摘要：
近年，由于國家政策的推波助瀾，促使智慧水務概念得到了深入研究和廣泛發(fā)展，水務行業(yè)信息化建設正處于迅猛發(fā)展勢頭，采用水務數字化管理模式也成為了國內大型水務集團競爭行業(yè)領頭羊的重點發(fā)展戰(zhàn)略，數字化管理模式能輔助水務集團實現生產運行管理、工藝優(yōu)化調度、綜合運營管理的信息化、智能化、規(guī)范化管理，使得水務企業(yè)更具行業(yè)競爭力。本文通過“武漢市的污水處理綜合運營管理平臺”成功案例拋磚引玉，對水務數字化管理模式運用在水務集團所產生的效應進行了淺析。
關鍵詞：水務數字化管理、水務集團數字化管理、污水處理數字化管理、智慧水務
政策背景
2013年，住房城鄉(xiāng)建設部下發(fā)通知提出，確定北京經濟技術開發(fā)區(qū)等103個城市(區(qū)、縣、鎮(zhèn))為2013年度國家智慧城市試點，并就做好試點工作提出具體要求。目前，各行各業(yè)對“智慧”的理念認知逐漸加強，部分行業(yè)已經開始運作，并受益匪淺。作為城市建設重點的水務行業(yè)也正在進行“智慧”的創(chuàng)新改革，尤其國內大型水務集團正在紛紛引進數字化運營管理理念，爭做行業(yè)領頭羊，一場水務革命就此展開。
污水處理行業(yè)是國家新興戰(zhàn)略產業(yè)之一，國家“十二五”規(guī)劃也對城鎮(zhèn)污水處理提出了更高的要求，明確規(guī)定縣級鎮(zhèn)、尤其是重點鎮(zhèn)必須建立污水處理廠。據相關數據顯示，截至2013年年底，全國設市城市、縣累計建成污水處理廠3513座，污水處理能力約1.49億立方米/日，比2012年年底增加處理能力約680萬立方米/日。全國建有污水處理廠的設市城市為651個，占設市城市總數的99.1%；累計建成污水處理廠1999座，形成污水處理能力1.22億立方米/日，比2012年底增加了500萬立方米/日。由此可見，我國城鄉(xiāng)污水處理廠保持了持續(xù)高速增長的態(tài)勢。在污水處理廠數量高速增長的同時，地域分布廣泛、集團與廠之間容易產生信息傳遞脫節(jié)、各廠運營管理水平不一、運營管理人才短缺、重點單元能源消耗大，這些問題日益突出，這使得水務集團公司迫切需要進行集約化管理，來實現企業(yè)資源的合理配置，通過有效監(jiān)管提升下屬單位的運營管理能力。
智慧水務的概念
2013年8月5日，住房城鄉(xiāng)建設部下發(fā)通知提出，確定北京經濟技術開發(fā)區(qū)等103個城市(區(qū)、縣、鎮(zhèn))為2013年度國家智慧城市試點。目前，各行各業(yè)對“智慧”的理念認知逐漸加強，部分行業(yè)已經開始運作，作為城市建設重點的水務行業(yè)也正在進行“智慧”的創(chuàng)新改革，“智慧水務”理念也隨之產生。
智慧水務是借助水智能系統形成的水務管理模式，在常規(guī)的水處理/管理技術基礎上，借助信息控制融合系統，對自來水、污水、中水等各種水處理設施的運行數據進行一元化管理，從而提高城市整體的水循環(huán)經營效率。
延伸至水務集團的管理
在“智慧水務”理念的引導下，水務集團的管理發(fā)生了變革，它們采用數據采集、傳輸等傳感設備在線檢測水務系統的運行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門設施，形成“水務物聯網”。集團通過水務數字化管理平臺將海量水務信息進行及時分析與處理，即在各污水處理廠、泵站安裝數據采集前置機或數據采集DSP模塊，將自控系統中的生產運行數據通過3G網絡實時傳輸到排水公司，進行集中存儲和應用。通過對各類關鍵數據的實時監(jiān)視和智能分析，再提供分類、分級預警，且利用短信、光、警報聲等通知相關負責人，同時給予相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務運營系統的整個生產、管理和服務流程，使之更加數字化、智能化、規(guī)范化，從而達到“智慧”的狀態(tài)。
工程案例
作為智慧城市重要試點單位，為了滿足城市可持續(xù)發(fā)展的需求，有效管理污水處理系統，武漢市水務集團采用污水處理綜合運營管理平臺。平臺是依托云計算技術構建、利用互聯網將各種廣域異構計算資源整合，以形成一個抽象的、虛擬的和可動態(tài)擴展的計算資源池，再通過互聯網向用戶按需提供計算能力、存儲能力、軟件平臺和應用軟件等服務，這就是基于物聯網的污水處理綜合運營管理平臺的三大模塊：感知層、網絡層及應用層。
系統框架結構
污水處理綜合運營管理平臺框架結構圖
感知層
