溫州市從“數(shù)字排水”到“智慧排水”的思考與實(shí)踐
摘要
隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展,城市污水處理能力及排水設(shè)施規(guī)模不斷擴(kuò)大,季節(jié)性城市抗臺(tái)防澇形勢(shì)日益嚴(yán)峻。溫州排水公司在原有“數(shù)字排水”的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身現(xiàn)狀，提出了從“數(shù)字排水”向“智慧排水”過(guò)渡和轉(zhuǎn)變的設(shè)計(jì)思想，基本實(shí)現(xiàn)了集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用為核心架構(gòu)的智慧化綜合管理平臺(tái)，在日常業(yè)務(wù)管理、信息集成共享、排水和智能防汛調(diào)度及輔助決策方面起到了重要作用，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
作者簡(jiǎn)介：鄭春華（1967- ）,男，浙江溫州人，給排水高級(jí)工程師，主要從事給排水專業(yè)設(shè)計(jì)和管理，研究方向?yàn)橹腔叟潘芾怼?/span>
“數(shù)字排水”的現(xiàn)狀
溫州排水公司于2009年成立后，為了摸清家底，讓深埋地下的排水管“看得見(jiàn)、摸得著”，在開(kāi)展市區(qū)范圍內(nèi)排水管線普查工作的同時(shí)，利用GIS、自動(dòng)化設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)，在公司的“大腦中樞”——調(diào)度中心搭建排水“數(shù)字化”管理平臺(tái)，該平臺(tái)以排水GIS系統(tǒng)、水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、泵站自動(dòng)化系統(tǒng)、路面積水監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)指揮系統(tǒng)和排水案卷處置系統(tǒng)等為主，初步形成排水“數(shù)字化”的管理平臺(tái)。
① GIS系統(tǒng)
溫州市區(qū)道路下有4245.7 km的排水管道，利用排水GIS系統(tǒng)能快速定位、查詢排水管線資料，實(shí)現(xiàn)管徑、埋深和標(biāo)高等管道屬性的“可視化”查閱。該系統(tǒng)能直觀地展現(xiàn)管線脈絡(luò)，尤其是CCTV管道機(jī)器人和管道潛望鏡的使用，使巡檢人員不用下井，就能連續(xù)、詳細(xì)地觀測(cè)管道的內(nèi)部形狀，通過(guò)視頻圖像評(píng)估管道狀態(tài)。從而為管道規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和日常維養(yǎng)提供詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
圖1 溫州排水GIS系統(tǒng)圖
② 水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
在水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，選中監(jiān)測(cè)點(diǎn)便可了解此時(shí)檢查井的水位情況。根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)中設(shè)置黃色警戒水位線、紅色危險(xiǎn)水位線，實(shí)現(xiàn)排水管線水位的實(shí)時(shí)掌握和及時(shí)預(yù)警，從而初步實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度排水設(shè)施的運(yùn)行。
③ 案卷處置系統(tǒng)
2014年經(jīng)排水案卷處置系統(tǒng)處理的案卷達(dá)17872件，目前日均處理案卷50余件，涵蓋井蓋破損、缺失、管道堵塞和路面積水等問(wèn)題，在快速解決民生問(wèn)題的同時(shí)，為日常和臺(tái)風(fēng)、暴雨天氣下排水設(shè)施的安全、暢通運(yùn)行提供保障。
④ 路面積水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
路面積水監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)市區(qū)主要鐵路、公路下穿段及低洼地段積水情況進(jìn)行全天候監(jiān)控和智能采集，一旦發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，可迅速組織總應(yīng)急能力達(dá)2.97×104 m3/h的11輛排澇泵車、49臺(tái)便攜式排水泵等防汛設(shè)備和49支260余人的防汛搶險(xiǎn)隊(duì)進(jìn)行搶險(xiǎn)；同時(shí)，主要鐵路、公路下穿段LED顯示屏幕警示來(lái)往車輛和市民，為市區(qū)安全度汛提供保障。此外，還使用災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)、溫州氣象網(wǎng)、水文網(wǎng)等收集雨情、水情信息，為指導(dǎo)排水系統(tǒng)運(yùn)行和防汛防臺(tái)預(yù)警響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支持。
⑤ 移動(dòng)指揮系統(tǒng)
移動(dòng)指揮系統(tǒng)通過(guò)單兵設(shè)備和車輛圖像采集與傳輸系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)情況傳輸?shù)杰噧?nèi)；同時(shí)在車內(nèi)構(gòu)建移動(dòng)式排水設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)視頻會(huì)商系統(tǒng)與指揮中心連線互動(dòng)，制定方案，直擊汛情現(xiàn)場(chǎng)，提高了指揮系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性和指揮決策的信息化水平，保證了在不可抗拒因素影響下指揮系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
