智慧水务：水务集团探求创新发展的基石

行业背景

　　污水处理行业是国家新兴战略产业之一，国家“十二五”规划也对城镇污水处理提出了更高的要求，明确规定县级镇、尤其是重点镇必须建立污水处理厂。据相关数据显示，截至2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座，污水处理能力约1.45亿立方米/日，较2012年底新增污水处理厂111座，新增处理能力约300万立方米/日。由此可见，我国城乡污水处理厂保持了持续高速增长的态势。

　　污水处理厂在承担环保减排的任务的同时，需要消耗大量的水、电、药。据统计，水、电、药成本占污水处理厂生产运行管理直接成本的90%以上。近年，我国污水排放量已达到800亿吨左右，而我国目前污水处理电耗为0.2至0.56度每吨之间，按此测算，光电量消耗就至少需要150亿度以上，再加上设备损耗、药耗、水耗等，其费用更为庞大。

　　污水处理项目通常存在配套污水收集系统不完善，污水来量不足，污水中污染物浓度低达不到设计进水浓度，污水处理运行管理人才短缺，污水系统不稳定，运行费用偏高等棘手问题。污水处理企业需要通过加强或改进自身的工艺运行管理方式、方法和转变运营管理模式，提升污水厂运行和企业运营管理水平，尽可能的将上述问题产生的影响降至最低。

　　随着我国水务环保行业市场化程度的逐步加大，市场涌现出许多全国性和区域性的大型水务集团公司，甚至有些集团公司拥有全国各地上百家的污水处理项目，这些污水处理厂地域分布广泛，集团与厂之间容易产生信息传递脱节，而各厂运营管理水平不一，运营管理人才短缺，且重点单元能源消耗大，这些问题日益突出，这使得水务集团公司迫切需要进行集约化管理，来实现企业资源的合理配置，通过有效监管提升下属单位的运营管理能力。

智慧水务备受关注

　　2013年8月5日，住房城乡建设部下发通知提出，确定北京经济技术开发区等103个城市(区、县、镇)为2013年度国家智慧城市试点。目前，各行各业对“智慧”的理念认知逐渐加强，部分行业已经开始运作，作为城市建设重点的水务行业也正在进行“智慧”的创新改革，“智慧水务”理念也孕育而生。

　　智慧水务，是借助水智能系统形成的水务管理模式，在常规的水处理/管理技术基础上，借助信息控制融合系统，对自来水、污水、中水等各种水处理设施的运行数据进行一元化管理，从而提高城市整体的水循环经营效率。

运用在水务集团的管理

　　在“智慧水务”理念的引导下，水务集团的管理发生了变革，他们采用数据采集、传输等传感设备在线检测水务系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门设施，形成“水务物联网”。集团通过水务数字化管理平台将海量数据进行及时分析与处理，即在各污水处理厂、泵站安装数据采集前置机或数据采集DSP模块，将自控系统中的生产运行数据通过3G网络实时传输到集团总部，进行集中存储和应用。通过对各类关键数据的实时监视和智能分析，再提供分类、分级预警，且利用短信、光、警报声等通知相关负责人，同时给予相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务运营系统的整个生产、管理和服务流程，使之更加数字化、智能化、规范化，从而达到“智慧”的状态。

　　借助物联网技术将企业的生产过程、调度监控、事务处理、决策等业务过程进行数字化，通过各种信息系统网络加工生成信的信息资源，提供给各层次的人们洞悉、观察各类动态业务中的一切信息，以作出有利于生产要素组合优化的决策。使企业资源合理配置，实现实时运行监视告警、企业形象展示、生产精细化管理、生产优化调度、经营成本分析、日常办公管理、辅助经营决策等综合管理应用。提升企业技术管理水平，达到优化管理模式、降低运行成本、提高办公效率等目的，以使企业能适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。

　　基于物联网的水务综合运营管理平台构架体系分为感知层、网络层、应用层，详细构建内容如下：

系统体系建设构架图

　　感知层

　　感知层设备主要包括各污水处理厂、泵站的在线仪表、生产设备、自控设备、自控系统等，是物联网技术构架的基础，感知层体的建设是依托各厂自控系统，通过强大的数据协议转换功能，在不影响各污水处理厂生产运行的前提下，进行多种通信接口、通信协议的转换，实现自动采集各种PLC和驱动器的生产运行数据，并建立通用的数据通信即可实现与各类PLC、驱动器、马达控制器间的数据通讯，最终形成完善的感知层体系。

　　网络层

　　依托物联网技术，利用先进的通讯、计算机、数据采集中间件技术，建立网络层数据传输体系，实现下属各污水厂、泵站自控系统中的关键生产指标数据、设备运行参数的远程实时传输到水务集团，并实时展现给集团各级管理人员。该体系以各种总线网络和计算机网络作支撑，把分散在各地的污水厂、泵站自动化系统的复杂的生产数据采集、迁移并集中监控中心，使用一套公共的数据采集管理平台对数据进行存储、维护、管理，并提供给外部应用系统使用。

　　应用层

　　感知层和网络层体系的建立，为运营管理工作提供了大量的各污水厂、泵站的生产运行数据，只有深入挖掘各类数据间的关系，合理利用好这些数据，物联网体系的建立才有意义，即基于物联网的污水处理综合运营管理应用体系。首先它通过感知层的各类数据的初步加工和展示，实现企业厂站分布情况、各厂生产运行工艺画面的展示、实现对各厂实时运行数据的超限告警；其次通过对生产运行数据的汇总计算，实现污水厂及集团日常运行管理的各类图表，方便管理人员进行日常运行情况的总结与分析；再次通过对日常运行管理中涉及的化验管理、设备资产管理、项目管理、办公审核等功能进行信息化管理，获取更全面的运营管理数据；最后通过生产运行数据的深入分析挖掘实现指导污水厂生产的各类异常预警、运行工艺模拟、优化调度分析、综合运营决策等，以及指导公司综合运营决策的工艺分析、设备分析、成本分析、风险分析等。