沈 軍，孫英俊

（上海金山楓涇水質(zhì)凈化有限公司，上海 201501）

金山楓涇污水廠于2004年9月竣工并投入運(yùn)行，一期設(shè)計(jì)規(guī)模1．4萬(wàn)t／d。污水處理工藝采用2000型卡魯塞爾氧化溝，出水水質(zhì)執(zhí)行的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)。二期工程于2013年6月8日開工建設(shè)，建設(shè)后總處理規(guī)模2．8萬(wàn)t／d，出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)在運(yùn)行管理過(guò)程中，離不開信息化建設(shè)在運(yùn)行管理所起的巨大作用。

1 WaterPro運(yùn)行管理系統(tǒng)

為突破傳統(tǒng)污水處理廠的管理模式，順應(yīng)行業(yè)發(fā)展要求，提高污水處理運(yùn)行管理水平，楓涇污水廠從2009年起根據(jù)自身發(fā)展要求和實(shí)際情況啟用WaterPro運(yùn)行管理系統(tǒng)，根據(jù)五年多的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該系統(tǒng)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸管理、資料管理、資產(chǎn)設(shè)備管理、工作流管理等方面作用顯著，為企業(yè)的運(yùn)行發(fā)展提供了幫助。借助軟件管理平臺(tái)旨在幫助解決企業(yè)多年運(yùn)行以來(lái)幾大運(yùn)行管理瓶頸問題：（1）信息化建設(shè)比較薄弱，幾年的運(yùn)行管理積累了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，但各種運(yùn)行信息基本都停留在紙面，無(wú)法充分利用起來(lái)，從而影響企業(yè)的運(yùn)行效率。（2）設(shè)備資產(chǎn)環(huán)節(jié)缺乏科學(xué)的管理，維修工作任務(wù)之間相互孤立，維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)，易造成設(shè)備資料和歷史記錄追溯困難。（3）原有運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要為中控室工藝管理人員設(shè)計(jì)，其它人員無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控，突發(fā)情況反應(yīng)滯后，易造成信息阻塞和“孤島”現(xiàn)象。（4）公司堅(jiān)持每年正向積累的發(fā)展理念，迫切需要突破傳統(tǒng)管理上的瓶頸，進(jìn)一步提升管理手段，將管理目標(biāo)從保證安全、正常運(yùn)行向提高運(yùn)行效率、降本增效、優(yōu)化流程的目標(biāo)邁進(jìn)。

1.1 建立固化流程應(yīng)用平臺(tái)，規(guī)范工作程序

（1）通過(guò)消息中心和自動(dòng)化工作流驅(qū)動(dòng)日常事務(wù)。將日常工作如維修工單填寫、工作聯(lián)系單流轉(zhuǎn)、合同檔案審批等日常工作流程固化到系統(tǒng)中，員工只需在電腦上填寫有關(guān)表單，系統(tǒng)就會(huì)按照定義好的流程自動(dòng)流轉(zhuǎn)，下一級(jí)審批者將會(huì)收到相關(guān)資料，并可以根據(jù)需要修改、管理、等，提高了工作效率。

（2）規(guī)范班組工作程序。系統(tǒng)通過(guò)采用科學(xué)的管理思想，集水樣采集管理、化驗(yàn)任務(wù)分配、數(shù)據(jù)的處理、傳輸、發(fā)布、報(bào)表管理等功能于一體，其事先可預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)化計(jì)算，另外還具有儀器設(shè)備檔案和強(qiáng)檢管理以及人員考核管理和記錄等功能，組成了一套完整的化驗(yàn)室工作程序，將員工從繁雜的日常工作中解放出來(lái)，專心處理核心業(yè)務(wù)，節(jié)省了人工成本和辦公用品的消耗，并減少了化驗(yàn)過(guò)程中分析數(shù)據(jù)的差錯(cuò)率。

圖1 化驗(yàn)室工作程序Fig．1 Laboratory Work Program

1.2 發(fā)揮管控一體化作用，降本增效

（1）實(shí)現(xiàn)管控一體化管理。WaterPro系統(tǒng)將工藝運(yùn)行和設(shè)備狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)集中管理，其運(yùn)行監(jiān)視功能與中控室原有的WinCC監(jiān)視畫面實(shí)現(xiàn)了對(duì)接，將企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行情況、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相結(jié)合，將自控運(yùn)行監(jiān)視集成到管理者桌面，使公司管理人員可以在辦公室使用PC就可察看運(yùn)行環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況而不需要安裝復(fù)雜的組態(tài)軟件，如果需要還可支持跨地域運(yùn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)了污水處理的全過(guò)程控制（見圖2）。

