智慧水務系統(tǒng)在城市污水廠的運用研究

張強

摘要：為了能夠有效地解決城市生活污水問題，需要結合城市污水廠的處理設備和工藝，采取信息化技術構建智慧水務系統(tǒng)。在水務信息管理過程中需要與城市生活用水的特點相結合，分析污水處理廠的具體處理要求，統(tǒng)一化地進行管理，完成污水處理的智能調度和協(xié)調，實現(xiàn)城市生活污水的有效治理。本文具體分析研究智慧水務系統(tǒng)在城市污水廠的應用，以供參考。

關鍵詞：智慧水務;污水;云平臺;物聯(lián)網

1 智慧水務建設的必要性

在現(xiàn)代社會當中，生態(tài)文明建設是構建城市五位一體總體布局的重要組成部分，然而很多城市都面臨水資源短缺和水環(huán)境污染等諸多問題，通過智慧水務系統(tǒng)的構建可以快速地幫助城市污水處理，實現(xiàn)污水處理的智能化、規(guī)范水資源的監(jiān)督管理和利用，遏制水污染等問題，將生態(tài)文明建設過程中出現(xiàn)的水資源短缺等問題解決。加強智慧水務系統(tǒng)，在城市污水廠的應用是生態(tài)文明建設的迫切需求。

2 國內污水處理廠智能化系統(tǒng)現(xiàn)狀

從總體角度分析，國內污水處理廠在污水處理過程中，工作流程很難統(tǒng)一，在運營水平、管理模式和工藝控制方面差異性較大。當前很多污水處理廠也建成了終端自動化儀表過程、自動化監(jiān)視控制等系統(tǒng)，然而在總體控制和智慧水務建設方面依然出現(xiàn)了很多問題，有待優(yōu)化。當前很多污水處理廠在自動控制系統(tǒng)方面構建了數(shù)據采集系統(tǒng)，主要是使用PLC或者單片機進行數(shù)據的傳輸和信息的分析，針對各種泵和爆氣設備在變頻控制和管理養(yǎng)護方面也構建了自動報警推送和相應的維護周期管理系統(tǒng)實現(xiàn)了一定的動態(tài)化管理，也引入了相應的物聯(lián)網系統(tǒng)，在污水處理設備電力監(jiān)控方面，以計算機通信模塊測控模塊為基礎，構建了相應的實時數(shù)據采集和遠程控制平臺，實現(xiàn)了大功率設備的有效管理，并且將功率電壓，電能電流等相關參數(shù)錄入后臺數(shù)據庫當中接入管理平臺，然而很多污水處理廠在內部自動化控制系統(tǒng)方面，只能對相關數(shù)據進行簡單的采集和傳輸，無法全局控制，無法對數(shù)據進行優(yōu)化管理。在智能水務建設方面沒有形成完善的管理體系，沒有從全局出發(fā)針對性地進行控制和處理，沒有構建系統(tǒng)性的智慧水務工程。

3 在城市污水廠中智慧水務系統(tǒng)的標準設計原則

在設計污水處理廠智慧水務系統(tǒng)的過程中，需要堅持以下設計原則。

第一，需要加強總體結構設計。在設計時充分運用人工智能、物聯(lián)網等技術，對智能水務平臺進行宏觀設計，對一些不確定因素進行分析，依照模塊設計、監(jiān)控布局、軟硬件設計等相關要求逐步加強智慧水務系統(tǒng)的信息化水平。

第二，需要遵守功能化設計原則。在智慧水務平臺設計過程中，設計人員需要堅持優(yōu)化補充污水處理廠職能管理體系的要求，通過各功能模塊的研發(fā)結合標準化要求，逐步對功能模塊進行拓展，強化軟硬件設備的通用性、開放性和標準化對軟件接口進行優(yōu)化，以促進系統(tǒng)升級和數(shù)據共享。

第三，需要加強通信保障自動化。設計人員需要與本地生產生活污水實際情況相結合，了解水量水質等具體情況，構建污水處理網絡，通過中心服務器加快智慧水務平臺的網絡互聯(lián)。

