引言
水處理系統(tǒng)作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施,2012年《關(guān)于開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》附件2:國(guó)家智慧城市(區(qū)、鎮(zhèn))試點(diǎn)指標(biāo)體系(試行)對(duì)供水系統(tǒng)提出明確的指標(biāo)(見表1),2014年8月,國(guó)家發(fā)改委、工信部、科技部、公安部、財(cái)政部、國(guó)土部、住建部、交通部等八部委印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》中,要求大幅提升電力、燃?xì)?、交通、水?wù)、物流等公用基礎(chǔ)設(shè)施的智能化水平。
無(wú)論是國(guó)家政策還是地方政策、規(guī)劃,水務(wù)都是不可或缺的重要一環(huán),但是,這些政策、措施仍然是處于規(guī)劃層面。與城管、交通等以管理為主的行業(yè)和純制造業(yè)不同,水務(wù)行業(yè)既涉及生產(chǎn),又服務(wù)于大眾,同時(shí)還有上游保護(hù)、下游環(huán)保等職責(zé)。水廠作為具有一定政府職能的企業(yè),雖然當(dāng)前有各方面特別是很多著名企業(yè)都在努力探索,推出大量的設(shè)想、產(chǎn)品和解決方案,但要實(shí)現(xiàn)智慧城市要求下的水廠智慧化,仍然存在沒有清晰脈絡(luò),沒有形成共識(shí)的困境,需要頂層規(guī)劃,探索實(shí)現(xiàn)智慧水廠建設(shè)的路徑。
1明確智慧水廠理念目標(biāo)
建設(shè)智慧水廠的誤區(qū),是將智慧水廠等同于全自動(dòng)水廠、無(wú)人水廠。2012年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳《關(guān)于開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》明確:“智慧城市是通過(guò)綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),加強(qiáng)城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的新模式。為探索智慧城市建設(shè)、運(yùn)行、管理、服務(wù)和發(fā)展的科學(xué)方式,決定開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作”,2014年八部委印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出:“智慧城市是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù),促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式”,由此可見,智慧城市的手段是新的技術(shù),特別是信息技術(shù),目的是提高規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)能力。為滿足智慧城市的要求,作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施,智慧水廠應(yīng)該是以應(yīng)用新一代信息技術(shù)為手段,生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)度和服務(wù)等全方位、全過(guò)程各環(huán)節(jié)高度信息互通、反應(yīng)快捷、管理有序的高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適水廠。
2構(gòu)建智慧水廠框架體系
綜上所述,智慧水廠應(yīng)該由一個(gè)從生產(chǎn)到管理全面信息化、自動(dòng)化的框架系統(tǒng)組成。目前在“大眾創(chuàng)業(yè),萬(wàn)眾創(chuàng)新”的大背景下,涉及水務(wù)業(yè)務(wù)的企業(yè)都在探索水務(wù)行業(yè)的智能化、進(jìn)而智慧化,如:遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、管網(wǎng)GIS系統(tǒng)、漏損檢測(cè)系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、泵房綜合控制平臺(tái)以及機(jī)器人、視頻識(shí)別系統(tǒng)等等。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和思路,整合這些成果,我們通常會(huì)提出如圖1的框架。
該系統(tǒng)以水廠安全、可靠以及節(jié)能降耗為目標(biāo),針對(duì)目前水廠運(yùn)營(yíng)可能存在的問(wèn)題,運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和控制技術(shù),建立一系列的管理、控制系統(tǒng),加強(qiáng)水廠生產(chǎn)管理。
