智慧水務(wù)：自動(dòng)化、互聯(lián)化、工業(yè)化
城市生活污水含有大量污染物，若不加處理或處理程度不足而排入江水河流，會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化及毒性積累，危害人體健康，甚至阻礙城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
當(dāng)今污水具有高濁度高濃度的特點(diǎn)，我國多年來傳統(tǒng)的“一級(jí)處理”及“二級(jí)處理”水處理工藝以及設(shè)備不能滿足要求，處理后的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，因此城市污水處理設(shè)備、工藝、管理系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息互聯(lián)化和智能工業(yè)化管理已刻不容緩。
本文結(jié)合城市污水處理設(shè)備及工藝，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧水務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用。
智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)
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智慧水務(wù)建設(shè)的難點(diǎn)
城市生活設(shè)施所產(chǎn)生的廢水是城市生活污水的主要來源，不同的生活設(shè)施所產(chǎn)生的污染物的成分也大相徑庭，其污染負(fù)荷和季節(jié)性變化也都很難把握，而且各個(gè)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同以及人文因素使得污水處理難度增加，因此智慧水務(wù)系統(tǒng)管理污水的建設(shè)十分必要。
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智慧水務(wù)建設(shè)的要求
智慧水務(wù)體系建設(shè)，主要基于智慧水務(wù)數(shù)據(jù)資源建設(shè)要求，數(shù)據(jù)主要包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)，其中污水處理廠和泵站的生產(chǎn)指標(biāo)及生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，信息采集，智能預(yù)警尤為關(guān)鍵。
對(duì)于生產(chǎn)指標(biāo)主要有以下要求：進(jìn)出水水量檢測(cè)；進(jìn)出水水污染物檢測(cè)，對(duì)進(jìn)出廠污水中的固體懸浮物、有機(jī)物、含氮化合物、磷酸鹽、鉀鈉及重金屬離子、菌類生物群等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)采集及智能預(yù)警；集水井水位的監(jiān)控。
生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)主要有以下要求：采用檢測(cè)儀、傳感器等儀表儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類閥門、壓變、溫度、流量的開關(guān)量和模擬量，并且在監(jiān)控中心顯示其檢測(cè)值。
智慧水務(wù)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能采集終端、水質(zhì)檢測(cè)傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、智能水表等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，采用可視化的方式有機(jī)整合水務(wù)管理部門與供排水設(shè)施，并通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)將采集到的海量水務(wù)信息進(jìn)行分析與處理，建立水務(wù)數(shù)學(xué)模型并做出相應(yīng)的處理結(jié)果輔助決策建議，實(shí)現(xiàn)從水源地到水龍頭，水龍頭再到排污口全閉環(huán)管理流程，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)的智慧管理。
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智慧水務(wù)處理城市污水實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使城市生活污水運(yùn)營系統(tǒng)更加智能化、生產(chǎn)更加高效化、管理更加方便化、決策更加科學(xué)化、服務(wù)更加周到化，從而實(shí)現(xiàn)污水建設(shè)的智慧化。
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智慧水務(wù)處理城市污水實(shí)現(xiàn)構(gòu)架
從物理方面理解，智慧水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)的組成部分主要是污水處理廠內(nèi)的檢測(cè)和控制設(shè)備、基于云計(jì)算的監(jiān)控中心平臺(tái)和使用終端，三者間又分別通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)而關(guān)聯(lián)，監(jiān)控中心能夠檢測(cè)并控制城市內(nèi)所有污水處理廠，從而形成一套基于物聯(lián)網(wǎng)的完整的智慧污水處理系統(tǒng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)三層結(jié)構(gòu)(應(yīng)用層，傳輸層，傳感層)原則，建立智慧水務(wù)系統(tǒng)，實(shí)行遠(yuǎn)程集中管理，進(jìn)行“智慧治水”。
傳感層通過傳感器完成對(duì)城市各個(gè)地區(qū)污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)進(jìn)出水量進(jìn)行檢測(cè)，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集；通過環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)，將相關(guān)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心，并接受和執(zhí)行監(jiān)控中心傳回來的指令，從而實(shí)現(xiàn)污水處理廠數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理和其無人值守，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的提前預(yù)警；同時(shí)對(duì)水廠系統(tǒng)中的水表讀數(shù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，把收集到各種物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的開關(guān)量或模擬量，使其具備傳輸中心集體處理的基礎(chǔ)，該層作為最為龐大的一層，也是基礎(chǔ)的一層，具有典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特征。
傳輸層在基礎(chǔ)信息采集完成之后，需要傳輸采集信息，可采用4G網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸?shù)綉?yīng)用平臺(tái)層。
