文|廣州市凈水有限公司

智慧水務作為智慧城市的重要組成部分，是“新城建”中不可或缺的建設環(huán)節(jié)，廣州凈水公司積極響應智慧水務建設，將智慧凈水廠試點建設作為一項重點工作推進。

圖1 水質(zhì)全過程監(jiān)控系統(tǒng)界面圖

圖2 精確曝氣控制界面圖

開展智慧化改造

2020年底，按照試點先行、分步實施的原則，廣州凈水公司以瀝三期為試點，運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、AI 等信息技術(shù)，圍繞“無人值守、少人巡檢”運營管理目標，從凈水廠水質(zhì)管控、工藝調(diào)控、設備運維、安全防范、智能巡檢、智慧決策等方面開展智慧化改造。

通過全過程的水質(zhì)實時監(jiān)控，形成預警機制，提前預警水質(zhì)變化，及時反饋除磷脫氮水平；通過精確曝氣、智能加藥系統(tǒng)引入智能控制算法，實現(xiàn)按需曝氣、按量加藥，改善工藝調(diào)控；利用智能傳感、AI 等信息技術(shù)，全面實時感知設備狀態(tài)，智能預判設備故障，實現(xiàn)從“被動維修”到“主動預防”；借助機器人、AR 巡檢及遠程協(xié)作輔助巡檢和遠程協(xié)助，提高運營工作效率，可進行毒氣預警和危險區(qū)域提醒；以心跳血氧監(jiān)測、UWB 定位等技術(shù)，對員工生命體征進行監(jiān)測，全面保障人員安全；利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、AI、AR 增強現(xiàn)實等技術(shù)，基于AR 實景監(jiān)測平臺，與園區(qū)管理子模塊及算法應用子模塊聯(lián)動，集成多種應用場景，建設全方位立體安防管控園區(qū)，健全“人防”+“技防”+“物防”的安防聯(lián)動機制。

構(gòu)建智慧發(fā)展新格局

圖3 智能巡邏機器人

本項目在缺乏統(tǒng)一標準及成熟案例作參照的情況下，廣州凈水公司積極探索，創(chuàng)新推動數(shù)字化發(fā)展，促進新一代信息技術(shù)與水廠業(yè)務深度融合，建成了應用場景多、覆蓋面廣、技術(shù)含量高的智慧凈水廠示范工程，在生產(chǎn)、運行和維護等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)了全過程、全方位、全智能控制，使傳統(tǒng)污水處理廠成為新型“智慧生命體”，系統(tǒng)更加智能化、運營更加高效化、管理更加便捷化、決策更加科學化、服務更加周到化，實現(xiàn)生產(chǎn)從“自動化”到“智能化、智慧化”的飛躍，構(gòu)建智慧發(fā)展新格局。

1.建設亮點

智控筑基，助力無人值守。自主創(chuàng)新，全過程水質(zhì)實時監(jiān)控，精細管理，全流程工藝智能調(diào)控；數(shù)智引領，賦能少人巡檢。智能預警，全過程設備智能運維，科技創(chuàng)新，全方位人員智慧管控。

圖4 瀝滘智慧安防系統(tǒng)界面圖

2.建設成效

（1）智控筑基，助力無人值守

著眼于全過程水質(zhì)實時監(jiān)控、全流程工藝智能調(diào)控，為水質(zhì)及工藝智能化控制構(gòu)筑堅實基石。

自主創(chuàng)新，全過程水質(zhì)實時監(jiān)控。首創(chuàng)污水處理全流程精細化控制系統(tǒng)，提升了檢測頻率3-5 倍，節(jié)約檢測時間約67%，實現(xiàn)可提前6-15h 水質(zhì)預警，提高了抗沖擊負荷能力，出水水質(zhì)指標持續(xù)穩(wěn)定、達標排放，COD、氨氮、總磷等出水指標達到甚至超過地表水Ⅳ類水標準。

精細管理，全流程工藝智能調(diào)控。一是精確曝氣系統(tǒng)，使溶解氧值控制更穩(wěn)定，確保溶解氧值控制偏差在目標值±0.2 以內(nèi)；系統(tǒng)在瀝三期南線上線后，對比北線未上線，同期鼓風機平均單耗分別為0.036 度/噸，0.039 度/噸，南線比北線電耗降低8%。南北線系統(tǒng)均上線后，對比未上線前，鼓風機月均電耗分別為0.0423 度/噸和0.0394 度/噸，環(huán)比下降7%；污染物去除率顯著提高。二是藥劑智能投加系統(tǒng)，全鏈條藥劑，智能投加，根據(jù)水質(zhì)水量數(shù)據(jù)實時反饋，使藥劑投加精準化，提高脫氮除磷效果。瀝三期藥劑投加系統(tǒng)投入使用后，除磷劑同比下降10%，消毒劑單耗環(huán)比下降9%；原先每小時1 次操作，現(xiàn)在無需人工現(xiàn)場調(diào)控。

