農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

戴東宸 白俊杰 張 波 韓慶波

（1.中建水務(wù)環(huán)保有限公司，中國(guó) 北京 100070；2.中建智能技術(shù)有限公司，中國(guó) 北京 100070）

0 引言

農(nóng)村生活污水治理是改善農(nóng)村人居環(huán)境的關(guān)鍵因素。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村生活污水治理要求的不斷提高，全國(guó)各地對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的建設(shè)力度也不斷加大。然而，隨著農(nóng)村生活污水處理設(shè)施數(shù)量的激增，加之其本身點(diǎn)位分散、規(guī)模較小，使得農(nóng)村污水處理出水達(dá)標(biāo)率低，運(yùn)營(yíng)管理難度大，運(yùn)營(yíng)成本高等。

傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)監(jiān)管方式已經(jīng)不能滿足高效率低成本的運(yùn)營(yíng)要求，亟須通過(guò)自動(dòng)化、信息化手段、智能化建設(shè)，構(gòu)建集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智慧調(diào)度、運(yùn)營(yíng)管理、設(shè)備管理、報(bào)表管理、知識(shí)管理、統(tǒng)計(jì)分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各污水處理站關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)獲取、站點(diǎn)的集中管理、異常信息的智慧告警和統(tǒng)計(jì)分析、巡檢維修任務(wù)的智慧調(diào)度等，加速提高運(yùn)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)管理能力，降低運(yùn)營(yíng)成本。

1 農(nóng)村污水治理運(yùn)營(yíng)主要存在的問(wèn)題

農(nóng)村生活污水治理是農(nóng)村人居環(huán)境整治的重要內(nèi)容，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要舉措，是全面建成小康社會(huì)的內(nèi)在要求。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村生活污水治理的重視，全國(guó)多個(gè)地區(qū)已陸續(xù)開(kāi)展了農(nóng)村水環(huán)境治理工程，并取得了一定成效。但是我們也看到，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中還存在諸多問(wèn)題亟須研究、思考和解決。主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)。

1.1 站點(diǎn)分散，數(shù)量多

農(nóng)村污水處理站一般為5噸到幾百?lài)嵉男⌒鸵惑w化處理站，站點(diǎn)分撒，距離遠(yuǎn)，數(shù)量多，需要集中管理。

1.2 站點(diǎn)位置偏僻，地埋式處理站

一體化處理站一般情況下安裝在農(nóng)村的一個(gè)小角落里的埋式安裝，到了夏季雜草叢生，遍地農(nóng)作物，尋找站點(diǎn)非常困難，市場(chǎng)上的導(dǎo)航軟件難以準(zhǔn)確導(dǎo)航到站點(diǎn)位置。

1.3 農(nóng)污站點(diǎn)管理未成體系

今年環(huán)保行業(yè)高速發(fā)展，呼吁污染源頭治理，農(nóng)村污水處理項(xiàng)目剛剛興起，還未成管理體系，沒(méi)有成熟的管理模式。

2 農(nóng)村污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

2.1 建設(shè)目標(biāo)

充分利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等新一代信息技術(shù)，強(qiáng)化農(nóng)污業(yè)務(wù)與信息化技術(shù)深度融合，對(duì)農(nóng)村生活污水治理設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、出水水質(zhì)、水量等信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、分析與共享，構(gòu)建集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智能調(diào)度、運(yùn)營(yíng)管理、報(bào)表管理、設(shè)備管理、知識(shí)管理、統(tǒng)計(jì)分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)污水處理站點(diǎn)的集中管理、異常信息的智慧告警和研判、巡檢維修任務(wù)的智能管理等，提高運(yùn)營(yíng)管理單位的運(yùn)營(yíng)監(jiān)管能力、保證處理站的高效穩(wěn)定低成本運(yùn)行。

2.2 總體架構(gòu)

農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)采用面向服務(wù)架構(gòu)、分層架構(gòu)體系，從邏輯上分為感知執(zhí)行層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層、交互展示層。具體框架如圖1所示。

