陳淑華， 黃曉萍， 孫廣立

(濟南水務集團有限公司南郊水廠，山東濟南250000)

智慧水廠是城市水務管理企業(yè)的新理念，通過在水廠運行中融入新興技術，為城市供水的穩(wěn)定性和安全性提供更加有力的保障。智慧水廠運管平臺的應用，是對智慧水廠管理系統(tǒng)的進一步優(yōu)化。筆者以南康水廠為例，探究了智慧水廠運管平臺的建設內容。

1 水廠概況

城市供水是維持和保證城市正常運轉的基本條件之一，2017年濟南市南部城區(qū)供水量已達8×104m3/d。隨著經濟和社會事業(yè)的發(fā)展，南部水廠供水能力不足的局面逐步顯現。為此，濟南水務集團決定對原南康預處理水廠進行改、擴建，設計供水能力為11×104m3/d，并將大數據、人工智能等新興技術融入到水廠建設中，建造一座智慧化水廠。

在工藝方面，南康水廠對原有的氣浮池進行改造，新建綜合凈水車間(上向流活性炭池、浸沒式膜濾池、清水池、潛水泵房、中和池、排水池)、綜合加藥間、污泥濃縮車間。

在運維管控方面，南康水廠采用以DCS(集散型控制系統(tǒng))+IMS為核心的發(fā)展模式，建立了智慧水廠運管平臺，對水廠的運行情況進行監(jiān)控。

2 廠區(qū)布置

南康水廠的整體布局如圖1所示，主要由氣浮池、臭氧接觸池和臭氧發(fā)生車間、清水調節(jié)池、泵房、綜合加藥間、生產廢水泵房、綜合凈水車間、污泥濃縮脫水綜合池、液氧站和辦公樓。

圖1 南康水廠布局Fig.1 Layout of Nankang Waterworks

每個車間都安裝攝像頭，實現無線覆蓋。10個車間一共84個攝像頭，辦公樓的中控室可監(jiān)測其運行狀態(tài)，并實時顯示在中控室顯示屏上。此外，中控室還可對水量、電量、藥量進行實時耗能監(jiān)測。

3 工藝管理與設備管控

3.1 工藝管理

工藝管理主要對水廠的生產數據和運行狀態(tài)進行監(jiān)視、分析，對實時生產數據、視頻監(jiān)控、工藝設計、生產指標達標等相關數據進行集中管理、統(tǒng)計分析、數據挖掘，為不同層面的生產運行管理者提供及時、豐富的生產運行信息。分析工藝運行數據，對關鍵指標進行分組監(jiān)視并匯總統(tǒng)計分析，一旦發(fā)現問題提前做出預警判斷并進行工藝調整；針對出現的異常情況根據優(yōu)先級分級處理，方便查詢和跟蹤[1]。

工藝管理包括工藝可視化模塊、工藝調整模塊、報警管理模塊、運行曲線模塊和交接班管理模塊。

3.1.1 工藝可視化模塊

根據水廠工藝流程情況，查看全廠或按工藝段進行實時監(jiān)控、現場視頻、主要設備和生產報警等各項信息，按照工藝流程整體掌握廠內生產運行情況，并可按照時間段進行日期篩選查詢。

3.1.2 工藝調整模塊

實現工藝調整的審批管理和執(zhí)行，工藝調整單的錄入、審核、執(zhí)行反饋等信息的管理，同時可實現在線下達工藝調整指令。

3.1.3 報警管理模塊

主要記錄廠內發(fā)生的各類異常報警提醒記錄，能方便、快捷地查詢儀表和設備運行情況的歷史報警信息，可根據日期和變量名進行過濾查詢，為故障統(tǒng)計分析提供參考依據。

3.1.4 運行曲線模塊

查看列表中所有變量在某段時間的趨勢圖，輸入開始時間與結束時間，單擊可繪制曲線。此外，還可進行多曲線同時間段和不同時間段比較分析。

3.1.5 交接班管理模塊

主要查看廠內各班組的交接班排班管理和交接班信息。運行部管理人員可預先設定交接班安排，指定當班人員和各個班次的運行模式，可通過日期間隔、月歷的形式進行查看。還可查看所有交接班情況，包括每個班次的當班人員和運行模式，以及這個班次當班人員的巡檢記錄和故障上報明細。

3.2 設備管控

設備管控是設備運行維護管理的重要手段，根據設備運行數據、維護維修數據對設備進行集中監(jiān)控和故障預警，從而保證設備維護維修的及時性和維護維修質量的可靠性。此外，通過監(jiān)測大數據對各類設備質量進行分析、對設備運行成本進行全生命周期的精細化管理，是智慧化水廠運行的基礎保障[2]。

