智慧水務(wù)系統(tǒng)在城市污水廠的運(yùn)用研究

張強(qiáng)

摘要：為了能夠有效地解決城市生活污水問(wèn)題，需要結(jié)合城市污水廠的處理設(shè)備和工藝，采取信息化技術(shù)構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng)。在水務(wù)信息管理過(guò)程中需要與城市生活用水的特點(diǎn)相結(jié)合，分析污水處理廠的具體處理要求，統(tǒng)一化地進(jìn)行管理，完成污水處理的智能調(diào)度和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)城市生活污水的有效治理。本文具體分析研究智慧水務(wù)系統(tǒng)在城市污水廠的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù);污水;云平臺(tái);物聯(lián)網(wǎng)

1 智慧水務(wù)建設(shè)的必要性

在現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中，生態(tài)文明建設(shè)是構(gòu)建城市五位一體總體布局的重要組成部分，然而很多城市都面臨水資源短缺和水環(huán)境污染等諸多問(wèn)題，通過(guò)智慧水務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建可以快速地幫助城市污水處理，實(shí)現(xiàn)污水處理的智能化、規(guī)范水資源的監(jiān)督管理和利用，遏制水污染等問(wèn)題，將生態(tài)文明建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的水資源短缺等問(wèn)題解決。加強(qiáng)智慧水務(wù)系統(tǒng)，在城市污水廠的應(yīng)用是生態(tài)文明建設(shè)的迫切需求。

2 國(guó)內(nèi)污水處理廠智能化系統(tǒng)現(xiàn)狀

從總體角度分析，國(guó)內(nèi)污水處理廠在污水處理過(guò)程中，工作流程很難統(tǒng)一，在運(yùn)營(yíng)水平、管理模式和工藝控制方面差異性較大。當(dāng)前很多污水處理廠也建成了終端自動(dòng)化儀表過(guò)程、自動(dòng)化監(jiān)視控制等系統(tǒng)，然而在總體控制和智慧水務(wù)建設(shè)方面依然出現(xiàn)了很多問(wèn)題，有待優(yōu)化。當(dāng)前很多污水處理廠在自動(dòng)控制系統(tǒng)方面構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要是使用PLC或者單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和信息的分析，針對(duì)各種泵和爆氣設(shè)備在變頻控制和管理養(yǎng)護(hù)方面也構(gòu)建了自動(dòng)報(bào)警推送和相應(yīng)的維護(hù)周期管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一定的動(dòng)態(tài)化管理，也引入了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在污水處理設(shè)備電力監(jiān)控方面，以計(jì)算機(jī)通信模塊測(cè)控模塊為基礎(chǔ)，構(gòu)建了相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了大功率設(shè)備的有效管理，并且將功率電壓，電能電流等相關(guān)參數(shù)錄入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中接入管理平臺(tái)，然而很多污水處理廠在內(nèi)部自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面，只能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的采集和傳輸，無(wú)法全局控制，無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化管理。在智能水務(wù)建設(shè)方面沒(méi)有形成完善的管理體系，沒(méi)有從全局出發(fā)針對(duì)性地進(jìn)行控制和處理，沒(méi)有構(gòu)建系統(tǒng)性的智慧水務(wù)工程。

3 在城市污水廠中智慧水務(wù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)污水處理廠智慧水務(wù)系統(tǒng)的過(guò)程中，需要堅(jiān)持以下設(shè)計(jì)原則。

第一，需要加強(qiáng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)充分運(yùn)用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)智能水務(wù)平臺(tái)進(jìn)行宏觀設(shè)計(jì)，對(duì)一些不確定因素進(jìn)行分析，依照模塊設(shè)計(jì)、監(jiān)控布局、軟硬件設(shè)計(jì)等相關(guān)要求逐步加強(qiáng)智慧水務(wù)系統(tǒng)的信息化水平。

第二，需要遵守功能化設(shè)計(jì)原則。在智慧水務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要堅(jiān)持優(yōu)化補(bǔ)充污水處理廠職能管理體系的要求，通過(guò)各功能模塊的研發(fā)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化要求，逐步對(duì)功能模塊進(jìn)行拓展，強(qiáng)化軟硬件設(shè)備的通用性、開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)軟件接口進(jìn)行優(yōu)化，以促進(jìn)系統(tǒng)升級(jí)和數(shù)據(jù)共享。

第三，需要加強(qiáng)通信保障自動(dòng)化。設(shè)計(jì)人員需要與本地生產(chǎn)生活污水實(shí)際情況相結(jié)合，了解水量水質(zhì)等具體情況，構(gòu)建污水處理網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)中心服務(wù)器加快智慧水務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

4 智慧水務(wù)系統(tǒng)在城市污水廠的運(yùn)用

4.1 優(yōu)化污水處理廠智能化技術(shù)路線

要想完善污水處理廠的控制系統(tǒng)，健全污水處理自動(dòng)化平臺(tái)，打造智能化運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，首先需要注意對(duì)污水廠的智慧水務(wù)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，完善相關(guān)的信息處理系統(tǒng)。從宏觀角度對(duì)污水處理大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)相應(yīng)的污水處理廠智能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，注意做好工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)以及污水處理系統(tǒng)的信息化，并且構(gòu)建各系統(tǒng)的銜接關(guān)系。自動(dòng)化控制屬于前饋系統(tǒng)，是后臺(tái)決策的重要組成部分，需要逐步加強(qiáng)電力監(jiān)控異常預(yù)防報(bào)警數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工藝模型優(yōu)化和故障診斷修復(fù)系統(tǒng)以及相關(guān)的大數(shù)據(jù)庫(kù)，以智慧水務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，引入物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制體系構(gòu)建前后端相融合的信息化管理平臺(tái)。其次需要重視以工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)提升設(shè)備的獨(dú)立性和兼容性，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)PC的同步訪問(wèn)，使智慧水務(wù)系統(tǒng)能夠從污水處理的進(jìn)水到后期的處理工況，優(yōu)化信息挖掘、異常感應(yīng)等一系列操作的智能化水平，充分體現(xiàn)智慧水務(wù)的應(yīng)用價(jià)值。