從工業(yè)化、電氣化到自動(dòng)化,都是通過(guò)技術(shù)的創(chuàng)新,來(lái)提高我們的生產(chǎn)力,水廠的發(fā)展也是如此,電和電動(dòng)機(jī)、水泵的發(fā)明,使給水能夠工業(yè)化、電氣化,繼電器技術(shù)產(chǎn)生了“一鍵啟動(dòng)”,PLC使“自動(dòng)化”成為可能,網(wǎng)絡(luò)成就了“中央控制”,這些發(fā)展,其共同的特點(diǎn)就是:發(fā)明新的技術(shù)-解決現(xiàn)有問(wèn)題-提高生產(chǎn)效率-推進(jìn)管理進(jìn)步,這是一種從下而上發(fā)展思路,我們可以稱之為“自動(dòng)化”思路,上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強(qiáng)調(diào)管理,智慧水廠的建設(shè)思路應(yīng)該是自上而下的思路,即:完善管理體系-利用信息技術(shù)-提高管理效率-提升生產(chǎn)水平-實(shí)現(xiàn)新的目標(biāo)。這一思路,我們可以稱之為“智慧”思路?;谀壳暗乃畯S管理制度,是長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)晶,雖然在手段上可能不夠先進(jìn),但在實(shí)踐中證明是可靠適用的。因此,建議通過(guò)分解現(xiàn)有水廠生產(chǎn)管理功能,以現(xiàn)有管理體系為依據(jù),將現(xiàn)有的管理需求分解整合為各功能模塊,這些可組合、可分期、可擴(kuò)展的模塊,應(yīng)該包含了現(xiàn)有水廠管理的各種需求,并可通過(guò)擴(kuò)展?jié)M足水廠管理的新需求。
水廠除了最重要也是自動(dòng)化最為關(guān)注的生產(chǎn)工藝外,還包括:為確保生產(chǎn)可靠運(yùn)行的人為保障工作、原材料的管理工作、設(shè)備的維護(hù)、建構(gòu)筑物的維護(hù)以及人員的管理、安全的保障等。分解、分析和完善水廠的管理體系,推薦的智慧水廠框架體系如圖2。
這些系統(tǒng)以及在此基礎(chǔ)上不斷補(bǔ)充完善,構(gòu)建了完整的水廠生產(chǎn)、管理、服務(wù)體系,通過(guò)其智慧解決方案,可以解決目前存在的管理、服務(wù)手段落后的痛點(diǎn),滿足智慧城市對(duì)水廠的管理需求。
3落實(shí)智慧水廠解決方案
針對(duì)水廠管理、服務(wù)的要求,細(xì)化各功能模塊的需求,借鑒本行業(yè)已有的經(jīng)驗(yàn)和其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn),提出需求目標(biāo),設(shè)計(jì)硬件框架、開發(fā)軟件產(chǎn)品,提出一攬子解決方案。各模塊的大致需求如下:
智慧生產(chǎn)系統(tǒng):完善水廠生產(chǎn)自動(dòng)化,建立能耗管理等系統(tǒng),盡可能減少現(xiàn)場(chǎng)人工干預(yù)的需求,在智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下,高效低耗、保質(zhì)保量完成制水任務(wù)。
智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng):利用視頻識(shí)別、機(jī)器人等新一代IT技術(shù),建立生產(chǎn)巡檢系統(tǒng)、水質(zhì)分析系統(tǒng)、應(yīng)急處理系統(tǒng)等,監(jiān)視整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置計(jì)劃外事件,達(dá)到全廠保質(zhì)、保量、安全生產(chǎn)的目標(biāo)。
智慧原料管理系統(tǒng):建立生產(chǎn)藥劑、試驗(yàn)藥劑、沙料等生產(chǎn)原材料倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)、供應(yīng)商信息系統(tǒng)、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等,根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和歷年原材料供應(yīng)采購(gòu)大數(shù)據(jù),自動(dòng)制定采購(gòu)計(jì)劃,在確保原材料安全、可靠供應(yīng)的前提下,做到少存儲(chǔ)、零存儲(chǔ)。
智慧設(shè)備維護(hù)系統(tǒng):重要設(shè)備設(shè)立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用BIM等技術(shù),建立機(jī)械、電氣、儀表、自控、試驗(yàn)等設(shè)備檔案管理系統(tǒng)、供應(yīng)商信息系統(tǒng)、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)、針對(duì)設(shè)備運(yùn)用情況,自動(dòng)制定設(shè)備維護(hù)、檢修計(jì)劃,規(guī)范維護(hù)工作。