“數(shù)字排水”的挑戰(zhàn)
1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息化程度有待提高。
2）基礎(chǔ)設(shè)施和硬件建設(shè)時(shí)間已久，現(xiàn)有機(jī)房無(wú)法滿足日益劇增的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，沒(méi)有足夠承載信息系統(tǒng)的服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
3）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)分析和資源整合能力嚴(yán)重不足。
4）在配合無(wú)人值守泵站的改造時(shí)，原有調(diào)度中心的SCADA系統(tǒng)不能滿足三級(jí)調(diào)度指揮（現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、本地自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制）的要求。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成度有限。
5）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合、共享機(jī)制不健全。
6）數(shù)據(jù)分析和決策支持能力不足。
對(duì)于信息系統(tǒng)建設(shè)成熟度的評(píng)價(jià)，一般采用五維結(jié)構(gòu)圖來(lái)表示，該圖描述了數(shù)字排水的現(xiàn)狀及其智慧排水應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)（紅色線代表數(shù)字排水，紫色線代表智慧排水）。因此，要從“數(shù)字排水”到“智慧排水”的過(guò)渡和轉(zhuǎn)變，必須從這張五維結(jié)構(gòu)圖上實(shí)現(xiàn)全面的突破和完善。
圖2 五維結(jié)構(gòu)圖
“智慧排水”的構(gòu)想
智慧排水圍繞信息采集自動(dòng)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、管理智慧化、決策科學(xué)化的目標(biāo)，主要完成以下幾方面內(nèi)容：
（1）在建立數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)信息無(wú)縫整合并實(shí)現(xiàn)全面可視化。例如：在排水綜合管理平臺(tái)上可同時(shí)查閱地理信息數(shù)據(jù)、視頻安防數(shù)據(jù)和生產(chǎn)運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，同時(shí)，還可以查閱設(shè)備運(yùn)行情況、故障情況，與該設(shè)備關(guān)聯(lián)的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括臺(tái)賬數(shù)據(jù)、維修養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，工單數(shù)據(jù)等。
（2）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握全市排水管網(wǎng)、泵站、污水處理廠的運(yùn)行情況，迅速有效地發(fā)揮調(diào)度中心的指揮作用，排水泵站正在實(shí)施“無(wú)人值守”改造，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，為保障城市道路通暢，排水管網(wǎng)正常運(yùn)行等方面提供了強(qiáng)有力的輔助決策作用。
（3）圍繞排水行業(yè)的不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域，運(yùn)用建模仿真技術(shù)，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)模擬來(lái)獲得相應(yīng)的決策調(diào)度方案，從而具備決策支持能力，實(shí)現(xiàn)防汛調(diào)度、汛情或排放預(yù)警、工藝優(yōu)化等目的，完成從數(shù)字排水向智慧排水的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型。
（4）結(jié)合最新的“移動(dòng)和互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)智慧排水管控“盡在掌握”，可以將整個(gè)調(diào)度中心和日常業(yè)務(wù)管理的各種應(yīng)用通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)。
智慧排水的設(shè)計(jì)與實(shí)施
智慧排水的總體框架
智慧排水總體框架包括基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和人機(jī)交互層四層結(jié)構(gòu)。
圖3 智慧排水系統(tǒng)總體框架
（1）硬件基礎(chǔ)平臺(tái)
硬件基礎(chǔ)平臺(tái)是智慧排水的載體，是智慧排水正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，主要包括硬件基礎(chǔ)建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)兩方面內(nèi)容，高性能的基礎(chǔ)硬件設(shè)施、暢通無(wú)阻的網(wǎng)絡(luò)通訊支撐了智慧排水的高效運(yùn)行。
（2）數(shù)據(jù)服務(wù)層
