污水處理廠智能化和信息化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)搭建思路探討

趙永威

摘? 要：提高污水處理效果，降低污水處理廠人工成本，則需要結(jié)合時(shí)代發(fā)展需求，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)和云計(jì)算等各種先進(jìn)的技術(shù)構(gòu)建污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，并通過(guò)運(yùn)營(yíng)該平臺(tái)對(duì)污水處理流程進(jìn)行一體化管理，不斷健全污水處理廠智能化系統(tǒng)。該文將系統(tǒng)論述污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)搭建思路，希望能為污水處理工作提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：污水處理廠? 智慧水務(wù)? 技術(shù)? 智能化信息化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2020）09（b）-0021-03

Discussion on the Construction of Intelligent and Information Operation Platform of Sewage Treatment Plant

ZHAO Yongwei

（Zhongyuan Environmental Protection Yichuan Water Co.， Ltd.， Luoyang， Henan Province， 471300? China）

Abstract： To improve the effect of sewage treatment and reduce the labor cost of sewage treatment plant， we need to combine the development needs of the times， comprehensively use various advanced technologies such as big data technology， artificial intelligence technology， computer automation technology and cloud computing to build an intelligent operation platform of sewage treatment plant， and conduct integrated management of sewage treatment process through the operation of the platform， so as to continuously improve sewage treatment Factory intelligent system. This paper will systematically discuss the idea of building intelligent operation platform of sewage treatment plant， hoping to provide reference for sewage treatment work.

Key Words： Sewage treatment plant; Smart water utilities; Technology; Intelligent information operation platform

1? 國(guó)內(nèi)污水處理廠智能化系統(tǒng)現(xiàn)狀

從總體結(jié)構(gòu)來(lái)分析，國(guó)內(nèi)污水處理工作流程很難統(tǒng)一，從工藝控制、管理模式、運(yùn)營(yíng)水平兼具不統(tǒng)一性、差異性、規(guī)律小等特征。目前，主要是建成了終端自動(dòng)化儀表、過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)視控制和日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整個(gè)污水處理自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)依然待優(yōu)化。相比而言，國(guó)內(nèi)也有不少污水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)還比較先進(jìn)，系統(tǒng)功能主要有3項(xiàng)：第一，采集數(shù)據(jù)信息，通過(guò)PLC及計(jì)算機(jī)做好傳輸與信息存儲(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而自動(dòng)優(yōu)化工藝調(diào)整。第二，針對(duì)各類泵及曝氣設(shè)備等遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和設(shè)備變頻控制以及設(shè)備保養(yǎng)周期預(yù)警故障自動(dòng)報(bào)警推送等工作進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全流程控制。第三，污水處理設(shè)施電力監(jiān)控系統(tǒng)，依托先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)、通信模塊、測(cè)控模塊為基本工具，為配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)以及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，提升大功率設(shè)備精細(xì)化管理水平，將設(shè)備電能、功率、電壓、電流等電力參數(shù)均采集至中控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，從而接入大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)當(dāng)中。但目前大多數(shù)污水處理廠內(nèi)部所配置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)尚且不完全具備這3項(xiàng)功能，通常只能試試簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，無(wú)法進(jìn)行全局控制，不能優(yōu)化系統(tǒng)，很難及時(shí)反饋模塊調(diào)整問(wèn)題。

2? 如何搭建污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

2.1 優(yōu)化污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)搭建技術(shù)路線

推動(dòng)中國(guó)污水處理行業(yè)的良好發(fā)展，健全污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)，科學(xué)搭建智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，必須著重優(yōu)化污水廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)搭建技術(shù)路線，建立并完善信息化平臺(tái)功能。從宏觀層次來(lái)分析污水處理大數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)完整的污水廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)技術(shù)路線，首先，要分別設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備電力系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)，處理好這三者的銜接關(guān)系。自動(dòng)化控制屬于前饋系統(tǒng)，是決策支持系統(tǒng)的智能化升級(jí)。此外，決策支持系統(tǒng)組合模塊與功能包括生產(chǎn)大數(shù)據(jù)庫(kù)、電力監(jiān)控異常預(yù)報(bào)預(yù)警、倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝模擬優(yōu)化和故障診斷修復(fù)等。最終，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)將反饋數(shù)據(jù)一并輸入智能化工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之中，形成污水處理廠的智慧水務(wù)信息化平臺(tái)。其次，智能化工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備兼容性與獨(dú)立性，這樣方能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)PC互聯(lián)網(wǎng)的同步訪問(wèn)，使得污水處理從進(jìn)水、處理過(guò)程管控、工況優(yōu)化、信息挖掘、異常感知和故障修復(fù)移動(dòng)便捷。

2.2 充分引入各種先進(jìn)技術(shù)

應(yīng)充分借助發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，引入各種先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)結(jié)合體，將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化和云計(jì)算等技術(shù)一并納入污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)之中，確保各項(xiàng)技術(shù)能夠發(fā)揮各自的功能，設(shè)計(jì)好不同分支技術(shù)的層次與模塊。例如，對(duì)于云計(jì)算技術(shù)來(lái)講，包括云硬件技術(shù)、軟件技術(shù)和云安全管理技術(shù)。云服務(wù)產(chǎn)品包括云咨詢、云運(yùn)維、云網(wǎng)絡(luò)分發(fā)、在線云服務(wù)。