應(yīng)用平臺(tái)層將接收到數(shù)據(jù)，設(shè)定運(yùn)行數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)，以圖形界面提高直觀比較；水質(zhì)數(shù)據(jù)與運(yùn)行模式和原污水變化的交叉分析。該層具有兩種處理模式：
一種是定時(shí)接受來自污水處理廠測(cè)控系統(tǒng)上傳的環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)，并交給平臺(tái)分析和決策，根據(jù)檢測(cè)參數(shù)和節(jié)能智能模型通過互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)智能管理。
另一種是通過短信等通信方式來告知管理員，管理員可以根據(jù)查看視圖診斷和定位故障，依靠系統(tǒng)自動(dòng)給予的決策和處理方式，進(jìn)而操作來修復(fù)故障，所有工單根據(jù)規(guī)范記錄備案。這里要說明云監(jiān)控中心平臺(tái)同時(shí)也是管理人員的操縱平臺(tái)，可以給污水處理廠的處理設(shè)備發(fā)送控制指令，并且該平臺(tái)還能檢測(cè)故障并及時(shí)修理，最終可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化管理的目的。
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設(shè)計(jì)特點(diǎn)
與傳統(tǒng)城市生活污水處理相比，智慧污水處理能夠根據(jù)當(dāng)前的城市排水情況實(shí)時(shí)提供相應(yīng)的對(duì)策，并能預(yù)測(cè)將來可能發(fā)生的一些狀況并制定相對(duì)應(yīng)的策略。
根據(jù)所獲取的污水排放數(shù)據(jù)、管網(wǎng)輸送的參數(shù)、泵站和污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)三者之間的協(xié)調(diào)和控制，從而達(dá)到污水處理最優(yōu)化的效果。
智慧水務(wù)在城市污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要具有以下的特點(diǎn)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智慧排水系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘信潘艿涝O(shè)施實(shí)施智能監(jiān)控，有效減少了生活污水對(duì)大自然污水的二次污染。動(dòng)態(tài)調(diào)控，根據(jù)所獲取的污水排放數(shù)據(jù)、管網(wǎng)輸送的參數(shù)、泵站和污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)三者之間的協(xié)調(diào)和控制。及時(shí)預(yù)警并排障，利用智能網(wǎng)絡(luò)對(duì)破舊，老化以及出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行有效控制并排查和解決問題。
該系統(tǒng)功能全，智能化程度高，整合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)等新一代技術(shù)，融合了“智慧污水”的概念，實(shí)現(xiàn)了高度智能化、網(wǎng)絡(luò)化的智慧安全污水處理方案。提供直觀圖形并提供智能化的工作協(xié)助。全網(wǎng)運(yùn)行、全網(wǎng)監(jiān)控，系統(tǒng)通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的污水處理廠設(shè)備的性能、故障實(shí)時(shí)監(jiān)控。
管理人員能夠通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，使用手機(jī)和PC設(shè)備，隨時(shí)隨地的了解系統(tǒng)設(shè)備及污水處理情況，其中包括性能、負(fù)載、故障等情況。提供一站式的監(jiān)控、管理、修復(fù)處理，減少人工，將監(jiān)控、運(yùn)維功能都納入到本系統(tǒng)中來，實(shí)現(xiàn)一站式服務(wù)，大幅度提升污水處理效率，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化的管理模式。
智慧水務(wù)在城市生活污水處理應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
集團(tuán)的管理由于“智慧水務(wù)”理念的引導(dǎo)而發(fā)生了重大變革，它通過大數(shù)據(jù)的采集以及傳輸?shù)葘?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行，并采用可視化等方式來整合水務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)施，形成基于物聯(lián)網(wǎng)的水務(wù)系統(tǒng)。
水務(wù)集團(tuán)采用數(shù)字化管理平臺(tái)將大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和處理，在每個(gè)污水處理廠和泵站安裝數(shù)據(jù)采集裝置，將系統(tǒng)中生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至總部，統(tǒng)一存儲(chǔ)，集中應(yīng)用。
系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能分析各個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類和預(yù)警，當(dāng)存在問題時(shí)能隨時(shí)隨地的通知相關(guān)工作人員，并對(duì)其提供輔助和建議，以精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式來管理水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)營，使其數(shù)字化，現(xiàn)代化，智能化，從而形成“智慧”化管理。
國內(nèi)某省已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智慧水務(wù)的建設(shè)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立了“感知太湖，智慧水利”系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知系統(tǒng)，可以對(duì)太湖水量、水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；其中重點(diǎn)是對(duì)于近岸打撈點(diǎn)的實(shí)時(shí)感知；進(jìn)行全程定位、跟蹤和監(jiān)控。構(gòu)建雙向可控的車船資源與人力的網(wǎng)絡(luò)化信息交互與調(diào)度系統(tǒng)，主要包括藍(lán)藻打撈船、藍(lán)藻運(yùn)輸車的智能調(diào)控以及水利工作人員與智慧水利信息處理中心的信息溝通。
形成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代信息資源管理中心，使其智能化管理。對(duì)藍(lán)藻打撈、運(yùn)輸、處理、再利用過程的數(shù)據(jù)集中管理；結(jié)合可視化的動(dòng)態(tài)界面；智能化處理藍(lán)藻的湖泛?jiǎn)栴}，提高效率。
來源：環(huán)境工程