（2）及時(shí)調(diào)節(jié)工藝，降本增效。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)主要參數(shù)如COD、NH3-N、含氧量、水量等關(guān)鍵進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，參照各參數(shù)運(yùn)行曲線及時(shí)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常情況做出工藝調(diào)整，如根據(jù)溶解氧濃度的高低情況調(diào)整曝氣機(jī)的工作頻率來(lái)達(dá)到降低能耗的目的。此外，還能通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線與歷史數(shù)據(jù)的環(huán)比、同比功能，及早制定下階段運(yùn)行計(jì)劃和應(yīng)急預(yù)案，改變了過(guò)去反應(yīng)滯后、處理過(guò)程效率低下問題，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放（見圖3）。

1.3 提升設(shè)備資產(chǎn)管理，提高設(shè)備完好率

立足以業(yè)務(wù)流程為中心，以閉環(huán)管理為目的，引入了動(dòng)態(tài)的設(shè)備設(shè)施檔案管理機(jī)制，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和行政設(shè)備進(jìn)行分類管理,以設(shè)備一生為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全壽命周期管理，從設(shè)備的入庫(kù)、使用到閑置、廢棄，為每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備都建立了檔案信息，做到：（1）電子化的設(shè)備檔案，全面反映設(shè)備綜合信息。（2）建立規(guī)范的設(shè)備資產(chǎn)臺(tái)賬，滿足公司對(duì)污水廠、泵站資產(chǎn)管理的較高要求。（3）準(zhǔn)確記錄設(shè)備維修履歷和歷史狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理。（4）通過(guò)資產(chǎn)處置流程，對(duì)資產(chǎn)實(shí)行全生命周期監(jiān)管。相比過(guò)去，設(shè)備設(shè)施管理不再是簡(jiǎn)單的設(shè)備檔案的靜態(tài)記錄，而是動(dòng)態(tài)的設(shè)備設(shè)施管理，全面提升設(shè)備管理水平。

圖2 實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視圖Fig．2 Operation State Monitoring Chart

圖3 運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線Fig.3 Curve of Operation Date

圖4 設(shè)備檔案信息Fig.4 Equipment Archives Information

WaterPro管理系統(tǒng)的應(yīng)用是在傳統(tǒng)管理模式上的一次求新求變和大膽嘗試，目的是“以需求為導(dǎo)向，以應(yīng)用為核心，從流程中抓效率，從管理中出效益”。實(shí)現(xiàn)了企業(yè)規(guī)范化、精細(xì)化管理和降本增效，提升了管理和服務(wù)水平。

2 污水管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)

管網(wǎng)管理模塊是在運(yùn)行管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了納管企業(yè)的污水采樣數(shù)據(jù)和檢測(cè)報(bào)告管理，擴(kuò)展管線設(shè)備以及其他相關(guān)設(shè)備的GIS管理功能，實(shí)現(xiàn)可視化的編輯管線設(shè)備的地理信息，然后通過(guò)Google Earth展示管線設(shè)備和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。同時(shí)在Google Earth的展示系統(tǒng)中和WaterPro運(yùn)行管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，在Google Earth中可視化的選擇設(shè)備后，修改設(shè)備的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和執(zhí)行相關(guān)的業(yè)務(wù)操作。

本系統(tǒng)的具體功能如下：

2.1 納管企業(yè)管理

GIS展示子系統(tǒng)中根據(jù)企業(yè)的地理位置在地圖上顯示各納管企業(yè)的分布。在地圖上可以非常直觀地查看納管企業(yè)的分布、企業(yè)的基本信息、污水采樣記錄以及相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。

圖5 排水單位信息Fig.5 Information of Drainage Unit

2.2 采樣數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)中詳細(xì)記錄采樣單位、采樣時(shí)間、采樣次數(shù)、采樣外觀、預(yù)處理情況、分析項(xiàng)目等信息，生成污水采樣記錄及污水采樣單。根據(jù)歷次檢測(cè)記錄中的各種水質(zhì)參數(shù)，顯示數(shù)值參數(shù)的變化曲線圖。水質(zhì)曲線顯示如下圖所示：

圖6 采樣數(shù)據(jù)管理Fig.6 Sampling Data Management

2.3 污水廠3D模型展示

建立楓涇污水廠的三維模型，通過(guò)系統(tǒng)將三維模型疊加到Google Earth中顯示，能直觀了解污水廠的構(gòu)筑物分布，污水處理流程等基本信息，如圖7所示。

2.4 路徑漫游，設(shè)備、管網(wǎng)查找定位

漫游瀏覽楓涇地區(qū)的納管企業(yè)、污水井、管網(wǎng)、道路的分布情況，根據(jù)設(shè)備的類別、雨污水管網(wǎng)的區(qū)域?qū)⑾鄳?yīng)的設(shè)備和管網(wǎng)分為不同的圖層，并分類顯示，如圖8所示。

