戴東宸 白俊杰 張 波 韓慶波
(1.中建水務(wù)環(huán)保有限公司,中國 北京 100070;2.中建智能技術(shù)有限公司,中國 北京 100070)
農(nóng)村生活污水治理是改善農(nóng)村人居環(huán)境的關(guān)鍵因素。隨著國家對農(nóng)村生活污水治理要求的不斷提高,全國各地對農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的建設(shè)力度也不斷加大。然而,隨著農(nóng)村生活污水處理設(shè)施數(shù)量的激增,加之其本身點(diǎn)位分散、規(guī)模較小,使得農(nóng)村污水處理出水達(dá)標(biāo)率低,運(yùn)營管理難度大,運(yùn)營成本高等。
傳統(tǒng)的運(yùn)營監(jiān)管方式已經(jīng)不能滿足高效率低成本的運(yùn)營要求,亟須通過自動化、信息化手段、智能化建設(shè),構(gòu)建集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智慧調(diào)度、運(yùn)營管理、設(shè)備管理、報表管理、知識管理、統(tǒng)計分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營管理平臺,實現(xiàn)各污水處理站關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)的實時獲取、站點(diǎn)的集中管理、異常信息的智慧告警和統(tǒng)計分析、巡檢維修任務(wù)的智慧調(diào)度等,加速提高運(yùn)營單位的運(yùn)營管理能力,降低運(yùn)營成本。
農(nóng)村生活污水治理是農(nóng)村人居環(huán)境整治的重要內(nèi)容,是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要舉措,是全面建成小康社會的內(nèi)在要求。隨著國家對農(nóng)村生活污水治理的重視,全國多個地區(qū)已陸續(xù)開展了農(nóng)村水環(huán)境治理工程,并取得了一定成效。但是我們也看到,在實際運(yùn)營管理過程中還存在諸多問題亟須研究、思考和解決。主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)。
農(nóng)村污水處理站一般為5噸到幾百噸的小型一體化處理站,站點(diǎn)分撒,距離遠(yuǎn),數(shù)量多,需要集中管理。
一體化處理站一般情況下安裝在農(nóng)村的一個小角落里的埋式安裝,到了夏季雜草叢生,遍地農(nóng)作物,尋找站點(diǎn)非常困難,市場上的導(dǎo)航軟件難以準(zhǔn)確導(dǎo)航到站點(diǎn)位置。
今年環(huán)保行業(yè)高速發(fā)展,呼吁污染源頭治理,農(nóng)村污水處理項目剛剛興起,還未成管理體系,沒有成熟的管理模式。
充分利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)等新一代信息技術(shù),強(qiáng)化農(nóng)污業(yè)務(wù)與信息化技術(shù)深度融合,對農(nóng)村生活污水治理設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、出水水質(zhì)、水量等信息進(jìn)行采集、存儲、管理、分析與共享,構(gòu)建集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智能調(diào)度、運(yùn)營管理、報表管理、設(shè)備管理、知識管理、統(tǒng)計分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營管理平臺,實現(xiàn)污水處理站點(diǎn)的集中管理、異常信息的智慧告警和研判、巡檢維修任務(wù)的智能管理等,提高運(yùn)營管理單位的運(yùn)營監(jiān)管能力、保證處理站的高效穩(wěn)定低成本運(yùn)行。
農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營管理平臺采用面向服務(wù)架構(gòu)、分層架構(gòu)體系,從邏輯上分為感知執(zhí)行層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層、交互展示層。具體框架如圖1所示。
感知執(zhí)行層:主要是利用各種感知設(shè)備、技術(shù)手段和方法,實現(xiàn)對處理站水質(zhì)、水量、能耗、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)的實時監(jiān)測,并支持化驗數(shù)據(jù)、工程信息等信息的人工錄入。
傳輸網(wǎng)絡(luò)層:主要是將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心,傳輸方式分為有線和無線兩大類,包括物聯(lián)網(wǎng)、無線移動通信網(wǎng)絡(luò)、光纖專線等。
數(shù)據(jù)服務(wù)層:實現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)以及系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享,集成GIS數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)以及圖片、文檔、多媒體等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),實現(xiàn)多源、多格式、多類型數(shù)據(jù)的融合,對數(shù)據(jù)多角度整合、分析、調(diào)用、交互、共享。
應(yīng)用支撐層:提供即時通信、移動辦公平臺、微信平臺、農(nóng)污管網(wǎng)模型、農(nóng)污運(yùn)維模型、門戶管理、數(shù)據(jù)庫引擎、GIS引擎、安全引擎、消息引擎、工作流引擎、規(guī)則引擎等功能,為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。
應(yīng)用層:提供用戶使用的系統(tǒng)功能單元,主要業(yè)務(wù)功能包括綜合監(jiān)控管理、智慧調(diào)度管理、智慧運(yùn)維管理、報表管理、設(shè)備管理、知識管理等。
展示層:應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)成果的發(fā)布展示。具體展示方式包括PC端、大屏幕展示系統(tǒng)、移動端(手機(jī)App、微信小程序)。
