韩兴连

摘 要：智慧水务建设是水务行业的发展目标。结合重庆水务集团的信息化规划大纲，选取水务集团下属污水厂作为智慧水务建设试点项目，详细阐述了智能污水厂的建设目标、建设方案，对水务行业类似项目具有一定的借鉴意义。

关键词：水务行业；智能污水厂；智慧水务

通过数采仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，构建城市智慧水务，将水务系统的整个生产、管理和服务流程统一用大数据平台进行管理，从而达到“智慧”状态。这是目前各地水务公司正在实施的智慧水务建设。

在智慧水务建设过程中，历经多次调研总结出一条建设思路：从底层传感器、智能检测环节入手，提高底层设施智能水平，通过收集现场水质、设备数据，建立大数据平台进行管理分析，为运营单位决策提供依据。本研究以西南地区某污水厂为例，详细阐述重庆远通电子技术开发有限公司智能污水厂方案，供行业内参考。

1 运行现状

该污水处理工艺采用循环式活性污泥法，简称CAST工艺，污泥采用带式压滤浓缩、脱水工艺处理后最终外运处置。总规模为70 000 m3/d，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标。目前存在的主要问题有：

1.1 运行管理方面

厂内各类统计报表多，且值班表、巡检表、设备运行记录表、药剂投加记录表等全部手工填写，数据完全由纸质存档，当发生问题需要查询历史数据时，通过数据分析问题极为困难，对生产管理带来很大困扰。目前，各工艺段运行状态未实现完全监管，中控系统所接入的数据有限，且部分主要环节的数据未接入，无法做到自动计算和分析，分析生产问题时，无法提供决策支持。厂区设备全部由人工到现场抄表记录，而且没有统一的巡检流程，巡检中发生的问题无法做到实时汇报，需要人工传达，工作极为不便，且有时传达不到位或不及时，导致设备损坏，很难形成“闭环”管理。

1.2 生产控制方面

生化池的碳源投加完全由人工控制，系统无法做到精细化加药，对药剂的投加量无法把控，出水指标波动起伏，且人工的工作强度很大。生化池的曝气量完全由人工通过鼓风机、阀门控制，无法克制水质和水量的冲击，人工的滞后操作使得出水水质波动大，无法良好地稳定水质，鼓风机无法按需曝气，能耗也相应增加。现曝气环节运行的阀门为电动蝶阀，在控制上曝气量不稳定，阀门的开度大小与气量之间无正比关系，对气量的精细化控制会产生很大影响，需改造为比例线性阀。鼓风机系统都是独立控制，机组中各机器型号、品牌不一致，鼓风机之间无法做到联机控制，且气量无法做到连续可调，需改造机组的控制思路，做到气量连续可调。

2 设计目标

2.1 智能控制，稳定达标

在生产控制方面，构建集中式管理系统，实现生产运行数据的实时采集、存储和优化处理，对关键和重点生产环节，如生产曝气环节及药剂投加环节，形成全闭环控制系统，按需分配各控制区域的供气量或加药量，实现精细化控制，从而极大地提高了工艺运行的稳定性和出水水质的稳定性，减少人员直接参与，降低劳动强度，节约成本，确保生产过程安全稳定和出水水质更好。

2.2 优化运营，科学管理

在运营管理方面，建立全数字化运营管理体系，实现污水厂自动化、智能化、信息化的高度融合，推动智慧水务在运营管理中的应用。通过该平臺将生产监控与运行管理有机地结合起来，各级管理人员可通过系统及时、准确、全面、直观地了解和掌握设备资产及生产运行状况，实现对污水处理厂管理的一体化，为上层管理决策提供有价值的信息。

2.3 精确控制，节能降耗

通过智慧化和自动化的生产控制达到按需精确曝气、按需加药等大幅度的生产节能降耗效果，结合历史水量、风机能耗数据、药剂数据，综合分析各种污染物负荷下的能耗情况，减少其日均风机能耗、药耗或处理单方污水风机能耗、药耗，实现污水厂的高效生产运行，从而在安全运行的前提下，降低人工负荷，提升工作效率，提高人员产能。

2.4 数据分析，决策支持

建设集中监控系统，通过先进的可视化系统直观展示生产场景以及关键运营信息，为管理决策、生产监视调度提供支撑，使智慧污水厂的建设效果有绩可证、领导的管理决策有据可依、人员的工作内容有迹可循，同时也是企业对外展示良好形象的平台。

3 实施方案

3.1 高级控制系统平台

高级控制系统采用工艺建模、数据预处理、模型、控制算法等技术手段，软硬件的有效融合提供了自动化、精细化、智能化的控制管理，显著提高自控系统的自动化、智能化程度。系统投入运行，能提高自动化控制可靠性，优化工艺运行参数，实现污水厂控制的少人值守，降低人员工作强度，提高生产效率，节能降耗，有效控制生产运行成本，主要内容包括曝气流量精确控制模块和碳源投加精确控制模块。

3.2 生产运营管理系统

生产运营管理系统是基于物联网、云计算、移动化技术的综合管理平台，为运营企业、设备管理、生产运行、日常办公等关键业务提供统一业务信息管理，对企业设备资产、实时生产、视频监控、工艺设计、日常管理等相关数据进行集中管理、统计分析、数据挖掘，为不同层面的生产运行管理者提供即时、丰富的生产运行信息，为辅助分析决策奠定良好的基础，为企业规范管理和精细化管理提供强大的技术支持，包括生产运行管理、设备资产管理、应急预案决策、移动APP应用等。

3.3 中央监控大屏建设

在污水厂中控室通过一台图像处理器进行整体画面拼接显示以及音视频信号切换矩阵来组成液晶拼接显示系统，给用户提供高档次的图像显示服务。

该大屏幕液晶显示系统主要由液晶显示子系统和显示控制子系统组成，可将用户有关应用系统的图文信息显示在大屏幕上，实现控制、调度、指挥、监控的现代化。