圖7 污水廠3D模型展示Fig.7 3D Model Display of WWTP

圖8 地圖漫游Fig.8 Map Guide

2.5 工單管理

系統(tǒng)對(duì)涉及污水管網(wǎng)管理的各方面工作內(nèi)容都有詳細(xì)的記錄管理，使工作內(nèi)容留有記錄，方便查找。主要設(shè)有管道清通養(yǎng)護(hù)工單、管網(wǎng)巡查問題記錄、采樣單等。其中巡查記錄等還可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，可快速定位事發(fā)區(qū)域及了解相關(guān)情況。

圖9 工單管理Fig.9 Work Order Management

2.6 管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施管理

系統(tǒng)采用先進(jìn)GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合測(cè)繪信息對(duì)楓涇地區(qū)的54條管線、1500座污水井/檢查井進(jìn)行集中管理，每座井都標(biāo)明了所屬管線、編碼、類型、材質(zhì)等信息，并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位，管理人員只需在左側(cè)樹形界面選擇并點(diǎn)擊要查找的設(shè)施，即可實(shí)現(xiàn)查詢。今后，如遇到污水堵塞等突發(fā)事件，所在區(qū)域的管線、污水井等信息可以很快調(diào)出，大大縮短了事故排除時(shí)間。

圖10 管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施管理Fig.10 Equipment and Facilities Management

2.7 海量數(shù)據(jù)管理

借助GIS技術(shù)與專業(yè)的分析模型，管網(wǎng)信息數(shù)字化管理平臺(tái)可對(duì)管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)查看管道縱斷圖、橫斷圖。幫助管理者快速了解相關(guān)區(qū)域地下管道的上下游連接關(guān)系與分布情況，從而大大提高排水管理部門對(duì)海量排水管網(wǎng)資產(chǎn)信息的管理能力，有效維護(hù)與共享排水管網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)。滿足區(qū)域發(fā)展和排水系統(tǒng)現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)管理的需要。

3 ProSee工藝仿真系統(tǒng)

目前，污水廠日均處理污水1.48萬(wàn)m3／d，已經(jīng)超負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)，由于楓涇酒廠廢水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，以及進(jìn)水水量、水質(zhì)的動(dòng)態(tài)性和時(shí)變性，以及溫度變化等外界環(huán)境因素，影響企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行。為解決這些問題，公司投入使用污水處理工藝仿真系統(tǒng)，在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，深入研究進(jìn)水條件、工藝控制參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行效果三者之間的關(guān)系，進(jìn)而調(diào)整工藝控制參數(shù)，優(yōu)化工藝運(yùn)行，以應(yīng)對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的動(dòng)態(tài)波動(dòng)及溫度的季節(jié)性。

3.1 工藝仿真功能

ProSee軟件可根據(jù)污水廠的工藝流程、構(gòu)筑物尺寸、進(jìn)水狀況等信息定制反映該廠真實(shí)狀況的模型，所有反映污水廠運(yùn)行狀況的信息均以交互界面上輸入?yún)?shù)的形式供用戶設(shè)置。

圖11 仿真數(shù)據(jù)錄入界面Fig.11 Input Interface of Simulation Data

3.2 能耗仿真功能

ProSee工藝仿真軟件除了能實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)和評(píng)價(jià)指標(biāo)等表征運(yùn)行狀況的仿真功能外，還可以實(shí)現(xiàn)能耗仿真的功能，模擬出不同運(yùn)行條件下的能耗情況，（見圖 12）。

ProSee的能耗仿真功能可以提供仿真時(shí)間內(nèi)全廠的電耗量、日均耗電量、處理單方水或單位當(dāng)量COD的耗電量，并能以餅圖的形式直觀地展示各類耗能設(shè)備在總能耗中所占的比重。

3.3 工藝優(yōu)化與控制

面對(duì)各種外界環(huán)境因素變化帶來(lái)的沖擊，ProSee可以在不同的運(yùn)行參數(shù)下進(jìn)行仿真，省時(shí)省力地確定工藝優(yōu)化方案，保證出水達(dá)標(biāo)和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，（見圖 13）。

3.4 職工培訓(xùn)

職工利用軟件對(duì)不同運(yùn)行情況進(jìn)行運(yùn)行模擬，預(yù)測(cè)運(yùn)行效果，為公司應(yīng)對(duì)多變的進(jìn)水特性、負(fù)荷等運(yùn)行條件，制定應(yīng)急預(yù)案具有積極的意義

綜上所述，ProSee工藝仿真軟件能還原污水廠的真實(shí)運(yùn)行狀況，并為污水廠的工藝優(yōu)化提供方案選擇，實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放和節(jié)能降耗的統(tǒng)一。

圖12 能耗仿真Fig．12 Simulation of Energy Consumption

圖13 仿真結(jié)果對(duì)比Fig．13 Comparison of Simulation Results

4 手持終端管理系統(tǒng)