精細化的設備管控主要包括設備管理模塊、設備資產管理模塊、設備計劃管理模塊、設備維護保養(yǎng)模塊、設備維修管理模塊和設備統(tǒng)計分析模塊。

3.2.1 設備管理模塊

根據設備類別、工藝區(qū)域和設備等級，查詢設備資產情況和各類設備相關統(tǒng)計信息，以日歷和曲線圖表等形式來展現設備數量、異常上報、各類設備綜合指標的情況。

3.2.2 設備資產管理模塊

建立了統(tǒng)一的設備臺賬和信息，規(guī)范公司設備資產管理，記錄設備的各項參數、屬性、附屬設備、設備備品備件、維修記錄和維護保養(yǎng)記錄等信息，使設備資產達到賬、物、卡相符。

3.2.3 設備計劃管理模塊

記錄設備檢修和維護保養(yǎng)的計劃管理。根據設備的運行情況，制定不同的設備檢修和維護保養(yǎng)計劃等，可根據設定的計劃日期和間隔周期自動生成計劃工單，為設備的考核評估提供參考數據。同時，提供對工單執(zhí)行情況的跟蹤審核。

3.2.4 設備維護保養(yǎng)模塊

可規(guī)范水廠設備維護管理，根據制定的維護保養(yǎng)計劃和設備保養(yǎng)流程，建立預防維護體系，實行設備的點檢和日常保養(yǎng)操作，延長設備使用壽命，降低支出成本，保障設備的正常運行。

3.2.5 設備維修管理模塊

可規(guī)范水廠維修管理流程，根據故障報修和維修計劃，實施設備檢修和報修，消除設備故障隱患并記錄設備維修實施情況。提供對工單執(zhí)行情況的跟蹤和維修統(tǒng)計，便于設備維修的考核評估，保障設備完好。

3.2.6 設備統(tǒng)計分析模塊

記錄設備運行情況，生成設備利用率、設備故障率和設備完好率等統(tǒng)計報表。統(tǒng)計報表可以體現對設備管理的考核指標是否達標，并可方便在線查看、導出和打印[3]。

4 巡檢管理

巡檢管理主要是對水廠運行人員的巡檢進行監(jiān)督管理，包括制定巡檢任務計劃，每日定時下發(fā)任務和工作指令，同時對其任務完成情況進行記錄和考核，分為日常巡檢模塊和設備巡檢模塊。

日常巡檢記錄可按月或按日查看，系統(tǒng)會顯示日常巡檢任務的巡檢情況、巡檢路線圖、任務完成率和巡檢任務數量。

設備巡檢記錄可查看各個廠區(qū)的所有設備巡檢情況，系統(tǒng)會顯示設備巡檢任務的巡檢情況、巡檢路線圖、任務完成率和設備巡檢任務的設備點檢情況。

對巡檢過程中發(fā)現的、無法處理的異常情況進行上報，系統(tǒng)會根據設置自動推送到相關負責人處理。

5 總結與展望

① 基于智慧水廠的運行管理，建立智慧化生產運營管理平臺，能夠為水廠運營中的安全管理、生產運行、維護巡檢、設備管理、日常辦公等關鍵業(yè)務，提供統(tǒng)一信息管理平臺，匯集企業(yè)實時生產數據、視頻監(jiān)控數據、工藝信息、日常管理等相關數據并統(tǒng)一管理，進而開展統(tǒng)計分析和數據挖掘。此外，還能提供及時、豐富的生產運行數據，輔助分析決策，促進企業(yè)規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效和精細化管理。

② 根據南康水廠運管平臺的實際應用情況以及對未來智慧化水廠的規(guī)劃，后期水廠運管平臺將增加能耗管理模塊和手機app功能。能耗管理模塊主要通過水廠各工藝單元與關鍵設備的電能計量監(jiān)測，結合水廠自控系統(tǒng)和在線儀表數據、化驗數據等，分析全廠能耗構成，從而優(yōu)化運行值班模式，實現水廠節(jié)能降耗[4]。手機app功能模塊可以接收運管平臺下發(fā)的工藝調度單、巡檢任務，根據執(zhí)行情況對任務進行反饋并可上傳圖片完成情況描述，同時實現廠內設備測量點和主要參數的監(jiān)測與顯示，實現上報異常故障和顯示設備故障的功能。