污水處理企業(yè)生產(chǎn)管理輔助決策系統(tǒng)

張亦新,許越峰,張文彬

(海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司,浙江 海寧 314400)

1 問(wèn)題的提出

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越成為一個(gè)重要的社會(huì)問(wèn)題。這些年來(lái)國(guó)家不斷出臺(tái)政策,強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)。各地環(huán)境監(jiān)查部門(mén)也紛紛加強(qiáng)監(jiān)管力度,嚴(yán)查重污染企業(yè)的排污情況,使當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境得到了極大的改善。

海寧市于1999年成立了污水工程建設(shè)指揮部,2001年建成市首座污水處理廠。經(jīng)過(guò)十余年的建設(shè),目前全市已建成污水管網(wǎng)600多公里,污水處理廠3座,污水提升泵站90余座,累計(jì)處理污水20萬(wàn)t/d。從這些年的運(yùn)行管理來(lái)看,主要存在如下問(wèn)題:

首先,污水處理企業(yè)各職能部門(mén)分散。污水處理廠、提升泵站、污水輸送管網(wǎng)分布在全市的不同鄉(xiāng)鎮(zhèn),地域相距幾公里甚至幾十公里,對(duì)企業(yè)實(shí)行統(tǒng)一的行政管理、生產(chǎn)調(diào)度帶來(lái)不便。

其次,由于各區(qū)域入網(wǎng)污水企業(yè)排放量不同,造成區(qū)域水量不均勻。進(jìn)行各區(qū)域污水合理調(diào)試,使污水管網(wǎng)始終在安全、可控的范圍內(nèi)輸送,是運(yùn)行管理的一個(gè)難題。

針對(duì)上述生產(chǎn)管理中出現(xiàn)的問(wèn)題,切實(shí)需要一套行之有效的管理系統(tǒng)對(duì)企業(yè)的各個(gè)部門(mén)進(jìn)行全方位的管理,確保企業(yè)各部分職能安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 系統(tǒng)目標(biāo)[1]

生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)是企業(yè)發(fā)展的潤(rùn)滑劑,為企業(yè)生產(chǎn)管理提供科學(xué)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、可視化的圖像、實(shí)時(shí)的設(shè)備參數(shù)?？茖W(xué)地篩選、分析各類(lèi)決策系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)并將分析決策結(jié)果反饋到生產(chǎn)管理中,有助于全面提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。

因此,結(jié)合污水處理企業(yè)的行業(yè)性質(zhì)和特點(diǎn),建立一套可靠和實(shí)用的生產(chǎn)管理輔助決策系統(tǒng),使污水處理企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行、調(diào)度、管理在各類(lèi)信息管理系統(tǒng)的指導(dǎo)下進(jìn)行就顯得十分必要。本文主要討論建立基于5大信息管理子系統(tǒng)的海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)管理輔助決策系統(tǒng)。

3 體系結(jié)構(gòu)

海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)管理輔助決策系統(tǒng)將當(dāng)前污水處理企業(yè)日常管理中最常見(jiàn)的事故預(yù)防管理、污水管網(wǎng)管理、人員管理、遠(yuǎn)程視頻、污水入網(wǎng)水質(zhì)管理集中到計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)上,通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線輸出和顯示、實(shí)時(shí)圖像傳輸、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析等手段,指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行。

3.1 信息管理輔助決策系統(tǒng)基本框架

信息管理輔助決策系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成,基本框架見(jiàn)圖1:

(1)污水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

(2)污水管網(wǎng)GIS地理信息系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)。

(3)污水廠、泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

(4)污水廠、泵站巡更管理系統(tǒng)。

(5)重污染企業(yè)COD、流量在線監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 信息管理輔助決策系統(tǒng)框架圖

3.2 各部分子系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)和主要功能

3.2.1 污水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

污水管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)是一套基于B/S結(jié)構(gòu)的Web程序,采用ASP.NET語(yǔ)言編制,數(shù)據(jù)庫(kù)采用MS SQL SERVER 2000。系統(tǒng)包含了綜合數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、壓力統(tǒng)計(jì)、水質(zhì)報(bào)表、綜合分析、報(bào)警管理、系統(tǒng)管理等7大應(yīng)用模塊。

系統(tǒng)通過(guò)硬件采集數(shù)據(jù)的方式,利用GPRS傳輸技術(shù)將污水管網(wǎng)、泵站監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理后以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)送至各客戶端。污水管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)可以查看各條管線、各個(gè)泵站實(shí)時(shí)的壓力數(shù)據(jù)、各個(gè)泵的運(yùn)行情況、泵站的液位情況、綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總情況。

3.2.2 GIS污水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)及水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)

GIS污水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)及水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)軟件包,該軟件包由MOUSE GM2003、Acr View3.3和MOUSE組成。MOUSEGM是Arc View GIS的擴(kuò)展應(yīng)用,是專(zhuān)門(mén)為支持和提高污水 (雨水)收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和模擬而開(kāi)發(fā)的,MOUSEGM可高效地對(duì)管線、泵站的地理屬性進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用。而MOUSE系統(tǒng)則是依據(jù)MOUSE GM軟件系統(tǒng)中存儲(chǔ)的管網(wǎng)、泵站信息進(jìn)行邊界條件設(shè)置,按照動(dòng)態(tài)流St.Venant連續(xù)性方程建立起水動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行計(jì)算,模擬各類(lèi)污水管道中的水流現(xiàn)象。