4.2 充分引入各種先進(jìn)技術(shù)

在構(gòu)建智慧水務(wù)平臺(tái)的過(guò)程中，需要引入物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，逐步納入智能水務(wù)平臺(tái)當(dāng)中，保證各項(xiàng)技術(shù)能夠在各模塊當(dāng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，比如說(shuō)通過(guò)云計(jì)算來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將污水處理時(shí)，將涉及到的各種參數(shù)融入其中，通過(guò)云硬件、云安全、運(yùn)管理等相關(guān)技術(shù)，加強(qiáng)云咨詢(xún)、云運(yùn)維的服務(wù)，另外還需要注意通過(guò)云計(jì)算技術(shù)對(duì)工藝處理結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污水處理廠在工藝處理方面的問(wèn)題，并且將獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全程流程的公開(kāi)透明，保證水處理流程的安全性。

4.3 優(yōu)化智慧水務(wù)信息系統(tǒng)

要想全面做好污水處理工作，需要實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)體系的優(yōu)化，根據(jù)各分支系統(tǒng)的功能不同一次完成以下4項(xiàng)工作。

首先需要構(gòu)建信息集中管理平臺(tái)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心搭建污水處理廠智慧化運(yùn)行管理平臺(tái)，增加相應(yīng)的在線測(cè)試系統(tǒng)，自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)，包括水質(zhì)指標(biāo)、倉(cāng)庫(kù)管理經(jīng)銷(xiāo)、化驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果、工作人員值班日志以及過(guò)程參數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，一并列入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。與此同時(shí)污水處理廠還需要將數(shù)據(jù)庫(kù)分為能耗子庫(kù)、檢測(cè)子庫(kù)、工藝子庫(kù)等不同的數(shù)據(jù)管理分類(lèi)，以便實(shí)現(xiàn)信息的快速存儲(chǔ)和使用。

其次需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化分析和處理，通過(guò)自動(dòng)化分析處理系統(tǒng)了解數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)，污水處理廠需要在智慧水務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中構(gòu)建相應(yīng)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，依照出水流量、進(jìn)水流量、過(guò)程參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)以及能耗數(shù)據(jù)等形成相應(yīng)的分析圖和報(bào)表，以便實(shí)現(xiàn)精確化控制，達(dá)到減污增效節(jié)能降耗的目的，對(duì)污水處理廠的基本運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行全面了解。

第三，需要重視構(gòu)建自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)管理系統(tǒng)，使異常報(bào)警的功能強(qiáng)化。污水處理廠需要對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行全面挖掘、分析，制定健康標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集閾值，并且對(duì)每天采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)數(shù)據(jù)情況了解工藝運(yùn)行的具體細(xì)節(jié)，并且對(duì)異常和異常征兆進(jìn)行分析，而后構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)可以直觀地將相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來(lái)，數(shù)字孿生平臺(tái)在統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和高精度三維模型的條件下，將經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)和設(shè)備監(jiān)測(cè)等統(tǒng)一接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與物理位置的精準(zhǔn)對(duì)接。在各模塊同一平臺(tái)完成管理，實(shí)現(xiàn)管理一張圖。數(shù)字孿生平臺(tái)可以對(duì)周邊的地形、地貌等信息實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理，室內(nèi)室外一體化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)二維和三維的結(jié)合數(shù)字完成平臺(tái)，還可以有效的通過(guò)數(shù)字化還原泵、發(fā)酵池等，使管理更直觀，可以精確到相關(guān)的設(shè)備，將信息發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，并且可以給相關(guān)手機(jī)和后臺(tái)人員發(fā)送信息，如果出現(xiàn)設(shè)備異常等情況，將自動(dòng)預(yù)警信息快速發(fā)送給工作人員。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，構(gòu)建完善的污水處理廠智慧水務(wù)系統(tǒng)，引進(jìn)人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，加強(qiáng)污水處理廠的智能化對(duì)提升城市物質(zhì)處理效果具有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]石曉利. 智慧水務(wù)在城市生活污水處理中的應(yīng)用研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，000（019）：4197.

[2]侯艷玲，賈勇，任會(huì)峰，等. 農(nóng)村分布式水處理智能化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)探討——以宜興市農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)為例[C]// 第十二屆中國(guó)城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國(guó)際研討會(huì)與新技術(shù)設(shè)備博覽會(huì). 2019.

[3]田蓓蕾. 城域級(jí)水務(wù)工業(yè)控制安全仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2016.

[4]郁片紅，孔煒，趙玲玲. 上海浦東農(nóng)村污水建設(shè)監(jiān)管平臺(tái)在智慧水務(wù)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J]. 給水排水，2020，046（001）：130-133.