遮天,欢乐颂,殿上欢

1 傳統(tǒng)水廠的現(xiàn)狀與問題

近年來城鎮(zhèn)化速度的加快，推動了城鄉(xiāng)及邊遠地區(qū)的供水需求不斷提升，對水務企業(yè)管理的標準也在不斷提高。但這種大的發(fā)展環(huán)境很容易導致城鎮(zhèn)水廠產能不足，并且由于如下的局限性，已無法滿足水務企業(yè)智慧化管理的發(fā)展需求：

1. 傳統(tǒng)水廠建設周期長，成本高，占地面積大，且不可移動；

2. 傳統(tǒng)水廠自動化程度較低，加藥等核心環(huán)節(jié)過分依賴人工經驗；

3. 被動處理水源水質突發(fā)污染，水質安全保障有風險；

4. 城鎮(zhèn)農村、邊遠山區(qū)等地水廠技術力量較薄弱，管理水平較低。

2 水廠的發(fā)展與概況

智能水廠發(fā)展大體可分為三個階段。

水廠1.0階段，以自動化控制為核心，著眼于工藝優(yōu)化以及生產效率的提升；

水廠2.0階段，以企業(yè)信息化為核心，更多地在企業(yè)資源管理、移動應用、算法應用方面進行突破；

水廠3.0階段，則是大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈的綜合應用。

目前，我國共有660多個城市，2500多個縣城和30000多個行政建制鎮(zhèn)，每個城鎮(zhèn)基本上都擁有給水排水系統(tǒng)，但大部分水務公司處在信息化2.0階段，處于向智慧水廠方向拓展的階段。再加之現(xiàn)有的智慧水廠企業(yè)規(guī)模普遍偏小，缺乏標桿性企業(yè)，行業(yè)的市場集中度較低。

3 水廠的概念與特點

為滿足新一代現(xiàn)代化水廠的運營需求，實現(xiàn)水廠過程管理的精細化、智能化，提高處理工藝的穩(wěn)定性和可靠性、降低能耗藥耗、減少水廠人員配備。

智慧水廠概括來說就是通過采用先進的管理思維和技術手段，提供一套應用于水廠的智能化控制、物聯(lián)網接入采集、一體化中央監(jiān)控、移動化管控平臺、大數(shù)據(jù)分析和科學化決策于一體的自動化、智能化、智能化水廠整體解決方案，實現(xiàn)水廠的少人/無人化生產運營管理。

4 水廠的概念與特點

智慧水廠可以通過先進的技術手段給企業(yè)帶來顯而易見的收益，這些收益包括：企業(yè)生產運維成本的降低，設備系統(tǒng)可靠性的提高，節(jié)能降耗，降低水廠運營人工成本，最重要的是智能水廠提高了企業(yè)管理層級和管理能力。概括的說，智能水廠有以下五個方面的主要特點：

1.全面的信息感知：通過信息收集的全面性、信息處理的快速性，可以全面地把握水廠全局的信息狀況。

2.主動的服務體驗：依靠先進的技術進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時作出合理的方案，及時處理問題。

3.多元化的設備控制：依靠物聯(lián)網云技術，水廠由現(xiàn)場控制向物聯(lián)化遠程控制發(fā)展，可以分為就地控制體系、遠程控制體系、中心遠程移動化控制體系，實現(xiàn)工業(yè)過程控制的多遠化。

4.科學化的決策：基于數(shù)據(jù)云，依靠智能仿真、智能診斷、智能預報、智能調度、智能控制和智能服務于一體，對水廠運營做出科學的決策。

5.及時的應對策略：對突發(fā)的事件，基于智能化的監(jiān)測、科學合理的決策，處理工作更加及時、可行。

1 智慧水廠總體設計思路

（1）構建高可靠、自動化、智能化的水廠控制系統(tǒng)；

實現(xiàn)高可靠、自動化、智能化控制系統(tǒng)運行是實現(xiàn)“少/無人值守”的基礎。

（2）構建基于工業(yè)物聯(lián)網的統(tǒng)一設備接入與采集平臺；

通過物聯(lián)網技術將廠站的儀表、設備進行按需入網，網絡冗余設計保障現(xiàn)場設備在故障或惡劣環(huán)境下可靠穩(wěn)定運行。

（3）構建精細化、規(guī)范化、科學化巡檢管理模式；

建設規(guī)范、科學、有效的巡檢機制，對巡檢養(yǎng)護記錄進行綜合管理，能及時預防生產事故的發(fā)生，為自來水處理設施與設備的養(yǎng)護和維修提供依據(jù)，并且人員工作成果將作為企業(yè)對人員績效考核參考標準。