4 智慧水務系統(tǒng)在城市污水廠的運用

4.1 優(yōu)化污水處理廠智能化技術路線

要想完善污水處理廠的控制系統(tǒng)，健全污水處理自動化平臺，打造智能化運營管理系統(tǒng)，首先需要注意對污水廠的智慧水務平臺進行優(yōu)化，完善相關的信息處理系統(tǒng)。從宏觀角度對污水處理大數(shù)據進行分析，設計相應的污水處理廠智能運營管理系統(tǒng)，注意做好工業(yè)控制網絡電力系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)以及污水處理系統(tǒng)的信息化，并且構建各系統(tǒng)的銜接關系。自動化控制屬于前饋系統(tǒng)，是后臺決策的重要組成部分，需要逐步加強電力監(jiān)控異常預防報警數(shù)據處理系統(tǒng)工藝模型優(yōu)化和故障診斷修復系統(tǒng)以及相關的大數(shù)據庫，以智慧水務平臺為基礎，引入物聯(lián)網自動控制體系構建前后端相融合的信息化管理平臺。其次需要重視以工業(yè)控制網絡為基礎提升設備的獨立性和兼容性，實現(xiàn)互聯(lián)網和傳統(tǒng)PC的同步訪問，使智慧水務系統(tǒng)能夠從污水處理的進水到后期的處理工況，優(yōu)化信息挖掘、異常感應等一系列操作的智能化水平，充分體現(xiàn)智慧水務的應用價值。

4.2 充分引入各種先進技術

在構建智慧水務平臺的過程中，需要引入物聯(lián)網、人工智能、大數(shù)據、云計算等技術，逐步納入智能水務平臺當中，保證各項技術能夠在各模塊當中發(fā)揮出應有的作用，比如說通過云計算來構建數(shù)據處理系統(tǒng)將污水處理時，將涉及到的各種參數(shù)融入其中，通過云硬件、云安全、運管理等相關技術，加強云咨詢、云運維的服務，另外還需要注意通過云計算技術對工藝處理結果進行預測，及時發(fā)現(xiàn)污水處理廠在工藝處理方面的問題，并且將獲得的數(shù)據通過區(qū)塊鏈技術存儲于數(shù)據庫當中，實現(xiàn)數(shù)據的全程流程的公開透明，保證水處理流程的安全性。

4.3 優(yōu)化智慧水務信息系統(tǒng)

要想全面做好污水處理工作，需要實現(xiàn)智慧水務體系的優(yōu)化，根據各分支系統(tǒng)的功能不同一次完成以下4項工作。

首先需要構建信息集中管理平臺，以數(shù)據庫為中心搭建污水處理廠智慧化運行管理平臺，增加相應的在線測試系統(tǒng)，自動獲取數(shù)據，包括水質指標、倉庫管理經銷、化驗室化驗結果、工作人員值班日志以及過程參數(shù)等相關數(shù)據，一并列入到數(shù)據庫當中。與此同時污水處理廠還需要將數(shù)據庫分為能耗子庫、檢測子庫、工藝子庫等不同的數(shù)據管理分類，以便實現(xiàn)信息的快速存儲和使用。

其次需要加強數(shù)據的自動化分析和處理，通過自動化分析處理系統(tǒng)了解數(shù)據的發(fā)展趨勢，污水處理廠需要在智慧水務系統(tǒng)當中構建相應的自動化數(shù)據處理系統(tǒng)，依照出水流量、進水流量、過程參數(shù)、水質參數(shù)以及能耗數(shù)據等形成相應的分析圖和報表，以便實現(xiàn)精確化控制，達到減污增效節(jié)能降耗的目的，對污水處理廠的基本運營情況進行全面了解。

第三，需要重視構建自動化標準管理系統(tǒng)，使異常報警的功能強化。污水處理廠需要對歷史數(shù)據進行全面挖掘、分析，制定健康標準，設計相應的數(shù)據采集閾值，并且對每天采集的數(shù)據進行比對，根據數(shù)據情況了解工藝運行的具體細節(jié)，并且對異常和異常征兆進行分析，而后構建數(shù)字孿生系統(tǒng)。通過數(shù)字孿生技術可以直觀地將相關數(shù)據展現(xiàn)出來，數(shù)字孿生平臺在統(tǒng)一基礎數(shù)據庫和高精度三維模型的條件下，將經營數(shù)據和設備監(jiān)測等統(tǒng)一接入平臺，實現(xiàn)與物理位置的精準對接。在各模塊同一平臺完成管理，實現(xiàn)管理一張圖。數(shù)字孿生平臺可以對周邊的地形、地貌等信息實現(xiàn)統(tǒng)一處理，室內室外一體化呈現(xiàn)，實現(xiàn)二維和三維的結合數(shù)字完成平臺，還可以有效的通過數(shù)字化還原泵、發(fā)酵池等，使管理更直觀，可以精確到相關的設備，將信息發(fā)布到網絡平臺上，并且可以給相關手機和后臺人員發(fā)送信息，如果出現(xiàn)設備異常等情況，將自動預警信息快速發(fā)送給工作人員。

結束語

總而言之，構建完善的污水處理廠智慧水務系統(tǒng)，引進人工智能、云計算、物聯(lián)網等技術，加強污水處理廠的智能化對提升城市物質處理效果具有很大的幫助。

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