翟家骥：无人值守是“智慧水厂”的成熟阶段

　　分析测试百科网讯 当前，以物联网、移动互联网、智能技术为代表的新一代技术正在引领第三次信息技术革命，信息技术正在与城市基础设施相融合、与城市的管理运行系统相融合、与市民的生活和企业的运行相融合，创造出新的城市管理形态。

　　自2013年8月，住房城乡建设部确定了103个城市为国家级智慧城市试点以来，智慧交通、智慧医疗、智慧社区、智慧政务、智慧水务等正在成为引领行业发展的新举措。

　　据北京城市排水集团翟家骥高工介绍，“智慧”在水务方面，现在只是处于概念阶段，且概念宽泛，没有严格定义，没有具体标准，因此，各种冠以“智慧”的解决方案众多。

　　2017年11月7日，第十届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会（CIOAE2017）在京开幕。会议第二日，翟家骥带来了“智慧引领 融合创新 ‘智慧水厂’”的报告，为大家详细介绍了智慧水厂的思想、演化、设计等内容。

　　北京城市排水集团有限责任公司水质检测中心 翟家骥高级工程师

国外：水务管理 “智慧化”宗旨不尽相同

　　美国：侧重于“智能”，强调“自动化、交互性、智能化”

　　据翟家骥介绍，2015年北京排水集团赴美国考察。“2015年10月集团赴美国培训团组考察报告”中指出，美国水厂自动化运行程度高：

• 水厂自控系统可以远程登录监视和控制，节省水厂值班和巡视人员工作强度。

• 水质在线仪表安装较多，在工艺环节的进水、中间过程和出水均安有流量、DO、氨氮、硝酸盐等仪表，根据在线水质变化通过PLC直接进行自动控制。

• 水厂人员可以在异地远程对水厂进行控制，实现无人值守。

　　“2015年10月集团赴美国培训团组考察报告”中指出，Regional San水厂设备管理系统有以下几个特点：

　　一是在系统应用上，设备基础信息、台账内容与设备实际参数完全一致。

　　二是设备维护内容里对重要的转动设备有定期的状态监测记录，从而指导和调整设备维修和维护，并形成初步的预防性维修和维护体系。

　　三是在维修模块中，可以点击相应设备的维修菜单，可以生成设备状态趋势分析图，历史维护和维修情况列表，再下一级还可以查询到维护部位、操作人员以及维修的详实记录，包括维修成本。

　　美国在水务管理方面特点是：健全的水务管理体制，行政区域管理与流域管理相结合，完善的法律调控体系，高度重视水资源的节约与保护。

　　2009年5月，由一个名为水创新联盟的私人组织创建的基金会率先提出“智能水网倡议”。该概念的初始发展阶段，引领者群体主要是由包括IBM、西门子、苏伊士等在内的一些涉水事务及信息化技术大型企业共同组成。IBM公司将智能水网作为其“智能地球”概念的重要组成部分，并为智能水网提出了三个关键词：自动化、交互性、智能化。

　　智能水网在美国的发展大致可分为四个主要方向：

　　基于先进的计量基础设施建立水管理系统（AMI）；

　　基于水资源管理设施和智能电网的优化能源使用方案；

　　水质和水量的联合检测平台；

　　水资源高效管理系统的构建。

　　澳大利亚：旨在解决水资源保障问题，是供水领域的理念

　　在历经2004-2007年严重水资源短缺危机后，澳大利亚初次提出了“智慧水务”的概念，随后澳大利亚发生历史上最大的旱灾，主要储水设施的储水率下降到17%，加速了智慧水务工程建设的进程，其典型案例包括SEQ智慧水务工程、维多利亚智慧水务和宽湾智慧水务工程等。

　　设计特征：水域联通、水源分区、管道化输水。

　　运行目标：

　　多元化：将气候适应性提高25%；

　　联通性：覆盖23000km2，保证饮用水无所不至；

　　安全性：安全保障25年。

国内：政策导向+行业引领

　　1、水污染防治行动计划（水十条）于2015年4月16日正式发布

　　第四条，强化科技支撑。完善环保技术评价体系，加强共享平台建设，推广示范先进适用技术；要整合现有科技资源，加强基础研究和前瞻技术研发；规范环保产业市场，加快发展环保服务业，推进先进适用技术和装备的产业化。

　　2、国家十三五信息化规划

　　2016年12月7日召开的国务院常务会议，审议通过了《“十三五”国家信息化规划》。规划明确我国将加快信息化发展，提升数据资源利用效率和产业数字化、智能化水平，对推动“中国制造2025”和“双创”带来积极影响，提高群众生活品质。