（4）構建設備全生命周期運維體系；

通過構建設備全生命周期運維體系，尤其對于區(qū)域式多廠設備的維修與養(yǎng)護管理業(yè)務，可以采用協(xié)調作業(yè)團隊，統(tǒng)一調度，實現(xiàn)人力及物力的資源共享，使設備運維管理體系得到優(yōu)化整合。

2 智慧水廠總體構架設計

平臺層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各自來水廠、泵站的生產運行數(shù)據(jù)，通過深入挖掘各類數(shù)據(jù)間的關系，合理利用數(shù)據(jù)，建立基于物聯(lián)網的水廠綜合運營管理應用體系。

基于物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)等核心技術，構建水廠生產管控一體化平臺，建立平臺支撐體系。實現(xiàn)對集團/廠的關鍵生產指標數(shù)據(jù)及設備運行參數(shù)的采集，實時傳輸?shù)焦芾碇行姆掌?，并對?shù)據(jù)進行存儲、維護、管理，且提供給各應用系統(tǒng)使用。

利用先進的5G網絡技術、邊緣云計算技術與互聯(lián)網融合，建立網絡層體系，兼容多種網絡方案，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>

感知層設備主要包括各水廠的在線儀器儀表、生產設備、控制系統(tǒng)等，是物聯(lián)網技術構架的基礎，感知層的建設是利用各廠控制系統(tǒng)，通過強大的數(shù)據(jù)協(xié)議轉換功能，在不影響各水廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協(xié)議的轉換，實現(xiàn)自動采集各種PLC和驅動器的生產運行數(shù)據(jù)，并建立與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數(shù)據(jù)通訊，最終形成完善的感知層體系。

3 智慧水廠網絡構架

（1）辦公網絡：用于辦公用計算機的組網，連接財務部門、化驗室、技術部門等。

（2）工控網絡：用于連結與生產過程相關的監(jiān)控軟件、PLC、生產設備、設備維護管理等智能工廠軟件，支持智能工廠生產過程的運轉。

（3）安防網絡：用于支撐數(shù)字化視頻監(jiān)控、電子圍攔和門禁等安防系統(tǒng)的運行。

（4）巡檢網絡：為支撐移動巡檢工作的開展而設置。

4 智慧水廠功能需求分析

（1）需要建立生產運行監(jiān)控服務實現(xiàn)對水廠數(shù)據(jù)進行遠程集中化的水廠運行綜合管理。各級管理人員可通過系統(tǒng)能夠及時、準確、全面、直觀的了解和掌握生產狀況。

（2）需要提供一套科學的應急預案或專家知識庫自動應對各種常見突發(fā)情況。比如當工藝出現(xiàn)問題時，工藝人員第一時間可以根據(jù)知識庫專家建議自動給出備選處理預案，采取科學的應對策略，將事故風險降到最低。

（3）需要借助云計算與時空數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，對海量數(shù)據(jù)進行深度挖掘、數(shù)據(jù)分析，對基礎數(shù)據(jù)進行二次加工。發(fā)揮數(shù)據(jù)背后價值。如KPI指標、設備故障診斷、預防性維護、決策支持等，提升企業(yè)科技實力。

（4）需要一套設備全生命周期運維體系，實現(xiàn)經濟生產工藝調整與持續(xù)監(jiān)測、工單運維管理、安全生產隱患排查等需求。借助移動互聯(lián)網使其具備實時可看、可查、可管的能力，制定、派發(fā)生產、巡檢、安全等管控計劃工單，并對工單的執(zhí)行情況實時跟蹤，提升生產經濟運行管控水平，同時保障了生產安全。

（5）需要結合全廠內人員組織結構情況，建立一套科學、高效的辦公流程方式，降低人員日常工作的勞動負荷同時，能夠為各級領導提供更為科學有效的監(jiān)管考核手段。比如值班、巡檢、維養(yǎng)工作。

5 智慧水廠網絡構架

交互層：系統(tǒng)為用戶提供多渠道的展現(xiàn)方式，可使用web網站、移動終端訪問本系統(tǒng)等。

應用層：提供用于用戶使用的系統(tǒng)服務單元，包括信息門戶、設備管理、巡檢管理、缺陷管理、維修管理、養(yǎng)護管理和基礎管理等功能。

平臺層：主要實現(xiàn)各引擎服務之間的對象計算傳遞，以及統(tǒng)一的用戶管理、權限管理、系統(tǒng)監(jiān)控服務和一些平臺基礎模塊，包括采集、計算、數(shù)據(jù)庫、授權管理、服務管理等。

