智慧水務: 建設方案(圖文)
1概述
1.1項目背景
環境保護是我國的一項基本國策，隨著這些年我國各級政府在污水處理廠建設中的大量投入，為我國的污染物減排做出了重大貢獻。但是我國是一個人均水資源和能源都很匱乏的國家，在保護水資源的同時也必須盡量減少能源的消耗，這也正是污水處理行業提高運營管理水平、降低能源消耗的根本需要。
我國污水處理廠的信息化管理是近幾年隨著運營體制的改革出現的，是自動化技術的發展和延伸，其發展過程大體經歷四個階段：
粗放控制：最早的污水處理廠操作控制比較簡單，大多采用就地人工控制與人工記錄相結合的管理方式。
半自動控制：隨著自動化技術的發展和成本的降低，污水處理廠開始投入自動化控制系統，但是往往由于維護及管理意識等原因不能充分發揮其作用，從而僅實現數據監視和簡單地操作控制。
自動控制：隨著環保部門對污水處理廠監管的加強，客觀上要求污水處理廠具備比較完善的自動控制系統，實現中控室操作和數據存儲等功能，至此，自動控制系統的應用才算重視和推廣起來。
信息化：運營體制改革將市場競爭機制引入污水處理行業，成為行業信息化發展的內在驅動力，為污水處理行業信息化帶來機遇，成為當前國內各大水務運營公司及水廠本身提高自身競爭力的有效手段。
1.2污水處理廠需要解決的問題
我國污水處理自動化控制起步較晚，在20世紀70年代，我國的水行業開始逐漸將自動化技術應用到污水處理廠的生產運行中去，但發展較為緩慢，直到20世紀90年代，自動化、信息化在水行業受到了普遍重視。
進入90年代中期以后，污水處理廠才開始廣泛引入自動控制系統。雖然近20年來，我國水行業在自動化技術和信息化技術應用方面得到了長足的發展，創造了良好的經濟效益和社會效益，但是與國際水平相比，我國的自動化和信息化技術還相對滯后，整體上還處在國外八九十年代的水平。自動化技術和信息化技術缺乏融合，而沒有發揮其應有的作用。
污水處理廠現階段存在的問題主要表現在：
1、大部分污水廠仍未實現簡單回路的自動控制及基本的遠程控制，現場控制以人工手動為主，導致人力成本及能耗物耗浪費。數據以人工抄表及手動化驗為依據，設備檔案是靜態的、儀表維護和監控不到位，統計與分析難度大。
2、基于文檔記錄及紙質表單的數據管理，無法實現信息共享，智能查詢與統計分析，造成成本浪費。且報表種類繁多，各級人員關注角度不同，文檔記錄和紙質表單的制作任務繁重，信息共享難、信息查詢時效低等問題。
3、巡檢化驗等數據成果以文檔記錄或紙質報表的方式上報，容易造成數據丟失，匯總統計困難。對現場人員缺乏有效的管理工具。
4、操作員及設備維護人員水平參差不齊，流動性大，無法形成統一的知識庫。另外操作員根據人工指令對現場儀表進行手動操作，無法實現遠程控制，也容易造成設備維修誤判與損失，造成人力成本浪費。
1.3智慧水務管理系統建設的必要性
隨著網絡、計算機、傳感器技術的普及及應用，水務行業的管理必然由傳統的粗放管理模式向自動化、信息化、智能化的方式轉變。
智慧水務管理系統就是通過在線儀表設備、網絡、計算機等實時感知供排水系統的生產運行狀態，并采用可視化的方式對生產過程進行管理，形成“水務物聯網”，將海量數據信息進行分析與處理，并提供分析結論輔助決策建議，以更加精細和動態的方式對水務系統進行全流程的管理，從而達到“智慧”的狀態。
智慧水務管理系統彌補了傳統自控系統和組態軟件的只能在廠、站本地查看和管理生產運行數據的不足，水廠管理人員通過IE瀏覽器即可實現對廠區的遠程監視及數據查詢，解決了以往前往現場才能查看生產運行情況的難題。
對于污水處理企業，生產運行數據是企業生產運行控制、安全生產保障、生產優化調度、生產計劃制定、生產成本分析等運營管理業務決策的最基礎、可靠、有力的依據。
通過該系統的使用，企業生產控制層和決策管理層之間信息傳輸更加實時、準確、直觀，提高管理效率。使企業信息化前進了一大步，為企業的信息化發展奠定了堅實的基礎，具體體現在：
