智能水務在水處理方面的應用

摘要：本文結合水處理項目中的實際需求和當前物聯網和人工智能的發展趨勢，闡述了智能水務系統在水處理項目中的應用前景和解決方案。

關鍵字：水處理，遠程監控，工業互聯網，大數據，人工智能，水質監測，設備管理。

1.智能水務的應用背景

國家政策

國務院《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》提出：“加快建設和發展工業互聯網，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，發展先進制造業，支持傳統產業優化升級，具有重要意義?！?/p>

信息化部印發了《工業互聯網平臺建設及推廣指南》和《工業互聯網平臺評價方法》。

工信部已印發《工業互聯網網絡建設及推廣指南》。

“工業互聯網”成為“熱詞”并寫入《2019年國務院政府工作報告》。

現狀分析

近年來居民用水需求不斷增大，水資源則日趨匱乏，所以，提高水廠凈水能力，加強用水質量管理，提升居民用水體驗，實現凈水廠的科學運營就成為了迫在眉睫的任務。

隨著城市內投放的凈水設備數量增加，對這些設備的統一運維管理就變得尤為關鍵，一旦出現的問題無法及時反饋和解決，對周邊用戶的直接影響將會十分巨大，用戶滿意度也會急劇下降。對于管理運營而言，無法對所投放設備進行科學的管理，就會導致設備利用率降低，所造成的資源浪費、效率低下的影響也是巨大的。

2.智能水務的范圍

水處理項目中的智能水務系統需要充分結合現有的高新技術，實現對凈水設備的遠程監控以及科學的管理，此外還需要對相應的客戶信息進行系統的管理，APP以及消息推送等功能。

遠程監控：實現對污水生產設備以及飲水質量的監控，對異常情況進行報警提醒;

設備管理：實現全生命周期的設備管理功能，提高設備運行效率;

客戶管理：建立完善的客戶信息系統以及人性化、高質量的售后服務體系;

互聯應用：專業的面向用戶的APP開發，及時處理解決用戶問題，提高用戶體驗。

3.智能水務的價值

水處理項目的智能水務系統平臺，具備以下優勢：

支持跨平臺應用及移動應用場景;

提供高效、穩定、準確的數據采集存儲服務支持;

擁有高性能的報警管理中心;

支持不同廠家的實時歷史數據庫;

具備全面且高效的設備運維管理功能;

具備全面且高效的客戶服務管理系統;

提供系統擴展接口，保障系統的開放性;

擁有專業性的APP功能開發設計，增強客戶體驗。

4.智能水務的解決方案

4.1.框架邏輯設計

根據水處理項目需求，智能水務的解決方案分層分級進行了系統的設計。從物聯網及工業互聯網的角度來看，系統功能主要集中在SaaS層，在這一層級，實現了對現場設備的實時監控、信息展示，包含：基本分析功能，視頻系統功能，設備管理功能，客戶售后服務，可視化功能，付費功能，水質監測與能源監視等功能。

4.2.系統框架

架構設計圖分為四個層次。第一層為現地級，包含了：凈水設備、儀器等設備，通過采集網關進行數據采集，之后與視頻數據匯總，利用4G路由器，經由工業防火墻將數據傳輸至數據中心。第二層為數據中心，通過部署實時庫服務器、關系庫服務器、設備管理服務器、視頻流服務器，進行數據的存儲以及平臺的部署。第三層為辦公、管理網絡層，實現的是數據的大屏展示、客戶端展示以及移動端的展示。第四層為互聯網層，實現的是手機APP功能的展示及其他移動化功能，還包括視頻數據在螢石云的存儲。

4.3.系統功能

4.3.1.實時顯示功能

實時顯示功能是根據客戶信息以及設備所在地理位置信息結合GIS功能后的展示，并能夠通過點擊標簽來展開顯示該位置設備的重要信息，設備的異常信息、報警提示也會直接呈現在畫面上。