智慧構(gòu)筑物監(jiān)測(cè)系統(tǒng):針對(duì)重要構(gòu)筑物,建立構(gòu)筑物健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)構(gòu)筑物應(yīng)力、變形、沉降等敏感參數(shù),與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較,實(shí)時(shí)評(píng)估構(gòu)筑物安全狀況。
智慧安保系統(tǒng):利用視頻及其識(shí)別、紅外線、電子圍欄等技術(shù),建立全面、立體的安保系統(tǒng),將水廠工作范圍內(nèi)的人員細(xì)化為工作、維護(hù)、清潔、檢查、考察、參觀等不同權(quán)限,通過(guò)云計(jì)算、無(wú)線覆蓋、移動(dòng)終端、人員識(shí)別、人員定位等技術(shù)手段,通過(guò)事先確定的路線和活動(dòng)范圍,規(guī)范人員的活動(dòng),并提供照明、通風(fēng)空調(diào)以及說(shuō)明、講解、應(yīng)急聯(lián)絡(luò)等服務(wù),保證生產(chǎn)安全、人員安全。
智慧辦公系統(tǒng):通過(guò)建立個(gè)人辦公、公共信息、行政事務(wù)、公文流轉(zhuǎn)、知識(shí)管理、幫助、系統(tǒng)管理等模塊,實(shí)現(xiàn)水廠人事管理、財(cái)務(wù)管理、資產(chǎn)管理、科研管理等信息化和自動(dòng)化。
智慧環(huán)境控制系統(tǒng):對(duì)全廠照明、通風(fēng)、空調(diào)等建立控制系統(tǒng),針對(duì)不同設(shè)備、不同人員的不同需求,制定精準(zhǔn)的控制策略,通過(guò)與其他系統(tǒng)的配合,在滿足人員的舒適性、設(shè)備的安全性等前提下,達(dá)到節(jié)能、減排、減少污染的目的。
智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng):針對(duì)水廠綠化多的特點(diǎn),設(shè)置自動(dòng)澆灌系統(tǒng)、植物管理系統(tǒng),通過(guò)氣象信息以及水廠植物檔案信息,自動(dòng)澆灌,并提供養(yǎng)護(hù)計(jì)劃,適時(shí)安排施肥、修剪等養(yǎng)護(hù)工作。
隨著水廠智慧化建設(shè)的發(fā)展,水廠的管理工作也會(huì)不斷地發(fā)展和調(diào)整,同時(shí),水廠的管理工作繁復(fù)而細(xì)碎,顯然以水廠為單位的建設(shè)必然帶來(lái)軟硬件的大量投入和重復(fù)建設(shè)。而云技術(shù)能夠很好地解決這一問(wèn)題,我們應(yīng)該充分利用云技術(shù)的IaaS(Infrastructure as a Service,基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(Platform as a Service,平臺(tái)即服務(wù))和SaaS(Software as a Service,軟件即服務(wù))三大服務(wù)模式,根據(jù)水廠智慧化建設(shè)計(jì)劃,通過(guò)在先期建設(shè)的水廠建立“水廠云”并逐步擴(kuò)展為“水務(wù)云”的技術(shù)路線,以及利用公用云等方法,從而達(dá)到硬件共享、軟件共享、數(shù)據(jù)共享和信息共享,提高設(shè)施的利用率,降低軟硬件費(fèi)用和開發(fā)費(fèi)用。同時(shí),新增的管理系統(tǒng)也可以很方便地在“云端”進(jìn)行開發(fā)而不需要增加終端設(shè)備。
4建設(shè)智慧水廠示范工程
智慧城市的建設(shè),涉及到城市的方方面面,工程龐大,《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》為此提出來(lái):“以人為本,務(wù)實(shí)推進(jìn);因地制宜,科學(xué)有序;市場(chǎng)為主,協(xié)同創(chuàng)新;可管可控,確保安全”等原則,并強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)”。
同樣,智慧水廠的重點(diǎn)在于管理和服務(wù)的信息化,雖然在長(zhǎng)期的實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗(yàn),但仍然需要大量的軟硬件開發(fā),因此,智慧水廠的建設(shè),需要盡快建設(shè)示范工程,在做好頂層設(shè)計(jì)的前提下,針對(duì)這些管理需求,有序推進(jìn),逐步實(shí)施,為全面推廣智慧水廠乃至智慧水務(wù),提供經(jīng)驗(yàn),為建設(shè)完善一套可復(fù)制、可推廣的智慧水廠管理體系,提供實(shí)踐基地。
5結(jié)語(yǔ)
智慧水廠的建設(shè),應(yīng)該打破以往的思路,自上而下,做好頂層設(shè)計(jì),站在智慧城市的高度,利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新的信息技術(shù)和思路,將水廠的管理、服務(wù)工作全面的智慧化,通過(guò)提升管理、服務(wù)的能效來(lái)保證水廠的安全、可靠、綠色。
來(lái)源:給水排水 作者:陸繼誠(chéng)
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