應(yīng)用集成平臺(tái)架起了智慧排水業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息共享的通道，使各業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)暢通無(wú)阻、業(yè)務(wù)流程無(wú)障礙流轉(zhuǎn)，有效提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、打破企業(yè)信息孤島，以系統(tǒng)集成技術(shù)支撐重點(diǎn)應(yīng)用平臺(tái)的建設(shè)。
（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用層
業(yè)務(wù)系統(tǒng)是智慧排水的組成部件，整個(gè)智慧排水由各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)組成，其中規(guī)劃的業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要是新建系統(tǒng)，通過(guò)新建系統(tǒng)與原有系統(tǒng)集成的方式不斷完善業(yè)務(wù)信息化的完整性，提升公司業(yè)務(wù)的綜合應(yīng)用能力。
（4）人機(jī)交互層
即是用戶使用PC或移動(dòng)終端使用和瀏覽系統(tǒng)，使用用戶包括公司排水公司、運(yùn)營(yíng)中心團(tuán)隊(duì)以及員工等。
智慧排水的系統(tǒng)功能
① 排水綜合管理平臺(tái)
排水綜合管理平臺(tái)是一套排水設(shè)施信息展示與管理平臺(tái)，采用成熟的BS系統(tǒng)架構(gòu)，以監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息展示為重心，集成視頻監(jiān)控、GIS系統(tǒng)、GPS公車管理等信息進(jìn)行集中展示，逐步實(shí)現(xiàn)全市排水管網(wǎng)、泵站、污水處理廠等排水設(shè)施資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)支持Oracle、SQL等主流數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。平臺(tái)首頁(yè)以門戶形式展示平臺(tái)logo、用戶登錄信息、報(bào)警信息、發(fā)布信息、常用鏈接等相關(guān)內(nèi)容，平臺(tái)支持溫州排水公司原有GIS系統(tǒng)接入，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄功能。
該子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)、泵站、污水處理廠等監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)狀態(tài)、歷史狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)的形象化展示和簡(jiǎn)單分析。所有監(jiān)測(cè)信息需基于GIS地圖服務(wù)上展示，并滿足虛擬全國(guó)地圖的方式和三維地圖服務(wù)的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)應(yīng)用。系統(tǒng)支持的測(cè)點(diǎn)數(shù)量沒(méi)有限制，允許根據(jù)工程的規(guī)模任意擴(kuò)展，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與設(shè)備檔案信息庫(kù)之間應(yīng)建立鏈接關(guān)系。
該系統(tǒng)包含了管網(wǎng)管理（GIS）、水位監(jiān)測(cè)（數(shù)字排水的數(shù)據(jù)整合）、井蓋監(jiān)測(cè)、氣體監(jiān)測(cè)、管網(wǎng)及河道流量監(jiān)測(cè)、閘門監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、管道沉降監(jiān)測(cè)、淤積監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合。同時(shí)，涵蓋了業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)的所有內(nèi)容，包括：污水廠及泵站的設(shè)施/設(shè)備的臺(tái)賬管理、維修養(yǎng)護(hù)管理、巡查管理、工程及安全臺(tái)賬管理、防汛監(jiān)測(cè)和管理、案卷管理（社會(huì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)等）、報(bào)表管理、模型模擬及管網(wǎng)決策等十多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了一個(gè)集成平臺(tái)上的綜合無(wú)縫管理。
② 排水生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)
排水生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)主要滿足“監(jiān)”和“控”的功能，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高，同時(shí)要配合無(wú)人值守泵站的改造，全面實(shí)現(xiàn)廠站的監(jiān)控，主要完成了28座泵站數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)泵站供電系統(tǒng)電量參數(shù)、液位（進(jìn)水池、格柵池、泵池）、出水流量、氣體、工藝運(yùn)行設(shè)備（開(kāi)停狀態(tài)、軸溫、電量參數(shù)、保護(hù)裝置、故障信息、臺(tái)時(shí)）、溫濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，根據(jù)調(diào)度需求，監(jiān)控中心人員可實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、格柵機(jī)、進(jìn)出水閘門、除臭設(shè)備、空壓機(jī)等工藝設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵性設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)圖分析、打印、導(dǎo)出等常規(guī)功能。