數(shù)據(jù)層：主要實現(xiàn)水廠各子系統(tǒng)生產數(shù)據(jù)的采集、接入和處理，從網關或數(shù)據(jù)庫接入數(shù)據(jù)并存儲和處理，保持數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

基礎設施層：為上層應用系統(tǒng)服務，提供系統(tǒng)平臺運行的基礎環(huán)境，保證系統(tǒng)能穩(wěn)定、安全、高效的運行，主要包括網關系統(tǒng)、硬件基礎設施（服務器、存儲器、網絡等）。

1 智慧水廠智能化--運行駕駛艙

運行駕駛艙為各級生產運營管理層人員提供統(tǒng)一的各功能模塊管理入口，在駕駛艙頁面上通過對全廠績效及各項指標數(shù)據(jù)進行圖形化顯示，為管理層對全廠運營績效評估、輔助決策提供科學有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在運行駕駛艙首頁顯著位置設置生產運行重要事件提醒圖標，顯示當前水廠運行的事件統(tǒng)計總覽，包括關注的KPI指標變化情況、實時運行告警情況，用戶可以通過點擊統(tǒng)計圖標進行相關詳細信息的查詢。

2 智慧水廠智能化--KPI統(tǒng)計和分析模塊

建立水廠運行關鍵績效指標評估機制，從管理質量、能耗分析、設備運行效率、運行工藝參數(shù)等多個方面定期對水廠的運行管理狀況進行綜合性評定。

以多維度統(tǒng)計圖表的方式展現(xiàn)績效結果，識別水廠運行管理薄弱環(huán)節(jié)，為水廠運行管理優(yōu)化提供豐富的數(shù)據(jù)展示企業(yè)門戶和決策支持，使得管理者的決策更加綜合、合理、可行，形成智能化、科學化決策，為全廠可視化、精細化、智能化運營提供數(shù)據(jù)依據(jù)和強有力的支撐。

展現(xiàn)形式可通過柱狀、餅圖、雷達、儀表、地圖等方式進行表現(xiàn)，同時支持大屏輸出展示。

1. 水處理量情況：實時、日、月水處理量，數(shù)據(jù)鉆取二級子目錄水處理量。

2. 工藝水質情況：工藝水質數(shù)據(jù)實時展示，可點擊進入看統(tǒng)計圖表，且可有時間區(qū)段選擇。

3. 設備管理情況：設備完好率等以及每月產生工單量，可點擊進入詳細信息查詢展示。

4. 生產安全指標：展示實時報警數(shù)據(jù)，要求可點擊進入可查看報警記錄詳情。

5. 效率指標：電耗、配水單耗、藥耗、自用水率、工單完成率等：展示實時數(shù)據(jù)，可點擊進入看統(tǒng)計圖表，且可以有時間區(qū)段選擇。

3 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--運行監(jiān)控

運行監(jiān)控中心可對水廠的所有重點設備設施，工藝段運行過程中的各個環(huán)節(jié)節(jié)點進行集中監(jiān)視，真實反映運行情況?？赏ㄟ^系統(tǒng)對各個重要運行環(huán)節(jié)的集中監(jiān)視，包括視頻監(jiān)視，讓各級管理人員能夠及時、準確、全面、直觀的了解和掌握設備設施的運行狀況。應急情況下，通過加密的控制指令，可實現(xiàn)水廠重要設備的遠程控制。

4 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)，使用戶遠程實時瀏覽、遠程存儲、遠程回放等，可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)權限、設備、報警、帶寬、預覽、錄像的全面和專業(yè)的管理。

在系統(tǒng)中可依據(jù)水廠工藝段進行分類實時視頻瀏覽。比如用戶可選取查看進水泵房的所有相關視頻。

5 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--報警檢測

為提高對設備設施運行異常的有效監(jiān)測，系統(tǒng)提供實時的報警體系，系統(tǒng)可以為水廠水質超標，工藝段運行異常的有效監(jiān)測，系統(tǒng)提供實時的報警體系。當數(shù)據(jù)越限時，系統(tǒng)會發(fā)出報警信息，提示用戶及相關人員及時處置，實現(xiàn)智能預警報警：

報警設置：用戶可以根據(jù)現(xiàn)場的情況，自己設定報警規(guī)則，報警接受人和接受方式。

報警統(tǒng)計：系統(tǒng)可以根據(jù)工藝段，設備等的報警情況進行統(tǒng)計和智能報警綜合分析，為管理決策提供支持。

6 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--數(shù)據(jù)分析

運行數(shù)據(jù)分析不僅可以展示各監(jiān)控測點的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，也可將歷史數(shù)據(jù)以曲線、餅狀圖、柱狀圖等多種形式進行展示，同時也可選擇展示的時間段、時間間隔等，具體實現(xiàn)功能和描述如下：