1、集中式優化管理：
建立調度中心，對運行情況實時監管，遠程監視。實現調度中心及中控室通過IE瀏覽器即可實現對廠區的遠程監視及數據查詢，解決了以往前往現場才能查看生產運行情況的難題。
2、建立標準化設備管理模式，設備檔案快捷查詢，記錄一目了然。
實現了對生產設備的科學化、規范化、流程化的管理，延長了設備使用壽命和提高設備的使用效率。
3、利用手機查詢系統，避免傳統辦公的束縛，在不增加現場工作量的同時收集各種形態的生產過程數據，并實現對現場工作人員有效管理。
2方案簡介
2.1方案綜述
本方案旨在為污水處理廠提供一個可行的智慧水務管理系統的技術方案,全方位的提高水廠的管理水平。對于單個污水處理廠而言，實現了電子化的生產運行數據記錄、信息化的數據查詢共享方式、規范化的生產運行管理體系、智能化的數據匯總和統計、高度靈活的報表配置和導出、圖形化的數據統計分析結果展現，從而提高生產運行數據的準確性，減少管理人員數據統計分析的工作量，提高生產運行管理效率。
2.2建設目標
以提高企業的生產經營管理水平，提高企業的核心競爭力和經濟效益為總體目標；以計算機信息化和網絡化為企業信息化的手段，以開發、利用信息資源為企業信息化的核心，實現污水處理廠運行管理的數字化、自動化、網絡化；
確立信息共享機制,建立信息化建設的領導、實施、管理體系；根據水廠業務需求，實現集中化管理、遠程監控、數據歷史趨勢監測和查詢、報表管理、設備管理、手機APP應用功能。
1、集中式優化管理
本系統采用了集中式數據采集系統將廠站的生產運行數據進行實時采集，進行集中管理，并實時存儲，同時支持遠程網絡訪問，突破了傳統自控系統和組態軟件的狹窄視野，把生產控制層和企業決策管理層有力的結合起來，遠程監視與信息管理相互滲透，彼此結合，形成一個多層次，網絡化的智慧水務管理系統。最大限度的提升了整體運營水平。
2、在線工藝監控
本系統根據生產工藝流程將各種設備實時運行狀況等信息進行圖形化實時監視，生產過程中出現異常過程實時告警，從而極大的增強了生產運營的穩定性。
3、設備（備件）管理
對設備和備件等資產臺賬管理，提供完善的各類報表。實現了對生產設備的科學化、規范化、信息化的管理，延長了設備使用壽命和提高設備的使用效率。
4、歷史趨勢監測和查詢
本系統提供多種報表統計功能。對各階段、各時期、各類生產運行數據可進行統計，報表分析，并以直觀的圖表形式形式，如歷史生產數據報表，對輔助管理者的決策提供強大的支持。
5、靈活高效的報表系統
系統可自動采集，分析報表自動生成，同時可根據用戶權限隨時進行任意格式數據的報表導出，為管理決策隨時提供第一手資料，同時極大緩解人力勞動，減少企業人力成本。
6、移動應用
系統提供移動APP應用，使污水處理廠可以通過移動互聯網絡實現包括工藝監控、報表統計、報警等功能。涵蓋了污水處理廠和自來水廠等實時信息和基礎信息的綜合查詢與統計分析等核心業務功能，極大地滿足與方便用戶的使用。
2.3建設原則
1、先進性：
本系統采用B/S架構，運用目前國際主流的企業級軟件開發技術，在開發效率、運行穩定性、數據安全、應用功能擴展等方面具有得天獨厚的優勢。
2、實用性：
本系統基本涵蓋了污水處理廠生產管理中的最基本的層面，系統的提升了企業的信息化水平。系統采用友好直觀的顯示界面，實現生產工藝圖形化實時監視，各種數據實時顯示。
3、擴展性：
本系統分為廠站數據采集和智慧水務管理系統平臺兩部分，可最大程度滿足不同水廠具有差異化的應用環境。采用模塊化的設計，不但滿足了污水處理廠基礎信息平臺的需求，系統功能更可根據用戶的個性需求而定制功能。同時隨著企業信息化程度和管理水平的不斷提升而進行應用方面的擴展從而滿足更高層面的需求。
4、專業性：