圖5 智慧安防系統(tǒng)視頻監(jiān)控界面圖

圖6 安全帽識別應用圖

圖7 人臉抓拍、比對應用圖

圖8 安防實景監(jiān)控平臺圖

（2）數(shù)智引領，賦能少人巡檢

致力于全過程設備智能運維、全方位人員智慧管控，通過數(shù)字化、智慧化引領，賦能“少人巡檢”目標實現(xiàn)。

智能預警，全過程設備智能運維。一是設備預防性維護，推動全過程設備安全可靠。對工藝全過程大型設備進行多參數(shù)監(jiān)控，實時監(jiān)測設備健康狀況，智能預判、及時響應，減少非計劃停機檢修造成影響，實現(xiàn)從“被動維修”到“主動預防”。如二沉池刮泥機發(fā)生傾倒故障的維修費用為5 萬元/次，通過對刮泥機加裝行程開關(guān)，減少刮泥機傾倒故障，實現(xiàn)了重大故障零發(fā)生，避免了因非計劃停機停水檢修對污水處理產(chǎn)生影響。二是智能巡檢，健全水廠安全巡檢機制。通過AR 智能眼鏡，巡檢人員能夠快速查詢設備基本信息，并及時接收毒氣和危險區(qū)域告警提醒，保障巡檢期間人員安全的同時，輔助巡檢人員高效完成巡檢工作；另外，通過AR 與專家聯(lián)線，共享現(xiàn)場畫面，進行語音互動，實現(xiàn)遠程協(xié)助，實時自動保存巡檢單及巡檢視頻，形成相關(guān)的設備知識庫。在瀝三期部署機器人，實現(xiàn)疫情防護、入侵告警、火災預警、區(qū)域巡邏等功能，幫助廠區(qū)減輕24 小時巡邏任務負擔，釋放部分人力。

圖9 人員3D 定位界面圖

圖10 瀝滘三期調(diào)度中心現(xiàn)場圖

科技創(chuàng)新，全方位人員智慧管控。一是智慧安防，打造園區(qū)安全全方位布控。入園時，視頻AI布控提升安全防范。部署訪客管理系統(tǒng)和車輛管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對園區(qū)人員及車輛的集中管控，提高人員及車輛通行的便捷性和訪客拜訪體驗。園區(qū)里，以AR 實景地圖為載體，實現(xiàn)對應用場景的整合，基本實現(xiàn)視頻AI 識別替代人為干預：在圍墻及露天水池對越界行為、落水危險進行告警；在生產(chǎn)區(qū)域，安全帽識別規(guī)范人員佩戴安全帽的行為，水浸煙火識別實時預警水浸、煙火異常情況。同時，系統(tǒng)直接對接消防系統(tǒng)告警信息，并聯(lián)動攝像機查看現(xiàn)場實時視頻，以便調(diào)度人員第一時間處置各種險情；同時聯(lián)動附近門禁系統(tǒng)全部打開，以便人員及時逃生，減少傷亡。二是員工生命體征監(jiān)測，聚焦人員健康安全。借助UWB 精準定位技術(shù)+智能手環(huán)，實現(xiàn)生命安全（心率、血氧）實時監(jiān)測、一鍵報警、電子圍欄、輔助巡檢管理等功能。

圖11 瀝滘三期BIM 建筑仿真圖

圖12 瀝滘三期BIM 工藝圖

智慧凈水廠示范工程在驅(qū)動水廠運營智慧化升級上開啟智慧凈水新模式，完成了水質(zhì)全過程監(jiān)控、精確曝氣、智能加藥、設備智能監(jiān)控、員工生命體征監(jiān)測、智慧安防、AR 巡檢、智能機器人等系統(tǒng)建設，實現(xiàn)全過程水質(zhì)實時監(jiān)控、全流程工藝智能調(diào)控、全過程設備智能運維、全方位人員智慧管控，促進生產(chǎn)管理從“粗放、滯后、人工”到“精細、提前、智慧”的管理變革，積極驅(qū)動凈水廠智慧化升級，構(gòu)建水務“智”理新格局。

圖13 瀝滘三期BIM 構(gòu)筑物細節(jié)圖