③ 移動(dòng)終端應(yīng)用
移動(dòng)終端的應(yīng)用提高了管理人員的日常巡檢及監(jiān)控管理能力，公司領(lǐng)導(dǎo)、管理人員在移動(dòng)終端上可以隨時(shí)、隨地查詢系統(tǒng)信息，對(duì)于公司日常業(yè)務(wù)開(kāi)展及突發(fā)性、應(yīng)急性事件的處理具有重要意義。其中包括：
a)管網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢。隨著手持移動(dòng)端用戶的移動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)定位并搜索附近的排水管網(wǎng)于地圖上顯示，方便管理人員查看。
b)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)。將排水管網(wǎng)、泵站、污水處理廠等排水設(shè)施的主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)端進(jìn)行查詢。
c)設(shè)備二維碼掃描。系統(tǒng)支持現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備條形碼掃描，自動(dòng)彈出對(duì)應(yīng)設(shè)備的檔案信息，針對(duì)權(quán)限許可用戶可提供轉(zhuǎn)存、編輯、上報(bào)等功能。
d)巡檢軌跡。系統(tǒng)自動(dòng)記錄巡檢人員的 GPS 軌跡信息， 并發(fā)送到服務(wù)器端。管理人員可以隨時(shí)查看巡檢人員的實(shí)時(shí)位置及歷史巡檢軌跡。
e)巡檢報(bào)告。手持移動(dòng)端用戶可瀏覽上報(bào)的各類報(bào)告，也可將現(xiàn)場(chǎng)照片、問(wèn)題反饋、巡檢記錄、語(yǔ)音留言等信息上傳。
f)數(shù)據(jù)報(bào)警。將各類報(bào)警信息推送到移動(dòng)終端，方便手持移動(dòng)端用戶及時(shí)掌握各種風(fēng)險(xiǎn)。
智慧排水的關(guān)鍵技術(shù)
① 大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用
該系統(tǒng)采用空間數(shù)據(jù)引擎（ArcSDE），可以輕松實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）和大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的連接訪問(wèn)，圖形、數(shù)據(jù)的顯示、查詢、編輯十分迅速。同時(shí)，工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)Historian完成了數(shù)據(jù)中心的SCADA數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)、歸檔、無(wú)損壓縮及其快速檢索和查詢，大大提高了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)的查詢效率。
② 統(tǒng)一的用戶管理認(rèn)證中心
實(shí)行統(tǒng)一的用戶管理，在分散、異構(gòu)的系統(tǒng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理的前提條件便是要實(shí)現(xiàn)用戶基本信息的歸一化，包括對(duì)不同應(yīng)用子系統(tǒng)用戶信息的格式轉(zhuǎn)換、集中存儲(chǔ)；與此同時(shí)，系統(tǒng)還提供了規(guī)范一致的注冊(cè)與認(rèn)證機(jī)制，方能保障實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄的目標(biāo)。
③ 國(guó)際化的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)可以采用國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸方式WebService來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)管數(shù)據(jù)的上行傳輸。它基于XML文檔進(jìn)行服務(wù)描述、服務(wù)請(qǐng)求和反饋結(jié)果，基于HTTP協(xié)議進(jìn)行信息傳遞易于被訪問(wèn)和返回結(jié)果，基于WSC的開(kāi)放協(xié)議，獨(dú)立于平臺(tái)和操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)操作系統(tǒng)上的互操作性，使得異構(gòu)平臺(tái)上的應(yīng)用易于集成，
④ 基于SOA的應(yīng)用系統(tǒng)集成
SOA既是一種企業(yè)架構(gòu)、又是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，比如Web Service方式。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA提倡將軟件的功能組件化，在組件之間以提供服務(wù)/消費(fèi)服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)松散耦合，以方便組件被重用。
與原有“數(shù)字排水”系統(tǒng)的整合和遷移