畫面中還會實時展示設備的當前時間的相關參數，包括：電導率，電阻率，ph，溫度，壓力，流量等;設備的運行狀態數據，包括：水泵，液位，電動閥門等;并支持對異常信息進行報警提示。

4.3.2.基本分析功能

基本分析功能包括報警功能與報表管理功能。系統提供報警相應的查詢、顯示入口和界面;報表功能模塊用于實現生產報表查詢功能，包括月報查詢、日報查詢以及班報查詢等，報表的種類和樣式由報表組態軟件靈活設置。此外，系統還支持基于現場采集數據的統計分析功能。

4.3.3.視頻系統

智能水務的解決方案中視頻接入支持三種不同的方式：

接入螢石云的視頻數據，在系統中進行生產與視頻的聯動，實現生產的實時監控，需要廣域網環境的支持;

視頻攝像頭IP鏈接，不限網絡，只要能訪問到攝像機即可。

集中的流媒體服務器SDK開發，同樣不限網絡環境，只要能夠實現穩定的訪問即可。

4.3.4.設備管理功能

設備管理通常指的針對設備的全生命周期進行的管理，包含了設備的臺帳、運行狀態、統計分析、維護保養等功能，根據實際的需要還會延伸到與其他類型數據進行關聯分析，以保障設備能在其生命周期內發揮出其應有的接近理想的價值。

4.3.5.客戶售后服務

系統會根據客戶相關信息建立客戶的基礎信息庫，公司運維人員、客戶使用群體以及系統內置預案都可觸發相應的處理流程，流程支持推送至巡檢人員處進行處理，其過程和結果同步反饋至中心。

此外，投訴操作還支持客戶在APP端進行，投訴的內容會反饋給運營公司進行處理。投訴發起后，客戶可實時查看投訴處理的進度，以全方位提高用戶體驗，增強用戶粘性。

4.3.6.可視化功能

可視化功能包括流程可視化與大屏可視化，其中，流程可視化將過程以圖形化的界面進行呈現，便于直觀的監控設備生產情況;監控大屏則能夠根據客戶需求進行綜合的展示，確保畫面美觀、直觀，并能夠對設備總體情況、設備異常情況、報警信息等重要信息進行重點突出顯示，呈現視覺差異化效果。

4.3.7.直飲水付費

系統接入收費管理系統，對用戶使用、費用信息進行展示，并在接口支持的情況下實現充值繳費服務，收費支持微信、現金等收費方式，并且可對欠費用戶進行報警提醒等。

4.3.8.水質安全監測

水質安全監測包括水質安全監測、水質安全預警和水質安全應急指揮。

水質安全監測：對各區域的水質數據進行實時監測。

水質安全預警：對各區域的水質數據進行預警。

水質安全應急指揮：水質安全出現問題是通過制定相應的應急指揮機制，快速協調解決問題。

4.3.9.能源監測分析

通過能流圖（主要包括電力系統、水系統）的相關畫面，實時監控關注的區域內的設備用能情況，并對能源基礎數據進行能源計劃分析、能源對標分析、能源橫向分析，充分發掘數據潛在價值，便于管理者對區域內用能設備進行有效的管理，從而達到提高能源的利用率，降低設備能耗的目的。

4.3.10.APP用戶管理

APP端提供友好的交互方式及科學的界面布局，其功能包括：APP啟動界面的優化，后臺用戶的注冊，密碼的修改，以及用戶登錄與用戶登錄錯誤的提醒等，實現用戶在相應界面綁定相關設備，并對該設備進行遠程運維管理，從而提高管理水平。

參考文獻：

[1]廖正偉，智慧水務研究與實踐?？茖W出版社，2018.

[2]宋航，萬物互聯，清華大學出版社，2019

[3] 朱耀青。力控ForceControl V7.1_技術規格書，力控科技有限公司，2019

作者簡介：付俊彥，男，湖北武漢市，副高級職稱，主要從事電氣自動化，PLC及其應用，水處理相關項目研究。