韓興連

摘 要：智慧水務(wù)建設(shè)是水務(wù)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。結(jié)合重慶水務(wù)集團(tuán)的信息化規(guī)劃大綱，選取水務(wù)集團(tuán)下屬污水廠作為智慧水務(wù)建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目，詳細(xì)闡述了智能污水廠的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)方案，對(duì)水務(wù)行業(yè)類似項(xiàng)目具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：水務(wù)行業(yè)；智能污水廠；智慧水務(wù)

通過數(shù)采儀、無線網(wǎng)絡(luò)、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建城市智慧水務(wù)，將水務(wù)系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程統(tǒng)一用大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行管理，從而達(dá)到“智慧”狀態(tài)。這是目前各地水務(wù)公司正在實(shí)施的智慧水務(wù)建設(shè)。

在智慧水務(wù)建設(shè)過程中，歷經(jīng)多次調(diào)研總結(jié)出一條建設(shè)思路：從底層傳感器、智能檢測(cè)環(huán)節(jié)入手，提高底層設(shè)施智能水平，通過收集現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)、設(shè)備數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行管理分析，為運(yùn)營(yíng)單位決策提供依據(jù)。本研究以西南地區(qū)某污水廠為例，詳細(xì)闡述重慶遠(yuǎn)通電子技術(shù)開發(fā)有限公司智能污水廠方案，供行業(yè)內(nèi)參考。

1 運(yùn)行現(xiàn)狀

該污水處理工藝采用循環(huán)式活性污泥法，簡(jiǎn)稱CAST工藝，污泥采用帶式壓濾濃縮、脫水工藝處理后最終外運(yùn)處置。總規(guī)模為70 000 m3/d，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)。目前存在的主要問題有：

1.1 運(yùn)行管理方面

廠內(nèi)各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表多，且值班表、巡檢表、設(shè)備運(yùn)行記錄表、藥劑投加記錄表等全部手工填寫，數(shù)據(jù)完全由紙質(zhì)存檔，當(dāng)發(fā)生問題需要查詢歷史數(shù)據(jù)時(shí)，通過數(shù)據(jù)分析問題極為困難，對(duì)生產(chǎn)管理帶來很大困擾。目前，各工藝段運(yùn)行狀態(tài)未實(shí)現(xiàn)完全監(jiān)管，中控系統(tǒng)所接入的數(shù)據(jù)有限，且部分主要環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)未接入，無法做到自動(dòng)計(jì)算和分析，分析生產(chǎn)問題時(shí)，無法提供決策支持。廠區(qū)設(shè)備全部由人工到現(xiàn)場(chǎng)抄表記錄，而且沒有統(tǒng)一的巡檢流程，巡檢中發(fā)生的問題無法做到實(shí)時(shí)匯報(bào)，需要人工傳達(dá)，工作極為不便，且有時(shí)傳達(dá)不到位或不及時(shí)，導(dǎo)致設(shè)備損壞，很難形成“閉環(huán)”管理。

1.2 生產(chǎn)控制方面

生化池的碳源投加完全由人工控制，系統(tǒng)無法做到精細(xì)化加藥，對(duì)藥劑的投加量無法把控，出水指標(biāo)波動(dòng)起伏，且人工的工作強(qiáng)度很大。生化池的曝氣量完全由人工通過鼓風(fēng)機(jī)、閥門控制，無法克制水質(zhì)和水量的沖擊，人工的滯后操作使得出水水質(zhì)波動(dòng)大，無法良好地穩(wěn)定水質(zhì)，鼓風(fēng)機(jī)無法按需曝氣，能耗也相應(yīng)增加?，F(xiàn)曝氣環(huán)節(jié)運(yùn)行的閥門為電動(dòng)蝶閥，在控制上曝氣量不穩(wěn)定，閥門的開度大小與氣量之間無正比關(guān)系，對(duì)氣量的精細(xì)化控制會(huì)產(chǎn)生很大影響，需改造為比例線性閥。鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)都是獨(dú)立控制，機(jī)組中各機(jī)器型號(hào)、品牌不一致，鼓風(fēng)機(jī)之間無法做到聯(lián)機(jī)控制，且氣量無法做到連續(xù)可調(diào)，需改造機(jī)組的控制思路，做到氣量連續(xù)可調(diào)。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

2.1 智能控制，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)