對任意時段之間的數(shù)據(jù)進行同比和環(huán)比。

支持曲線圖的導出，可導出jpg格式圖片，并支持打印PDF格式的數(shù)據(jù)文件。

……

7 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--業(yè)務報表

系統(tǒng)可以給客戶提供用于數(shù)據(jù)挖掘和分析用的業(yè)務報表，集成了專業(yè)的數(shù)據(jù)分析和報表的集成方案，系統(tǒng)具有自動產生所有的運行報表的功能，報表的數(shù)據(jù)來源可以基于原始數(shù)據(jù)生成，也可以基于自動優(yōu)化后的數(shù)據(jù)生成，或者二者的混合，該報表系統(tǒng)面向用戶的數(shù)據(jù)分析與處理，全面解決設備設施運行數(shù)據(jù)處理與采集、報表展現(xiàn)、自定義分析和權限管理的需求。

1，自動生成

2，數(shù)據(jù)核對和補錄

3，日、月、年報表

4，保存、打印、導出

8 智慧水廠運行監(jiān)控與管理--數(shù)據(jù)管理

平臺提供數(shù)據(jù)填報界面，可將部分無法自動采集數(shù)據(jù)（如水質化驗數(shù)據(jù)等），通過人工填報的方式采集報送到平臺數(shù)據(jù)中心，人工填報的數(shù)據(jù)進入平臺后跟自控數(shù)據(jù)一樣可以用于統(tǒng)計和報表。

水質化驗數(shù)據(jù)

電耗數(shù)據(jù)

藥耗數(shù)據(jù)

9 智慧水廠設備管理

分類管理所有生產設備，統(tǒng)計設備運行時間，分析設備健康狀況；設備臺賬管理，對設備的文字、卡片、圖紙等各類資料進行收集、分類管理；檢修保養(yǎng)管理，對鄰近的檢修、潤滑計劃進行提醒；支持設備維修記錄、檢修保養(yǎng)記錄查詢。

設備臺賬管理

潤滑臺賬管理

設備檢修管理

工單管理

設備庫存管理

設備分析

10 智慧水廠設備管理--設備臺賬

1，設備臺賬管理

2，潤滑臺賬管理

3，設備檢修管理

11 智慧水廠設備管理--設備消缺管理

水廠在運行過程中，針對設備運行狀態(tài)，需要建立從問題發(fā)現(xiàn)到解決一整套流程化管理模式，設備消缺管理系統(tǒng)可提供設備從問題發(fā)現(xiàn)-申報-核實-維修整個過程的全面掌控，對設備故障情況進行完整的記錄，為日后對設備品質、供應商信用等方面提供基礎的數(shù)據(jù)支持，為將來企業(yè)針對設備選型提供依據(jù)。

12 智慧水廠設備管理--設備工單管理

1，設備潤滑工單

2，設備檢修工單

3，報修工單

13 智慧水廠設備管理--設備維修管理

設備維修管理系統(tǒng)實現(xiàn)對設施維護計劃、日常巡檢、日常維護、定期檢測、特殊檢測、大中修過程管理、大修備案、報廢備案等設施維護業(yè)務，并實現(xiàn)對設施基本信息、狀態(tài)信息、維護情況等數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計分析。

14 智慧水廠設備管理--設備運維養(yǎng)護管理

建立智能化設備管理模式，為每一臺設備建立全生命周期管控臺賬，并制定設備養(yǎng)護計劃，智能提醒運維人員定期養(yǎng)護，延長設備使用壽命，并有效降低養(yǎng)護成本。通過移動端實現(xiàn)現(xiàn)場設備歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)的查詢，為現(xiàn)場操作提供參考和指導。

1，設施維護計劃

為規(guī)范公司設備維護保養(yǎng)的管理行為，確保設備的長期平穩(wěn)運行，并延長設備的使用壽命，軟件可協(xié)助制定設備維護計劃，每月嚴格按照維護計劃進行維護，落實好維護任務。

2，日常維護

主要采用移動終端對巡檢點及條目進行逐一檢查和巡視，當發(fā)現(xiàn)故障后，由維修班組人員進行維護，本功能提供日常維護工單記錄、查詢和查看。

3，定期檢測

主要是對關鍵設備，如水泵進行定期檢測，本功能提供定期檢測工單記錄、查詢和查看。

15 智慧水廠設備管理--多維數(shù)據(jù)分析

提供生產數(shù)據(jù)多維查詢與分析能力，采用數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)技術，結合水處理行業(yè)經驗，為企業(yè)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)間潛在的聯(lián)系，挖掘數(shù)據(jù)的價值，為水廠管控人員帶來決策依據(jù)。