本系統結合我公司全國自動化及信息化案例，總結污水處理運營管理方式，采用先進的計算機技術開發而成，取得用戶一致高度評價。
3智慧水務管理系統設計方案
3.1系統特點
本方案的智慧水務管理系統是基于“XX”云平臺來建設的。“XX”是采用互聯網技術和商業模式，由XXXX自動化技術有限公司（以下簡稱“XXXX”）投資、開發并運營的智慧水務服務云平臺，旨在向中小型水務企業、行業合作伙伴，提供以數據為核心的應用服務。
為滿足廠區的數據管理需要，為其建設智慧水務管理系統，具有以下優勢：
優質化服務
系統功能設計將結合金控多個智慧水務系統成功經驗，提供穩定的數據采集傳輸服務、豐富的數據展示模式和分析模式。XXXX推出軟件免費，每年定期為用戶提供數據報告等分析服務，旨在為用戶提供最優質的服務。
高性價比，易維護
A.借助云平臺，用戶無需自建服務器、無需專人維護，免去了企業在服務器、數據庫、IP地址等方面的投資，綜合成本更低。
B.數據永久存儲、永久在線。
C.云安全策略、分用戶存儲、數據保密等安全機制，保證數據安全。
D.即配即用，無需專人維護。所有維護工作均由XXXX負責，污水處理廠只需要保證現場端數據正常采集及傳輸即可。
跨平臺性
系統即不依賴于電腦操作系統，也不依賴硬件環境。可以在多個操作系統如linux操作系統、windows操作系統上運行、開發和維護。
各廠區數據采集軟件可在不改變現有自控系統和組態軟件的情況下實現生產數據采集與管理。保證了企業生產運行的穩定與連續性。
配置靈活性
云平臺是基于功能模塊的，污水處理廠可結合自身需求和發展戰略，隨時定制適合自己業務功能，具有較高的靈活性和可擴展性。
支持移動應用
將現有系統實現移動化，包括移動實時監測、查詢、外出辦公。解決了用戶固定場所辦公，無法遠程，實時監視的問題。提高數據時效性及準確性。
免費升級
可以在線免費升級，免去現場部署、安裝、調試的復雜過程。
3.2系統結構
系統主要分為兩層，水廠數據采集傳輸層，“XX”智慧水務管理系統應用層。針對自控系統符合數據采集要求的廠區，配置數據采集終端軟件，通過internet網絡將數據傳輸到XX云平臺服務器中。
經過XX云平臺的數據進行處理后，在該平臺上形成具有工藝監控、報表管理、設備管理等功能的智慧水務管理系統，提供給本廠控制中心進行使用。同時智慧水務服務云平臺還將提供移動APP應用，便于水廠管理人員更加快捷、方便的實現對污水處理廠工藝運行情況的查看。
3.3軟件功能設計
工藝監控
本模塊實現基于web網絡的工藝監視畫面，這種工藝監控方式的最大優點是便捷性和開放性，使用戶可以在有網絡的地方即可實現工藝監視。
系統的監控畫面采用最新的html5等技術，根據工藝流程，由專業設計師進行專業化設計，畫面流暢、美觀、大方、動態、直觀，具有非常好的展示效果，既能便于外來訪問人員理解現場工藝，又能便于企業自己的管理人員熟悉工藝流程，便于企業內部和外部的培訓等等。
工藝監控畫面可采用2D或3D的設計方式，其中3D畫面的設計要根據設計數量收費。
報表統計及輸出
本模塊實現報表統計及輸出功能，針對用戶實際需要定制個性化報表。對廠區上報的數據、采集數據進行全面的分析，旨在輔助水廠進行生產調度和決策分析。
A.對生產狀況，每一分類（具體分類以水廠實際工藝為準）以日、月、年進行統計，分別生產三種表格，根據時間，實現快捷查詢。
B.對其當日、當月、當年生產的耗用量做統計，其中涵蓋電量、減排量、曝氣量、水量、水質等，同時也可根據需要，進行自動計算，可以計算出季度等數據統計，最終按照統一格式，分別以表格模式輸出或者被移植。
C.也可根據用戶實際工藝和需要定制個性化的報表。
歷史趨勢監測和查詢
歷史趨勢監測和查詢主要指對重要生產設備運行狀態、運行狀況、在線數據的趨勢分析和數值查詢。按照月、年或者選擇的時間段對所記錄的數據進行查詢。