在生產(chǎn)控制方面，構(gòu)建集中式管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和優(yōu)化處理，對(duì)關(guān)鍵和重點(diǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)曝氣環(huán)節(jié)及藥劑投加環(huán)節(jié)，形成全閉環(huán)控制系統(tǒng)，按需分配各控制區(qū)域的供氣量或加藥量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制，從而極大地提高了工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性，減少人員直接參與，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本，確保生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定和出水水質(zhì)更好。

2.2 優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，科學(xué)管理

在運(yùn)營(yíng)管理方面，建立全數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理體系，實(shí)現(xiàn)污水廠自動(dòng)化、智能化、信息化的高度融合，推動(dòng)智慧水務(wù)在運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用。通過該平臺(tái)將生產(chǎn)監(jiān)控與運(yùn)行管理有機(jī)地結(jié)合起來，各級(jí)管理人員可通過系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、直觀地了解和掌握設(shè)備資產(chǎn)及生產(chǎn)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理廠管理的一體化，為上層管理決策提供有價(jià)值的信息。

2.3 精確控制，節(jié)能降耗

通過智慧化和自動(dòng)化的生產(chǎn)控制達(dá)到按需精確曝氣、按需加藥等大幅度的生產(chǎn)節(jié)能降耗效果，結(jié)合歷史水量、風(fēng)機(jī)能耗數(shù)據(jù)、藥劑數(shù)據(jù)，綜合分析各種污染物負(fù)荷下的能耗情況，減少其日均風(fēng)機(jī)能耗、藥耗或處理單方污水風(fēng)機(jī)能耗、藥耗，實(shí)現(xiàn)污水廠的高效生產(chǎn)運(yùn)行，從而在安全運(yùn)行的前提下，降低人工負(fù)荷，提升工作效率，提高人員產(chǎn)能。

2.4 數(shù)據(jù)分析，決策支持

建設(shè)集中監(jiān)控系統(tǒng)，通過先進(jìn)的可視化系統(tǒng)直觀展示生產(chǎn)場(chǎng)景以及關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)信息，為管理決策、生產(chǎn)監(jiān)視調(diào)度提供支撐，使智慧污水廠的建設(shè)效果有績(jī)可證、領(lǐng)導(dǎo)的管理決策有據(jù)可依、人員的工作內(nèi)容有跡可循，同時(shí)也是企業(yè)對(duì)外展示良好形象的平臺(tái)。

3 實(shí)施方案

3.1 高級(jí)控制系統(tǒng)平臺(tái)

高級(jí)控制系統(tǒng)采用工藝建模、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型、控制算法等技術(shù)手段，軟硬件的有效融合提供了自動(dòng)化、精細(xì)化、智能化的控制管理，顯著提高自控系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化程度。系統(tǒng)投入運(yùn)行，能提高自動(dòng)化控制可靠性，優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)污水廠控制的少人值守，降低人員工作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗，有效控制生產(chǎn)運(yùn)行成本，主要內(nèi)容包括曝氣流量精確控制模塊和碳源投加精確控制模塊。

3.2 生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)化技術(shù)的綜合管理平臺(tái)，為運(yùn)營(yíng)企業(yè)、設(shè)備管理、生產(chǎn)運(yùn)行、日常辦公等關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一業(yè)務(wù)信息管理，對(duì)企業(yè)設(shè)備資產(chǎn)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)、視頻監(jiān)控、工藝設(shè)計(jì)、日常管理等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘，為不同層面的生產(chǎn)運(yùn)行管理者提供即時(shí)、豐富的生產(chǎn)運(yùn)行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎(chǔ)，為企業(yè)規(guī)范管理和精細(xì)化管理提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，包括生產(chǎn)運(yùn)行管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、應(yīng)急預(yù)案決策、移動(dòng)APP應(yīng)用等。

3.3 中央監(jiān)控大屏建設(shè)

在污水廠中控室通過一臺(tái)圖像處理器進(jìn)行整體畫面拼接顯示以及音視頻信號(hào)切換矩陣來組成液晶拼接顯示系統(tǒng)，給用戶提供高檔次的圖像顯示服務(wù)。

該大屏幕液晶顯示系統(tǒng)主要由液晶顯示子系統(tǒng)和顯示控制子系統(tǒng)組成，可將用戶有關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的圖文信息顯示在大屏幕上，實(shí)現(xiàn)控制、調(diào)度、指揮、監(jiān)控的現(xiàn)代化。