiàn)對三者之間的協(xié)調(diào)和控制。及時預警并排障，利用智能網(wǎng)絡對破舊，老化以及出現(xiàn)的一系列問題進行有效控制并排查和解決問題，該系統(tǒng)功能全，智能化程度高，整合物聯(lián)網(wǎng)、云計算和移動互聯(lián)等新一代技術，融合了“智慧污水”的概念，實現(xiàn)了高度智能化、網(wǎng)絡化的智慧安全污水處理方案。提供直觀圖形并提供智能化的工作協(xié)助。全網(wǎng)運行、全網(wǎng)監(jiān)控，系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)絡，能夠對網(wǎng)絡內(nèi)所有的污水處理廠設備的性能、故障實時監(jiān)控。管理人員能夠通過移動互聯(lián)網(wǎng)，使用手機和PC設備，隨時隨的地了解系統(tǒng)設備及污水處理情況，其中包括性能、負載、故障等情況。提供一站式的監(jiān)控、管理、修復處理，減少人工，將監(jiān)控、運維功能都納入到本系統(tǒng)中來，實現(xiàn)一站式服務，大幅度提升污水處理效率，并實現(xiàn)人機一體化的管理模式。

　　智慧水務在城市生活污水處理應用實現(xiàn)

　　集團的管理由于“智慧水務”理念的引導而發(fā)生了重大變革，它通過大數(shù)據(jù)的采集以及傳輸?shù)葘崟r監(jiān)測水務系統(tǒng)的運行，并采用可視化等方式來整合水務管理系統(tǒng)的設施，形成基于物聯(lián)網(wǎng)的水務系統(tǒng)。水務集團采用數(shù)字化管理平臺將大量數(shù)據(jù)實時分析和處理，在每個污水處理廠和泵站安裝數(shù)據(jù)采集裝置，將系統(tǒng)中生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳送至總部，統(tǒng)一存儲，集中應用。系統(tǒng)通過實時監(jiān)控和智能分析各個數(shù)據(jù)，進行分類和預警，當存在問題時能隨時隨地的通知相關工作人員，并對其提供輔助和建議，以精細和動態(tài)的方式來管理水務系統(tǒng)的運營，使其數(shù)字化，現(xiàn)代化，智能化，從而形成“智慧”化管理。

　　國內(nèi)某省已經(jīng)實現(xiàn)了智慧水務的建設，利用物聯(lián)網(wǎng)技術建立了“感知太湖，智慧水利”系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術的感知系統(tǒng)，可以對太湖水量、水質(zhì)進行實時監(jiān)控；其中重點是對于近岸打撈點的實時感知；進行全程定位、跟蹤和監(jiān)控。構建雙向可控的車船資源與人力的網(wǎng)絡化信息交互與調(diào)度系統(tǒng)，主要包括藍藻打撈船、藍藻運輸車的智能調(diào)控以及水利工作人員與智慧水利信息處理中心的信息溝通。形成基于物聯(lián)網(wǎng)技術的現(xiàn)代信息資源管理中心，使其智能化管理。對藍藻打撈、運輸、處理、再利用過程的數(shù)據(jù)集中管理；結合可視化的動態(tài)界面；智能化處理藍藻的湖泛問題，提高效率。

（文章來源：搜狗微信）