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，都是通過技術(shù)的創(chuàng)新，來提高我們的生產(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，通過云計(jì)算、無線覆蓋、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：“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，通過提升管理、服務(wù)的能效來保證水廠的安全、可靠、綠色。

來源:給水排水  作者:陸繼誠(chéng)

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