系統(tǒng)將管理功能擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備，如平板電腦、智能手機(jī)上，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和移動(dòng)生產(chǎn)管理，顯著提高運(yùn)行管理的效率。成為全市污水處理企業(yè)首家應(yīng)用DE智能移動(dòng)終端高科技對(duì)污水處理進(jìn)行管理的單位如圖14所示。

4.1 運(yùn)行監(jiān)視功能

由于原先的運(yùn)行管理軟件只能在公司內(nèi)部服務(wù)器上運(yùn)行，當(dāng)管理人員不在廠區(qū)，或者在出差期間，通常無(wú)法獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，無(wú)法高效地指揮調(diào)度。該軟件支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和移動(dòng)生產(chǎn)管理，突破了地域的限制，允許工作人員在任何時(shí)間、地點(diǎn)都能夠登錄該移動(dòng)端系統(tǒng)進(jìn)行工作處理，有力地提高了各級(jí)部門和管理人員的工作和運(yùn)行管理的效率。

圖14 系統(tǒng)登錄界面Fig．14 Login Interface

4.2 三維互動(dòng)功能

廠區(qū)現(xiàn)共設(shè)立3個(gè)無(wú)線信號(hào)發(fā)射點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)Wi-Fi全覆蓋，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的移動(dòng)定位，隨時(shí)采集工作人員周邊設(shè)備概況和運(yùn)行數(shù)據(jù)，大大提高了巡檢效率。

4.3 設(shè)備故障報(bào)告功能

在巡檢過(guò)程中，如遇設(shè)備運(yùn)行異常等情況，可及時(shí)拍照并生成工單上傳服務(wù)器進(jìn)行工單流轉(zhuǎn)，做到搶維修及時(shí)，保證了運(yùn)行的安全穩(wěn)定，（見圖15）。

圖15 巡檢設(shè)備故障報(bào)告Fig．15 Fault Reporting

5 電能管理系統(tǒng)

電能無(wú)疑是污水處理廠第一大能耗。我們?cè)趶S內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)的樞紐點(diǎn)和主要用電設(shè)備上（共30個(gè)點(diǎn)）安裝電能監(jiān)測(cè)儀等采集裝置，應(yīng)用智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并通過(guò)中國(guó)電能服務(wù)網(wǎng)電能管理公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、潔凈”的用電目標(biāo)和電能管電“四化”（見圖16）：

（1）實(shí)現(xiàn)電能管理可視化。將電、電能這一無(wú)形的成本通過(guò)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化管理，讓我們看到電能的運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量、消耗、浪費(fèi)（待機(jī)、線路損耗等）及危險(xiǎn)（設(shè)備用電指標(biāo)異常、設(shè)備發(fā)熱）。

圖16 電能管理系統(tǒng)主界面Fig．16 Interface of System

（2）實(shí)現(xiàn)電能管理數(shù)字化。將用電、管電、節(jié)電用數(shù)字進(jìn)行量化。電能數(shù)字化包括：電量、電能質(zhì)量、電能運(yùn)行指標(biāo)、產(chǎn)品單耗、用電異常和故障發(fā)生率。

（3）實(shí)現(xiàn)電能管理專業(yè)化。借外力，使公司擁有象電網(wǎng)公司一樣的管電團(tuán)隊(duì)、管電技術(shù)、管電裝備。

（4）實(shí)現(xiàn)電能管理網(wǎng)絡(luò)化。只要在互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)的地方就能管理電能，讓你有一雙“千里眼”，即管電能又管生產(chǎn)，讓用電安全隱患及時(shí)把控，讓用電成本核算信手拈來(lái)，讓用電軌跡跟蹤易如翻掌。

6 結(jié)論

由于連續(xù)數(shù)年在信息化基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)建設(shè)方面的持續(xù)投入，信息化建設(shè)在楓涇污水廠已具備良好的基礎(chǔ)，涵蓋了生產(chǎn)運(yùn)行的各個(gè)方面。希望通過(guò)在建立新一代信息化核心平臺(tái)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理和業(yè)務(wù)信息的規(guī)范化、集成化、流程化，從而進(jìn)一步整合公司資源，為企業(yè)的各類經(jīng)營(yíng)決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。今后的工作重點(diǎn)將逐步轉(zhuǎn)向?qū)σ延邢到y(tǒng)進(jìn)行集成、整合、深化和提升，讓信息化發(fā)揮更大的效益。

［1］ 韓東華,楊紅娟．IT與企業(yè)管理創(chuàng)新[J]．中國(guó)管理信息化，2008,11（2）．

［2］ 季偉．供水管網(wǎng)信息化建設(shè)及其技術(shù)難點(diǎn)探討[J]．凈水技術(shù),2011,30(5)：93-97．