感知層設備主要包括各污水處理廠、泵站的在線儀器儀表、生產設備、自控系統等，是物聯網技術構架的基礎，感知層的建設是利用各廠自控系統，通過強大的數據協議轉換功能，在不影響各污水處理廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協議的轉換，實現自動采集各種PLC和驅動器的生產運行數據，并建立與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數據通訊，最終形成完善的感知層體系。
網絡層
利用先進的3G網絡與互聯網融合，建立網絡層體系，實現對集團公司下屬廠、分公司、總部各層級的關鍵生產指標數據、設備運行參數的采集，實時傳輸到集團總部，并對數據進行存儲、維護、管理，且提供給外部應用系統使用。
應用層
感知層和網絡層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各污水廠、泵站的生產運行數據，只有深入挖掘各類數據間的關系，合理利用好這些數據，物聯網體系的建立才有意義，即基于物聯網的污水處理綜合運營管理應用體系。首先它通過感知層的各類數據的初步加工和展示，實現企業(yè)廠站分布情況、各廠生產運行工藝畫面的展示、實現對各廠實時運行數據的超限告警；其次通過對生產運行數據的匯總計算，實現污水廠及集團日常運行管理的各類圖表，方便管理人員進行日常運行情況的總結與分析；再次通過對日常運行管理中涉及的化驗管理、設備資產管理、項目管理、辦公審核等功能進行信息化管理，獲取更全面的運營管理數據；最后通過生產運行數據的深入分析挖掘實現指導污水廠生產的各類異常預警、運行工藝模擬、優(yōu)化調度分析、綜合運營決策等，以及指導公司綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等。
實施效果
武漢市的污水處理綜合運營管理平臺對污水處理企業(yè)的進、產、排三個主要環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，將下屬提升泵站和污水處理廠的水量、水位、水質、電耗、藥耗、設備狀態(tài)等信息通過云計算平臺進行收集、整合、分析和處理，建立各個環(huán)節(jié)的相互規(guī)約模型，分析生產環(huán)節(jié)水、電、藥的消耗與處理水排水、生產、排放之間的隱含關系找出污水處理廠的優(yōu)化生產過程管理方案，實現對污水處理企業(yè)生產過程的實時控制與精細化管理，達到規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效的目的。
基于物聯網、云計算的城市污水處理綜合運營管理平臺為武漢市污水處理企業(yè)安全管理、生產運行、水質化驗、設備管理、日常辦公等關鍵業(yè)務提供統一業(yè)務信息管理平臺，對企業(yè)實時生產數據、視頻監(jiān)控數據、工藝設計、日常管理等相關數據進行集中管理、統計分析、數據挖掘，為不同層面的生產運行管理者提供即時、豐富的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為企業(yè)規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術支持，從而形成完善的城市污水處理信息化綜合管理解決方案。
效益價值
提升水務集團運營管控能力：建設具有前瞻性、實用性的集團化運營管控平臺，實現對運營數據進行決策分析，為企業(yè)管控提供科學依據，實現精細化過程控制管理，提升企業(yè)核心競爭力，強化企業(yè)運營管控能力。
提升水務集團決策分析能力：建設具有科學的決策支持平臺，集中分析過程監(jiān)控、集成與填報數據，提供專業(yè)的分析、管理、支持，并逐步建立工藝仿真模型以及專家決策支持系統，協助管理層制定科學決策。
建設標準化運營管理體系：標準建設標準化運營管理體系，有效減少管理成本以及運營維護成本，使集團化公司業(yè)務得到有效擴張，為公司信息化管理、運營戰(zhàn)略規(guī)劃奠定基礎。
技術前景
目前，國內的大型水務集團都將面臨經營和管理的全方位挑戰(zhàn)，一方面要以戰(zhàn)略為指導、流程為主線、預算為控制、績效為結果，另一方面又要重點關注戰(zhàn)略發(fā)展目標、投資收益回報、集團公司管理、人力資源管理、并購整合管理等。為了應對這些挑戰(zhàn)，基于物聯網的數字化管理手段必不可少。水務數字化管理的發(fā)展趨勢是使水務生產過程自動化向集團管理、經營和決策信息化、集約化發(fā)展，從集團內部管理向外部市場的競爭、經營和服務發(fā)展，從數字化基礎工程建設向數字化應用系統的開發(fā)和建設發(fā)展，由此可見，水務行業(yè)的持續(xù)發(fā)展對數字化平臺的依耐性將越來越大！
作者 1武漢城市排水發(fā)展有限公司 /梅丹 2武漢華信數據系統有限公司/艾偉
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