可按照任意時段查詢，多數據同時查詢（單臺服務器配置下，支持同時查詢500個數據）；同時也可以對同類曲線進行同比與環比的對比查看（單臺服務器配置下，支持超過1000用戶同時查詢）。系統支持查詢存儲至少1年以上的數據。
設備管理
提供設備的信息化管理服務，對紙質的、零散的設備信息匯總，建立信息化設備檔案，設備的屬性信息、配件信息、技術參數集中展示，查詢便捷。
移動應用
移動互聯網是移動和互聯網融合的產物，繼承了移動隨時隨地和互聯網分享、開放、互動的優勢，這一特點迎合了企業移動辦公、移動管理的工作需求。同時隨著智能手機的快速普及，手機APP應用呈現出爆炸式的增長。這樣的增長不僅給用戶帶來了豐富的體驗，也為企業開辟出全新的管理模式。
智慧水務系統提供移動APP應用，使污水處理廠可以在移動互聯網絡，實現工藝數據、報表數據的查看，具體畫面根據水廠實際工藝設計。示例圖如下：
4方案實施要求
由于本方案是基于在已有自動化控制系統之上，因此，需要自控系統的支持，要求自控系統基本完善，具備采集所需信號的能力，主要包括以下幾個方面：
采集所有工藝設備的運行、故障信號；
采集過程儀表的信號；
采集流量、COD、氨氮等重要在線儀表的信號；
具有以太網通訊接口。
同時，XXXX也是專業的自動控制系統解決方案提供商，對于自控系統不完善但對信息化建設有需求的客戶，我們會提供專業化的自控系統建設服務。
特別推薦：
太平洋水處理工程有限公司副總經理秦愛冬由“智慧地球”和“智慧城市”的概念引出了“智慧水務”的概念，并結合公司為水務企業提供自動化、信息化解決方案的實踐，同與會人員探討并分享了“‘智慧水務’的建設”成功經驗。
秦愛冬在環境技術論壇上發言
建設“智慧水務”“智慧調度”為重點
“‘智慧水務’涵蓋了水文、水質、水資源、供水、排水、防汛防澇等各個方面。其是通過各種信息傳感設備，測量水文水質等水利要素，傳遞到互聯網上，進行信息交換和通訊，以實現信息智能化識別、定位、跟蹤、監控、計算、管理、模擬、預測和管理。”秦愛冬表示，可以從三個維度來理解“智慧水務”。首先“智慧水務”是將物聯網和互聯網結合形成水務企業的水聯網，從而成功的應用到水務企業當中。其次，“智慧水務”還是基礎架構應用平臺，應用集成平臺構建了智慧水務各個業務系統的互聯互通渠道，使其能夠很好的融合。另外，智慧水務強調智慧應用，智慧應用實際上就是運用智能融合技術，通過數據來進行分析、計算和存儲，為水務企業提供決策和咨詢，使其流程得到優化。
基于對于“智慧水務”內涵的理解，秦愛冬認為“智慧水務”的建設應該分為三步走”。第一步首先是信息的采集，運用SCADA、GIS、GPS等多種技術，幫助水務企業實現從取水、注水、輸水到污水排放全方位、大范圍的信息采集。第二步是信息的集成共享，采用平臺標準化、接口服務化、數據規范化、功能組件化的原則實現信息互聯互通。第三步是智慧應用，優化水務企業流程，最終建立智能化的水務企業并推動其快速發展。
秦愛冬認為，水務企業應根據自身業務特點，將智慧水工廠、智慧管網、智慧調度、智慧服務和智慧辦公作為“智慧水務”建設的主要核心。他強調“‘智慧調度’是建設‘智慧水務’的重點”。“智慧調度系統”包括運行調度、搶修調度、作業調度、資源調度的全業務調度，是一個集成應用平臺。秦愛冬表示，智慧調度中業務數據庫的建立，可以幫助水務企業的運營中心對歷史數據進行分析和調度。通過數據分析，水務企業可以更好的掌握運營狀況。
加強實踐 推動“智能水務”建設
秦愛冬認為，“智慧水務”能夠優化水務企業的運營模式，提高企業管理水平。為推動“智慧水務”建設，太平洋水處理在“智慧水務”領域開展了全面的實踐。首先是項目的建設，南京江寧水務調度系統和南通水司綜合調度系統，都實現了從原水、取水、水廠、泵站、管網、排水等的水處理業務過程的生產監控調度。寧波水司綜合調度系統，實現了生產過程各業務系統的信息集成。其次是智慧應用，包括管網建模、仿真模擬以及水量預測。