合理規(guī)劃先進(jìn)信息技術(shù)應(yīng)用，建立高效的控制策略及工藝綜合模型，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)層次，預(yù)測(cè)工藝的處理效果、發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)所存在的問(wèn)題、及時(shí)修補(bǔ)工藝缺陷，方能充分發(fā)揮技術(shù)功能，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)揮其不可偽造、全程留痕、可以追溯、公開(kāi)透明等特征，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)或信息，確保污水處理流程的安全性，使污水處理智能化平臺(tái)功能更完善。

2.3 堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)污水處理廠智能化信息化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的過(guò)程中，必須堅(jiān)持3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則：第一，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)對(duì)智能化平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，盡可能分析不確定因素，然后，依次從平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、重要基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)布局設(shè)計(jì)和軟硬件配置設(shè)計(jì)等入手。第二，功能化設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)師應(yīng)堅(jiān)持求真務(wù)實(shí)的方針，注重優(yōu)化補(bǔ)充污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)系統(tǒng)功能，做好各項(xiàng)功能模塊的技術(shù)研發(fā)工作，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求，適當(dāng)拓展業(yè)務(wù)，加強(qiáng)軟硬件設(shè)備的開(kāi)放性、通用性和標(biāo)準(zhǔn)性，擴(kuò)大硬件存儲(chǔ)容量，優(yōu)化軟件接口，以此促進(jìn)系統(tǒng)升級(jí)與數(shù)據(jù)信息共享。第三，通信保障自動(dòng)化原則。設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)本地生產(chǎn)生活污水實(shí)際情況（如水質(zhì)、水量、工藝控制、員工水平等）構(gòu)建污水處理通信網(wǎng)絡(luò)，并借助中心服務(wù)器促進(jìn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性。

2.4 加強(qiáng)智慧水務(wù)信息化建設(shè)

全面做好污水處理工作，搭建污水處理智能化平臺(tái)，須重視加強(qiáng)智慧水務(wù)信息化建設(shè)。在此環(huán)節(jié)，污水處理廠應(yīng)秉承“由簡(jiǎn)入難”“逐層開(kāi)發(fā)”“逐步見(jiàn)效”的方針，根據(jù)各分支系統(tǒng)的不同功能，依次做好以下四步工作。

（1）搭建信息集中管理平臺(tái)，組建完備的數(shù)據(jù)庫(kù)，為搭建污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)提供良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，增加必要在線測(cè)量?jī)x點(diǎn)位獲得數(shù)據(jù)，將自動(dòng)控制系統(tǒng)所采集的信息（包括水質(zhì)指標(biāo)、過(guò)程參數(shù)等）、化驗(yàn)室檢測(cè)報(bào)告結(jié)果、工作人員值班日志、倉(cāng)庫(kù)管理進(jìn)銷存賬單等分類管理，一并收入生產(chǎn)大數(shù)據(jù)庫(kù)之中。此外，污水處理廠可以將大數(shù)據(jù)庫(kù)分為設(shè)備子庫(kù)、工藝子庫(kù)、能耗子庫(kù)和檢測(cè)子庫(kù)等，這樣能夠避免生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息零散化，提高信息傳輸效率和利用率。

（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化分析，自動(dòng)生成趨勢(shì)顯示結(jié)果。污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)進(jìn)水量、出水流量、水質(zhì)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與能耗數(shù)據(jù)信息自動(dòng)生成動(dòng)態(tài)趨勢(shì)報(bào)表或者分析圖，以便于實(shí)現(xiàn)精確控制、精細(xì)化管理，達(dá)到節(jié)能降耗、減污增效的目的，全面了解污水處理廠基本運(yùn)行情況。

（3）建立自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)管理系統(tǒng)，優(yōu)化異常報(bào)警功能。污水處理廠應(yīng)全面分析挖掘歷史數(shù)據(jù)，制定各自水廠的“健康標(biāo)準(zhǔn)”，設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)與健康標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)比對(duì)程序，確保該程序能根據(jù)所采集數(shù)據(jù)，對(duì)工藝運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)并判斷異?；虍惓Ｕ髡住Ｆ浯?，開(kāi)發(fā)信息發(fā)布平臺(tái)，使該平臺(tái)能自動(dòng)在中控電腦提醒并發(fā)送手機(jī)短信，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況，能自動(dòng)將預(yù)警信息發(fā)送至工作人員。

（4）持續(xù)開(kāi)展員工培訓(xùn)。根據(jù)實(shí)際情況編制運(yùn)營(yíng)培訓(xùn)教材，定期舉辦運(yùn)營(yíng)管理培訓(xùn)班，確保職工能夠有效查看并操作控制智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，能夠日常維護(hù)搭建平臺(tái)，校正補(bǔ)充平臺(tái)不足。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，搭建污水處理廠智能化信息化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，優(yōu)化平臺(tái)功能，則必須堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)原則，充分借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)、區(qū)塊鏈和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)做好污水處理廠智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)設(shè)計(jì)工作，不斷加強(qiáng)智慧水務(wù)信息化建設(shè)。

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