　　3、污水处理企业/水务企业本身

　　依靠原有的“人治”及“手工作业”不能满足现有的需求；

　　提升处理水质（提标改造）；

　　提高运营效益（成本收益分析）；

　　科学精细化管理作为发展的重点空间；

　　实现科学化管理、科学化调度、规范化的业务流程。

　　水务行业主流“智慧”思想

　　近年来，“智慧”理念成为水务行业实现管理能力提升的关键因素，该理念主要体现在以下方面。

　　水厂智慧化演变

　　水厂运行面临的问题有：进水水质水量分析、关键指标工艺分析、监督与考核、污泥处置、成本控制、新技术新设备应用以及技术人员素养等。

　　水厂智慧化的演变主要分为6个阶段：

　　1、工业自动化阶段

　　自动化：SCADA系统

　　2、两化融合阶段

　　自动化：SCADA系统

　　信息化：管理系统

　　3、互联网+阶段

　　自动化：SCADA系统

　　信息化：管理系统

　　互联网+：移动终端

　　4、物联网阶段

　　自动化：物联网系统

　　信息化：管理系统，离线、在线模型

　　互联网+：移动终端

　　5、智能化阶段

　　自动化：物联网系统

　　智能化：专家诊断

　　互联网+：移动终端

　　6、自我学习阶段

　　自动化：物联网系统

　　智慧化：自我学习

　　互联网+：泛在交互

　　其中，前3个阶段属于早期的水厂管理，主要依赖人工填报，系统形态中心化核心是数据管理，主要包括采集、查询、统计、展现、业务流程、IT资源物理边界清晰。后3个阶段属于智能化的成熟阶段，系统形态去中心化核心是智能交互，主要包括：数据挖掘、建立知识、复杂算法、机器学习、智能交互、IT资源云化。翟家骥指出，减少人工干预是智能化的成熟阶段。

　　水厂信息化进程经历了3个阶段：

　　1、2009年 生产数据管理系统以及水厂在线监测系统

　　特点：生产数据指标化、标准化；生产数据采集规范化；生产信息统计及时准确；水厂在线监测数据可靠。

　　2、2013年 生产调度管理系统

　　特点：生产运行情况分析；特许经营（即政府花钱购买服务）情况分析；多维度灵活查询；移动化管理。

　　3、2017年 厂网一体化管理

　　特点：厂网一体信息展现；旱季、雨中运行方案；水厂检修维护水量调配。

　　据翟家骥介绍，7.21大雨后，北京所有的管网都交给排水集团进行管理。厂网一体其中一个好处是可以实现跨区域调水。

　　水厂信息化有以下优点：

　　开展生产数据指标化、标准化工作，在线监测和生产数据统一管理，确保数据来源唯一、准确推进“两化融合”，实现生产运行远程监控，快速发现和处置生产异常。

　　辅助生产运行决策，开展运行、成本、计划、设备等各专题数据分析，提升生产精细化管控能力。

　　对厂、站等关键节点的水量、水质进行监测、分析、判断，对关键节点的闸站设备进行监控，实现流域内和流域间的水量调控，提升城市污水收集、处理系统的能力。

“智慧水厂”总体设计

　　北京排水集团水厂运行经验丰富，在国内处于领先水平。将多年运行水厂的经验、方式、方法以信息化的方式进一步固化。以“智慧”理念构建水厂运行决策支持系统。

　　智慧水厂运行支持系统

　　两大组成：专家系统、工艺参数挖掘分析系统。

　　全新方法：知识库、故障树算法、自学习算法、预测预警算法、大数据分析方法。

　　三个方向：运行管理经验查询、水质超标推、工艺参数分析。

　　智慧水厂运行支持系统，适用于水厂各级运行管理人员，提供污水处理问题解决方案，辅助提高人员运行管理水平。

　　项目实施计划

　　1、确定智慧水厂的建设目标，开展前期调研，主要包括：

　　梳理水厂工艺难点、管理难点、现有工作流程的优化空间。

　　健全完善水厂基础资料，包括水厂的基础信息、设备档案信息、特许经营协议等文档性资料进行信息化存档。

　　收集水厂运行问题资料，包括故障处置信息、应急预案等，形成知识库，为智慧工厂的知识库后台积累规则。

　　整理水厂运行的历史数据，为模型及预测做数据积累。

　　调研设备及控制层，梳理水厂现有的采集数据及厂区自动化程度，自动采集仪表覆盖度，根据建设需要确定是否新增改造仪表。

　　基于现有水厂的数据采集及存储方式、存数空间、数据交换对接方式等，按照系统需要进行生产数据标准化。

　　调研厂区的网络通信能力，包括现有的覆盖能力，传输能力，在符合工控系统网络安全要求的前提下，确定组网方式。

　　2、确定智慧水厂的信息化建设方式，主要包括：

　　调研现有工作问题，确定信息化要解决的问题。

　　调研未来工作目标，确定建设总体规模，合理划分项目建设期。

　　确定系统安全防护框架、网络架构、通讯规约、数据库类型、软件架构、部署方式、开发语言等。

　　组织项目采购、实施，确保系统建设满足进度要求。

　　调研现有集团内部用户对已上线的生产管理系统使用问题并调整现状生产系统业务应用，数据存储方式，协调跨部门系统的应用协同。