新建的智慧排水系統(tǒng)，將在地理信息系統(tǒng)層面保留已有GIS系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)WebService技術(shù)接口，將WebGIS的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的方式整合到新的智慧排水門戶系統(tǒng)中，同時(shí)，GIS與其他業(yè)務(wù)子系統(tǒng)都整合至同一平臺(tái)，根據(jù)公司各部門使用權(quán)限采用單點(diǎn)登錄、全局訪問(wèn)的方式，保證了系統(tǒng)的安全和全面的信息整合。
智慧排水的“智慧”在實(shí)際工作中的體現(xiàn)
①對(duì)于城市排水管網(wǎng)，通過(guò)建立相應(yīng)的管網(wǎng)模型，在水文信息、降雨和氣象信息以及城市地理信息的基礎(chǔ)上，對(duì)不同降雨強(qiáng)度下的城市內(nèi)澇、積水狀況做定量、可視化的分析，對(duì)汛情做出及時(shí)預(yù)警，并輔助水務(wù)部門做出合理的調(diào)度預(yù)案。
圖4 基于模型的防汛調(diào)度系統(tǒng)
如圖4所示，基于管網(wǎng)模型的城市防汛調(diào)度系統(tǒng)對(duì)某降雨強(qiáng)度下，城市特定區(qū)域積水情況的模擬預(yù)測(cè)，包括降雨量、區(qū)域內(nèi)的積水量、積水深度，以及在地圖上標(biāo)識(shí)積水區(qū)域的實(shí)時(shí)變化，并能結(jié)合雨量及當(dāng)?shù)赜晁谜镜膶?shí)際運(yùn)行狀況，給出合適的開(kāi)泵臺(tái)數(shù)作為應(yīng)對(duì)降雨積水的運(yùn)行方案。
②對(duì)于污水處理廠，通過(guò)建立相應(yīng)的污水處理工藝模型，模擬不同進(jìn)水或運(yùn)行工況下的出水水質(zhì)及能耗狀況，對(duì)潛在的水質(zhì)超標(biāo)做預(yù)警，并能檢驗(yàn)各種運(yùn)行方案的合理可行性，實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化。
圖5 基于在線仿真的污水廠高級(jí)優(yōu)化控制
如圖5所示，基于在線工藝模型的污水廠模型，可結(jié)合實(shí)時(shí)進(jìn)水狀況，對(duì)未來(lái)數(shù)小時(shí)內(nèi)的出水指標(biāo)、工藝指標(biāo)等做短期預(yù)測(cè)，從而提前預(yù)知不利工況，便于及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方案，提高決策能力。
③基于對(duì)污水廠的工藝和能耗仿真，結(jié)合鼓風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)信息，可推算曝氣池的曝氣量及對(duì)應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)啟數(shù)量，參照這一運(yùn)行方案可實(shí)現(xiàn)在保證出水達(dá)標(biāo)排放的前提下節(jié)約能耗，避免過(guò)量曝氣帶來(lái)的浪費(fèi)，如圖6所示。
圖6 基于模型的污水廠能耗仿真系統(tǒng)
管網(wǎng)、工藝模型的運(yùn)用使得智慧排水系統(tǒng)不再局限于對(duì)采集信息的單純展示，而是基于采集信息之上的進(jìn)一步分析、預(yù)測(cè)并提出解決方案，體現(xiàn)決策支持能力，因此顛覆了傳統(tǒng)信息技術(shù)支持下的“數(shù)字排水”的概念，使得“智慧”二字名至實(shí)歸,也基本達(dá)到了五維結(jié)構(gòu)圖中“決策支持能力”的要求。
智慧排水技術(shù)的遠(yuǎn)期拓展
隨著國(guó)家對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和人工智能等前沿技術(shù)的重視和推廣，溫州排水也在積極考慮如何應(yīng)用這些前沿技術(shù)提高企業(yè)未來(lái)的科技發(fā)展，并大膽設(shè)想了一種基于BIM和VR技術(shù)的實(shí)施設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以將與設(shè)施設(shè)備、管線等相關(guān)的所有信息與虛擬模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，用戶可以在虛擬場(chǎng)景中查看這些信息，使設(shè)施設(shè)備的管理更方便、快捷，大大提高設(shè)施設(shè)備的運(yùn)維保養(yǎng)效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施設(shè)備管理的數(shù)字化、實(shí)時(shí)化、可視化，為管理人員和設(shè)備維護(hù)人員提供一種精準(zhǔn)、高效、直觀的設(shè)施管理模式與方法。
基于IM與VR技術(shù)的設(shè)施漫游和管理架構(gòu)如圖7所示。在該備管理系統(tǒng)中，用戶可以在虛擬污水廠或泵站中漫游，根據(jù)工作需要，查看構(gòu)筑物空間、工藝設(shè)備、能源或水質(zhì)等信息，搜索查閱設(shè)施設(shè)備的全生命周期資料，維修保養(yǎng)計(jì)劃、查看設(shè)備操作手冊(cè)、觀看檢修模擬動(dòng)畫等，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程虛擬式的移動(dòng)巡檢，以“千里眼”的方式，在人員不必到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的情況下，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)并根據(jù)實(shí)際情況制定巡檢計(jì)劃。
圖7 基于BIM和VR技術(shù)的設(shè)施漫游和管理
根據(jù)發(fā)表于《中國(guó)給水排水》2017年6月第12期“溫州市從數(shù)字排水到智慧排水的思考與實(shí)踐”一文整理，作者為鄭春華、翁獻(xiàn)明、姜愷和馬曉宇
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