GIS污水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)及水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)能完整地顯示污水管網(wǎng)總管、支管、檢查井、泵站及排放口的圖形數(shù)據(jù),對(duì)管徑、標(biāo)高、斜率、長(zhǎng)度及各類(lèi)建筑物位置、尺寸進(jìn)行科學(xué)管理,配合水動(dòng)力模型的計(jì)算,可以對(duì)污水管網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,優(yōu)化污水管網(wǎng)的運(yùn)行狀況,同時(shí)為泵站的合理調(diào)試和降低泵站運(yùn)行能耗提供理論依據(jù)。

3.2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端視頻采集設(shè)備、傳輸線路、控制、顯示和記錄4部分組成,采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案。前端攝像機(jī)視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂剖?監(jiān)控中心的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行錄像存儲(chǔ)。硬盤(pán)錄像機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和數(shù)字矩陣聯(lián)網(wǎng),通過(guò)操作數(shù)字矩陣可以把前端任意一路攝像機(jī)的視頻圖像調(diào)到電視墻上顯示輸出。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要運(yùn)用于位置分散的污水提升泵站中,中央控制室管理人員可以采用輪巡的方式對(duì)各泵站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,實(shí)時(shí)掌握泵站的現(xiàn)場(chǎng)狀況。

3.2.4 巡查管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由信息鈕、巡查棒、通訊器、系統(tǒng)管理軟件4部分組成。每個(gè)信息鈕中貯存了巡查點(diǎn)的地理信息,當(dāng)巡查棒輕輕一碰安裝在指定地點(diǎn)的信息鈕時(shí),即把到達(dá)該巡查點(diǎn)的時(shí)間、地理位置等數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄在巡查棒上。系統(tǒng)管理軟件則可讀出巡查棒中的巡查信息,并按照要求生成巡查報(bào)告。

巡查管理系統(tǒng)主要運(yùn)用于各個(gè)污水調(diào)度泵站。因?yàn)楸谜疚挥谖鬯幚砥髽I(yè)的最底層,承擔(dān)著周邊地區(qū)企業(yè)入網(wǎng)污水的水量收集、泵站值班人員工作執(zhí)行情況,直接關(guān)系到污水輸送系統(tǒng)能否正常連續(xù)運(yùn)行。巡查管理系統(tǒng)就利用巡查設(shè)備,對(duì)泵站值班人員的日常工作進(jìn)行電子管理,督促泵站值班人員必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)規(guī)定路線、規(guī)定數(shù)量的巡查點(diǎn)進(jìn)行巡查,從而進(jìn)行嚴(yán)格有效的監(jiān)督管理。

3.2.5 重污染企業(yè)COD、流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

重污染企業(yè)COD、流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)控制高污染入網(wǎng)企業(yè)出水水質(zhì)而構(gòu)建的,該系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)分析幾大模塊組成。在入網(wǎng)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng),布置有在線環(huán)境監(jiān)控設(shè)備,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行24 h不間斷采樣、分析,設(shè)備分析的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

通過(guò)該系統(tǒng),可以掌握海寧市區(qū)域內(nèi)所有重污染企業(yè)入網(wǎng)污水的實(shí)時(shí)流量、COD、TOC、氨氮等動(dòng)態(tài)信息,第一時(shí)間控制未達(dá)標(biāo)污水入網(wǎng),防止高濃度污水對(duì)污水處理廠生物系統(tǒng)的沖擊,確保污水廠能連續(xù)、穩(wěn)定、有效地進(jìn)行污水處理。

4 輔助決策目標(biāo)

(1)事故預(yù)防:泵站污水外溢、污水管網(wǎng)爆管預(yù)防,各污水管網(wǎng)各段壓力分析。

(2)污水管網(wǎng)管理:快速屬性查詢、地形打印、管網(wǎng)剖面圖預(yù)覽,評(píng)估管網(wǎng)負(fù)荷、局部水頭損失、泵的運(yùn)行效率。

(3)污水調(diào)度:各污水泵站液位情況分析,設(shè)備運(yùn)行狀況分析,區(qū)域排水量分析、調(diào)度分配,泵站運(yùn)行次序、時(shí)間優(yōu)化。

(4)人員管理:遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)狀況分析、歷史影像回顧,工作執(zhí)行情況分析。

(5)污水入網(wǎng)企業(yè)管理:上游入網(wǎng)企業(yè)水質(zhì)、水量評(píng)估和分析,污水處理工藝調(diào)整參考。

5 結(jié) 語(yǔ)

基于5大信息子系統(tǒng)的生產(chǎn)管理輔助決策系統(tǒng)是海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司在近10 a污水處理管理和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上逐步建立和完善的一套系統(tǒng),通過(guò)這一平臺(tái),進(jìn)行了污水處理企業(yè)動(dòng)態(tài)管理、動(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)決策的有效探索,建立較為完整的事故預(yù)防、科學(xué)調(diào)度、人員管理、現(xiàn)場(chǎng)分析和上游控制等技術(shù)分析和管理決策體系,從而大大提高了企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。

[1]李剛,馬東輝.城市抗震防災(zāi)規(guī)劃管理輔助決策信息系統(tǒng)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2006,15(2):44-48.