感知執(zhí)行層：主要是利用各種感知設(shè)備、技術(shù)手段和方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理站水質(zhì)、水量、能耗、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并支持化驗(yàn)數(shù)據(jù)、工程信息等信息的人工錄入。

傳輸網(wǎng)絡(luò)層：主要是將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，傳輸方式分為有線和無(wú)線兩大類(lèi)，包括物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、光纖專(zhuān)線等。

數(shù)據(jù)服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)以及系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享，集成GIS數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)以及圖片、文檔、多媒體等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多源、多格式、多類(lèi)型數(shù)據(jù)的融合，對(duì)數(shù)據(jù)多角度整合、分析、調(diào)用、交互、共享。

應(yīng)用支撐層：提供即時(shí)通信、移動(dòng)辦公平臺(tái)、微信平臺(tái)、農(nóng)污管網(wǎng)模型、農(nóng)污運(yùn)維模型、門(mén)戶(hù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)引擎、GIS引擎、安全引擎、消息引擎、工作流引擎、規(guī)則引擎等功能，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。

應(yīng)用層：提供用戶(hù)使用的系統(tǒng)功能單元，主要業(yè)務(wù)功能包括綜合監(jiān)控管理、智慧調(diào)度管理、智慧運(yùn)維管理、報(bào)表管理、設(shè)備管理、知識(shí)管理等。

展示層：應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)成果的發(fā)布展示。具體展示方式包括PC端、大屏幕展示系統(tǒng)、移動(dòng)端（手機(jī)App、微信小程序）。

標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系：是支撐項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用協(xié)同和信息共享的需要，是節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)成本、提高項(xiàng)目建設(shè)效率的需要，是系統(tǒng)不斷擴(kuò)充、持續(xù)改進(jìn)和版本升級(jí)的需要。

安全和運(yùn)維體系：是保障系統(tǒng)安全應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全及安全管理等。

3 多維度展示終端的實(shí)現(xiàn)

3.1 PC端

PC端應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象主要是運(yùn)營(yíng)管理人員和巡檢維修人員。

PC端包含所有的業(yè)務(wù)功能：綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智慧調(diào)度、運(yùn)營(yíng)管理、設(shè)備管理、報(bào)表管理、知識(shí)管理、統(tǒng)計(jì)分析。

綜合監(jiān)控：綜合展示站點(diǎn)設(shè)備分布、設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行狀況統(tǒng)計(jì)，通過(guò)一張圖可以根據(jù)站點(diǎn)顯示紅色、黃色快速定位告警位置。

站點(diǎn)管理：主要為站點(diǎn)的全面信息統(tǒng)計(jì)，包括設(shè)備運(yùn)行工況、工藝組態(tài)信息、設(shè)備信息、視頻監(jiān)控、參數(shù)修改。支持視頻告警抓拍，錄像回放功能用于調(diào)取本地對(duì)應(yīng)時(shí)間的視頻，協(xié)助突發(fā)問(wèn)題事件溯源調(diào)查。

智慧調(diào)度：具有派單、歸檔、轉(zhuǎn)派功能，針對(duì)出現(xiàn)的系統(tǒng)不能匹配派單規(guī)則的陌生告警、未解決的派單任務(wù)，需要人工干預(yù)，根據(jù)告警信息有針對(duì)地派單。

圖1 智慧流域綜合管控系統(tǒng)總體架構(gòu)

運(yùn)營(yíng)管理：包括排班管理、車(chē)輛管理、告警管理、巡檢管理、維修管理、報(bào)修管理、異常管理、GIS路線管理、SIM卡流量管理。

設(shè)備管理：包括庫(kù)房管理、在線設(shè)備管理、采購(gòu)管理、設(shè)備供應(yīng)商管理、藥劑管理。

報(bào)表管理：包括能耗報(bào)表、化驗(yàn)報(bào)表、運(yùn)維報(bào)表、成本報(bào)表、收支報(bào)表。支持自動(dòng)生成、手動(dòng)錄入，支持自定義業(yè)務(wù)報(bào)表、導(dǎo)出。

統(tǒng)計(jì)分析：包括能耗統(tǒng)計(jì)、告警統(tǒng)計(jì)、巡檢統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)。