標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系:是支撐項目建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ),是實現(xiàn)應(yīng)用協(xié)同和信息共享的需要,是節(jié)省項目建設(shè)成本、提高項目建設(shè)效率的需要,是系統(tǒng)不斷擴(kuò)充、持續(xù)改進(jìn)和版本升級的需要。
安全和運(yùn)維體系:是保障系統(tǒng)安全應(yīng)用的基礎(chǔ),包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全及安全管理等。
PC端應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)對象主要是運(yùn)營管理人員和巡檢維修人員。
PC端包含所有的業(yè)務(wù)功能:綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智慧調(diào)度、運(yùn)營管理、設(shè)備管理、報表管理、知識管理、統(tǒng)計分析。
綜合監(jiān)控:綜合展示站點(diǎn)設(shè)備分布、設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、設(shè)備運(yùn)行狀況統(tǒng)計,通過一張圖可以根據(jù)站點(diǎn)顯示紅色、黃色快速定位告警位置。
站點(diǎn)管理:主要為站點(diǎn)的全面信息統(tǒng)計,包括設(shè)備運(yùn)行工況、工藝組態(tài)信息、設(shè)備信息、視頻監(jiān)控、參數(shù)修改。支持視頻告警抓拍,錄像回放功能用于調(diào)取本地對應(yīng)時間的視頻,協(xié)助突發(fā)問題事件溯源調(diào)查。
智慧調(diào)度:具有派單、歸檔、轉(zhuǎn)派功能,針對出現(xiàn)的系統(tǒng)不能匹配派單規(guī)則的陌生告警、未解決的派單任務(wù),需要人工干預(yù),根據(jù)告警信息有針對地派單。
圖1 智慧流域綜合管控系統(tǒng)總體架構(gòu)
運(yùn)營管理:包括排班管理、車輛管理、告警管理、巡檢管理、維修管理、報修管理、異常管理、GIS路線管理、SIM卡流量管理。
設(shè)備管理:包括庫房管理、在線設(shè)備管理、采購管理、設(shè)備供應(yīng)商管理、藥劑管理。
報表管理:包括能耗報表、化驗報表、運(yùn)維報表、成本報表、收支報表。支持自動生成、手動錄入,支持自定義業(yè)務(wù)報表、導(dǎo)出。
統(tǒng)計分析:包括能耗統(tǒng)計、告警統(tǒng)計、巡檢統(tǒng)計、趨勢統(tǒng)計。
知識管理:包括知識詞典、考試管理、培訓(xùn)管理??荚嚬芾碛糜诠芾砣藛T、運(yùn)維人員專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力測試,并將考試成績作為績效考核項。
移動端手機(jī)App的服務(wù)對象主要是運(yùn)營管理人員和巡檢維修人員。
運(yùn)營管理人員可以通過手機(jī)App實時查看全區(qū)域站點(diǎn)運(yùn)行狀況(正常站點(diǎn)、報警站點(diǎn)、維護(hù)站點(diǎn))及各站點(diǎn)運(yùn)行工況和指標(biāo)詳情,隨時隨地了解現(xiàn)場運(yùn)行狀況。
巡檢或維修人員可通過手機(jī)App對設(shè)備設(shè)施現(xiàn)場進(jìn)行巡檢或維修,支持任務(wù)下載與查詢,支持現(xiàn)場任務(wù)執(zhí)行、電子化錄入巡檢結(jié)果,并實時上報,巡檢報告問題點(diǎn)支持錄音、錄像、拍照、文字描述等多種形式。巡檢管理模塊從巡檢計劃的制定到巡檢任務(wù)的完成,以及后續(xù)巡檢原因的分析和全部巡檢任務(wù)的匯總報告,形成一個閉環(huán)管理流程。
大屏幕可視化展示系統(tǒng)服務(wù)對象主要是政府監(jiān)管部門及運(yùn)營單位領(lǐng)導(dǎo)。
為了支撐領(lǐng)導(dǎo)會商研判、科學(xué)決策、調(diào)度指揮等實際應(yīng)用場景,大屏可視化展示系統(tǒng)主要運(yùn)用GIS+BIM技術(shù)、大屏展示技術(shù)等,展示處理站分布、污水處理數(shù)據(jù)、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)、站點(diǎn)監(jiān)控視頻、運(yùn)維任務(wù)信息、告警信息等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。大屏綜合展示系統(tǒng)中GIS地圖支持逐級放大功能,當(dāng)點(diǎn)擊某一站點(diǎn)時,可仿真展示污水處理設(shè)施及流程,并支持查看該站點(diǎn)的基本信息、處理水量、監(jiān)控視頻和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過將不同維度的信息匯集到統(tǒng)一的3D場景中進(jìn)行聚合展示,大幅提升信息交互效率,建設(shè)幫助用戶快速、直觀、全面、立體的掌握項目情況,有效提升了運(yùn)營管控能力和決策能力。
圖2 PC端綜合監(jiān)控功能界面
圖3 手機(jī)App界面
農(nóng)村生活污水治理運(yùn)營管理中主要存在站點(diǎn)分散、數(shù)量多、建設(shè)位置偏僻、不易尋找、沒有成熟的管理體系、大量農(nóng)污管理經(jīng)驗不足等問題。根據(jù)提高運(yùn)營管理單位監(jiān)管運(yùn)營能力、降低運(yùn)營成本的建設(shè)目標(biāo),依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù),結(jié)合運(yùn)營單位的實際業(yè)務(wù)需求,設(shè)計了集綜合監(jiān)控、站點(diǎn)管理、智能調(diào)度、運(yùn)營管理、報表管理、設(shè)備管理、知識管理、統(tǒng)計分析等多功能于一體的農(nóng)村生活污水智慧運(yùn)營管理平臺,為實現(xiàn)對農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的精細(xì)化管理提供了強(qiáng)有力的支撐。該平臺提供多維度的展示方式,根據(jù)服務(wù)對象不同將展示不同的業(yè)務(wù)功能。該系統(tǒng)的建設(shè)不僅可以極大地提高運(yùn)營管理單位的運(yùn)營管控能力和決策能力、大幅度降低運(yùn)維管理成本,還可以提升企業(yè)形象和日常辦公效率。
圖4 大屏幕展示系統(tǒng)首頁
圖5 污水處理工藝仿真展示