秦愛冬呼吁，希望更多的企業加入到“智能水務”的建設當中，使水務運營管理智能化，推動水務行業的快速發展。
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時間 |
演講題目 |
演講人 |
單位 / 職務 |
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13:30-13:50 |
城鎮化建設中的智慧水務發展 |
楊崇俊 |
中國城市科學研究會數字城市工程研究中心總架構師 |
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13:50-14:10 |
中國城市水務發展建議及歐美案例 |
Bottan Gustavo |
麻省理工斯隆商學院院士 |
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14:10-14:25 |
智慧城市供排水管網云計算管理 |
馬道揚 |
英國豪邁水管理公司全球市場和銷售總監 |
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14:25-14:40 |
丹麥城市污水處理廠改造綜述 |
Søren Hansen |
丹麥安威單公司總經理 |
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14:40-14:55 |
敏捷水務解決方案 |
程耀強 |
上海三高計算機中心股份有限公司總經理 |
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14:55-15:15 |
排水信息化的技術要點及應用分析 |
趙冬泉 |
北京清控人居環境研究院所長 |
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15:15-15:35 |
城市水務管網建設運營新型投融資模式 |
馬迎三 |
中國城市科學研究會數字城市專業委員會專家 |
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15:35-15:50 |
分享構建智慧供水平臺的成功經驗 |
陶建科 |
上海敢創水業科技有限公司總經理 |
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15:50-16:05 |
城鎮水環境水質監測能力建設現狀及發展方向 |
程 立 |
美國哈希公司高級銷售總監 |
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16:05-16:25 |
基于信息技術的雨洪風險管理平臺介紹 |
章衛軍 |
國家智慧城市產業技術創新戰略聯盟專家 |
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智慧水務在大型水務企業管理與運營中的作用 |
曾 武 |
江蘇江南水務股份有限公司副總經理 |
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16:40-17:00 |
鎮江市數字化供排水系統的探索與實踐 |
胡 堅 |
鎮江市給排水管理處處長 |
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17:00-17:20 |
濟南市城市防汛智慧工程建設 |
李新年 |
濟南市市政公用事業局副局巡視員 |