1, 設備運行KPI展示

2, 設備分類統(tǒng)計

3, 巡檢養(yǎng)護統(tǒng)計

16 智慧水廠移動管控APP

移動管控APP提供智能水廠運營管控平臺的手機APP應用，可實現(xiàn)運營管控平臺的大部分功能。

移動管控APP需充分考慮數(shù)據(jù)傳輸加密和安全性問題，應急情況下，可實現(xiàn)“口袋中的中控室”功能，實現(xiàn)手機APP 應用，可實現(xiàn)運營管控平APP對水廠的全方面監(jiān)測，甚至控制設備。

1，實時監(jiān)測

2，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

3，運行統(tǒng)計報表

4，報警信息

……

17 智慧水廠移動巡檢系統(tǒng)

設備巡檢管理按巡檢班組生成相應日常巡檢作業(yè)計劃或根據(jù)突發(fā)事件制定應急計劃。包括制定設備巡檢任務。同時也負責制定設備巡檢路線，派發(fā)巡檢工單給指定班組人員。

巡檢管理

1, 巡檢點制定（二維碼、RFID、NFC）

2, 巡檢步驟制定

3, 巡檢路線制定

4, 巡檢計劃制定

18 智慧水廠移動巡檢系統(tǒng)

設備巡檢管理按巡檢班組生成相應日常巡檢作業(yè)計劃或根據(jù)突發(fā)事件制定應急計劃。包括制定設備巡檢任務。同時也負責制定設備巡檢路線，派發(fā)巡檢工單給指定班組人員。

移動巡檢

1, 巡檢任務管理

2, 巡檢執(zhí)行管理

3, 巡查軌跡查看

1 建立高可靠、智能化的自來水處理控制系統(tǒng)

通過對儀表設備的優(yōu)質選型、信號預處理、軟硬件及通信網絡的冗余設計，控制系統(tǒng)的閉環(huán)設計、關鍵工藝環(huán)節(jié)的智能化設計，提高設備或系統(tǒng)可靠性，減少停機時間，延長生命周期，實現(xiàn)了高可靠智能化的自來水處理控制系統(tǒng)。

2 建立廠級少/無人化廠級運營管理體系統(tǒng)

從現(xiàn)場自動化控制、工藝智能化運行、生產過程實時監(jiān)控、設備巡檢及運維管理、生產運行指數(shù)分析、數(shù)據(jù)報表分析、安全生產管理、故障預警分析、移動智能服務的角度打造管控一體化的生產運營管理平臺，在高效的人機交互模式下減少對自來水廠內人力資源的要求，實現(xiàn)了廠級少/無人化管理。

3 打造全過程、可追溯的廠級生產工藝可視化管理模式

解決公司管理遠程工藝看不了、生產指標看不了、實時現(xiàn)場看不了、生產異?？夭涣说韧袋c，使企業(yè)實現(xiàn)全過程、可追溯的遠程及移動端全廠可視化管控能力。

4 建立基于移動端的生產任務跟蹤管理機制

從根本上將生產任務從傳統(tǒng)人工驅動模式轉換到系統(tǒng)自動驅動模式，使企業(yè)制定各種任務管理計劃，結合移動端的便捷性、實時性等特點，自動將計劃任務轉換成電子工單發(fā)送給對應的負責人，同時通過移動端隨時提交圖片、視頻、音頻等形式的現(xiàn)場信息，采用全新的管理理念解決傳統(tǒng)工單下發(fā)快不了、執(zhí)行管不了、效果看不了、結果查不了的問題。

5 建立完善的設備運維管理體系

建立設備電子檔案，制定設備全生命周期的跟蹤管理機制，建立設備的運維保養(yǎng)計劃，使用戶提前預知設備的保養(yǎng)期限。同時結合移動端解決以往現(xiàn)場設備狀態(tài)無法實時可看、歷史可查、異?？蓤蟮碾y點，最終實現(xiàn)設備可靠性提高的目標。

6 建立基于大數(shù)據(jù)廠級KPI運營指數(shù)匯總分析平臺

提升廠級生產運營管理水平，基于行業(yè)大數(shù)據(jù)分析，挖掘生產指標的內在關系，實現(xiàn)廠站運營數(shù)據(jù)匯總分析，幫忙用戶全面掌控廠站的每日生產運營情況，提升精細化管理水平。