知識(shí)管理：包括知識(shí)詞典、考試管理、培訓(xùn)管理。考試管理用于管理人員、運(yùn)維人員專(zhuān)業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力測(cè)試，并將考試成績(jī)作為績(jī)效考核項(xiàng)。

3.2 移動(dòng)端（App）

移動(dòng)端手機(jī)App的服務(wù)對(duì)象主要是運(yùn)營(yíng)管理人員和巡檢維修人員。

運(yùn)營(yíng)管理人員可以通過(guò)手機(jī)App實(shí)時(shí)查看全區(qū)域站點(diǎn)運(yùn)行狀況（正常站點(diǎn)、報(bào)警站點(diǎn)、維護(hù)站點(diǎn)）及各站點(diǎn)運(yùn)行工況和指標(biāo)詳情，隨時(shí)隨地了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況。

巡檢或維修人員可通過(guò)手機(jī)App對(duì)設(shè)備設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢或維修，支持任務(wù)下載與查詢(xún)，支持現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)執(zhí)行、電子化錄入巡檢結(jié)果，并實(shí)時(shí)上報(bào)，巡檢報(bào)告問(wèn)題點(diǎn)支持錄音、錄像、拍照、文字描述等多種形式。巡檢管理模塊從巡檢計(jì)劃的制定到巡檢任務(wù)的完成，以及后續(xù)巡檢原因的分析和全部巡檢任務(wù)的匯總報(bào)告，形成一個(gè)閉環(huán)管理流程。

3.3 大屏幕展示系統(tǒng)

大屏幕可視化展示系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象主要是政府監(jiān)管部門(mén)及運(yùn)營(yíng)單位領(lǐng)導(dǎo)。

為了支撐領(lǐng)導(dǎo)會(huì)商研判、科學(xué)決策、調(diào)度指揮等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，大屏可視化展示系統(tǒng)主要運(yùn)用GIS+BIM技術(shù)、大屏展示技術(shù)等，展示處理站分布、污水處理數(shù)據(jù)、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)、站點(diǎn)監(jiān)控視頻、運(yùn)維任務(wù)信息、告警信息等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。大屏綜合展示系統(tǒng)中GIS地圖支持逐級(jí)放大功能，當(dāng)點(diǎn)擊某一站點(diǎn)時(shí)，可仿真展示污水處理設(shè)施及流程，并支持查看該站點(diǎn)的基本信息、處理水量、監(jiān)控視頻和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)將不同維度的信息匯集到統(tǒng)一的3D場(chǎng)景中進(jìn)行聚合展示，大幅提升信息交互效率，建設(shè)幫助用戶(hù)快速、直觀、全面、立體的掌握項(xiàng)目情況，有效提升了運(yùn)營(yíng)管控能力和決策能力。

圖2 PC端綜合監(jiān)控功能界面

圖3 手機(jī)App界面

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村生活污水治理運(yùn)營(yíng)管理中主要存在站點(diǎn)分散、數(shù)量多、建設(shè)位置偏僻、不易尋找、沒(méi)有成熟的管理體系、大量農(nóng)污管理經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題。根據(jù)提高運(yùn)營(yíng)管理單位監(jiān)管運(yùn)營(yíng)能力、降低運(yùn)營(yíng)成本的建設(shè)目標(biāo)，依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，結(jié)合運(yùn)營(yíng)單位的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)了集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智能調(diào)度、運(yùn)營(yíng)管理、報(bào)表管理、設(shè)備管理、知識(shí)管理、統(tǒng)計(jì)分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的精細(xì)化管理提供了強(qiáng)有力的支撐。該平臺(tái)提供多維度的展示方式，根據(jù)服務(wù)對(duì)象不同將展示不同的業(yè)務(wù)功能。該系統(tǒng)的建設(shè)不僅可以極大地提高運(yùn)營(yíng)管理單位的運(yùn)營(yíng)管控能力和決策能力、大幅度降低運(yùn)維管理成本，還可以提升企業(yè)形象和日常辦公效率。

圖4 大屏幕展示系統(tǒng)首頁(yè)

圖5 污水處理工藝仿真展示