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              【轉載中國供水節水】“自動(dòng)化”到“智慧化”——智慧水廠(chǎng)建設的新思路
              2018-01-03 17:04:53


              水處理系統作為重要的基礎設施,2012年《關(guān)于開(kāi)展國家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》附件2:國家智慧城市(區、鎮)試點(diǎn)指標體系(試行)對供水系統提出明確的指標(見(jiàn)表1),2014年8月,國家發(fā)改委、工信部、科技部、公安部、財政部、國土部、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)展的指導意見(jiàn)》中,要求大幅提升電力、燃氣、交通、水務(wù)、物流等公用基礎設施的智能化水平。

               

              無(wú)論是國家政策還是地方政策、規劃,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、下游環(huán)保等職責。水廠(chǎng)作為具有一定政府職能的企業(yè),雖然當前有各方面特別是很多著(zhù)名企業(yè)都在努力探索,推出大量的設想、產(chǎn)品和解決方案,但要實(shí)現智慧城市要求下的水廠(chǎng)智慧化,仍然存在沒(méi)有清晰脈絡(luò ),沒(méi)有形成共識的困境,需要頂層規劃,探索實(shí)現智慧水廠(chǎng)建設的路徑。

              1明確智慧水廠(chǎng)理念目標

              建設智慧水廠(chǎng)的誤區,是將智慧水廠(chǎng)等同于全自動(dòng)水廠(chǎng)、無(wú)人水廠(chǎng)。2012年住房城鄉建設部辦公廳《關(guān)于開(kāi)展國家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》明確:“智慧城市是通過(guò)綜合運用現代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源、統籌業(yè)務(wù)應用系統,加強城市規劃、建設和管理的新模式。為探索智慧城市建設、運行、管理、服務(wù)和發(fā)展的科學(xué)方式,決定開(kāi)展國家智慧城市試點(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)展的指導意見(jiàn)》指出:“智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù),促進(jìn)城市規劃、建設、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式”,由此可見(jiàn),智慧城市的手段是新的技術(shù),特別是信息技術(shù),目的是提高規劃、建設、管理和服務(wù)能力。為滿(mǎn)足智慧城市的要求,作為城市重要基礎設施,智慧水廠(chǎng)應該是以應用新一代信息技術(shù)為手段,生產(chǎn)、運行、維護、調度和服務(wù)等全方位、全過(guò)程各環(huán)節高度信息互通、反應快捷、管理有序的高效節能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適水廠(chǎng)。

              2構建智慧水廠(chǎng)框架體系

              綜上所述,智慧水廠(chǎng)應該由一個(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:遠程抄表系統、管網(wǎng)GIS系統、漏損檢測系統、能耗管理系統、泵房綜合控制平臺以及機器人、視頻識別系統等等。根據以往的經(jīng)驗和思路,整合這些成果,我們通常會(huì )提出如圖1的框架。

               

              該系統以水廠(chǎng)安全、可靠以及節能降耗為目標,針對目前水廠(chǎng)運營(yíng)可能存在的問(wèn)題,運用先進(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,加強水廠(chǎng)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(chǎng)的發(fā)展也是如此,電和電動(dòng)機、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(chēng)之為“自動(dòng)化”思路,上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強調管理,智慧水廠(chǎng)的建設思路應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)現新的目標。這一思路,我們可以稱(chēng)之為“智慧”思路?;谀壳暗乃畯S(chǎng)管理制度,是長(cháng)期生產(chǎn)實(shí)踐的結晶,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)分解現有水廠(chǎng)生產(chǎn)管理功能,以現有管理體系為依據,將現有的管理需求分解整合為各功能模塊,這些可組合、可分期、可擴展的模塊,應該包含了現有水廠(chǎng)管理的各種需求,并可通過(guò)擴展滿(mǎn)足水廠(chǎng)管理的新需求。

              水廠(chǎng)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)可靠運行的人為保障工作、原材料的管理工作、設備的維護、建構筑物的維護以及人員的管理、安全的保障等。分解、分析和完善水廠(chǎng)的管理體系,推薦的智慧水廠(chǎng)框架體系如圖2。

               

              這些系統以及在此基礎上不斷補充完善,構建了完整的水廠(chǎng)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(mǎn)足智慧城市對水廠(chǎng)的管理需求

              3落實(shí)智慧水廠(chǎng)解決方案

              針對水廠(chǎng)管理、服務(wù)的要求,細化各功能模塊的需求,借鑒本行業(yè)已有的經(jīng)驗和其他行業(yè)的經(jīng)驗,提出需求目標,設計硬件框架、開(kāi)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:完善水廠(chǎng)生產(chǎn)自動(dòng)化,建立能耗管理等系統,盡可能減少現場(chǎng)人工干預的需求,在智慧生產(chǎn)管理系統的協(xié)調下,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:利用視頻識別、機器人等新一代IT技術(shù),建立生產(chǎn)巡檢系統、水質(zhì)分析系統、應急處理系統等,監視整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,及時(shí)發(fā)現并處置計劃外事件,達到全廠(chǎng)保質(zhì)、保量、安全生產(chǎn)的目標。

              智慧原料管理系統:建立生產(chǎn)藥劑、試驗藥劑、沙料等生產(chǎn)原材料倉儲管理系統、供應商信息系統、產(chǎn)品追溯系統等,根據生產(chǎn)計劃和歷年原材料供應采購大數據,自動(dòng)制定采購計劃,在確保原材料安全、可靠供應的前提下,做到少存儲、零存儲。

              智慧設備維護系統:重要設備設立在線(xiàn)監測系統,利用BIM等技術(shù),建立機械、電氣、儀表、自控、試驗等設備檔案管理系統、供應商信息系統、產(chǎn)品追溯系統、針對設備運用情況,自動(dòng)制定設備維護、檢修計劃,規范維護工作。

              智慧構筑物監測系統:針對重要構筑物,建立構筑物健康監測系統,監測構筑物應力、變形、沉降等敏感參數,與設計參數進(jìn)行比較,實(shí)時(shí)評估構筑物安全狀況。

              智慧安保系統:利用視頻及其識別、紅外線(xiàn)、電子圍欄等技術(shù),建立全面、立體的安保系統,將水廠(chǎng)工作范圍內的人員細化為工作、維護、清潔、檢查、考察、參觀(guān)等不同權限,通過(guò)云計算、無(wú)線(xiàn)覆蓋、移動(dòng)終端、人員識別、人員定位等技術(shù)手段,通過(guò)事先確定的路線(xiàn)和活動(dòng)范圍,規范人員的活動(dòng),并提供照明、通風(fēng)空調以及說(shuō)明、講解、應急聯(lián)絡(luò )等服務(wù),保證生產(chǎn)安全、人員安全。

              智慧辦公系統:通過(guò)建立個(gè)人辦公、公共信息、行政事務(wù)、公文流轉、知識管理、幫助、系統管理等模塊,實(shí)現水廠(chǎng)人事管理、財務(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:對全廠(chǎng)照明、通風(fēng)、空調等建立控制系統,針對不同設備、不同人員的不同需求,制定精準的控制策略,通過(guò)與其他系統的配合,在滿(mǎn)足人員的舒適性、設備的安全性等前提下,達到節能、減排、減少污染的目的。

              智慧養護系統:針對水廠(chǎng)綠化多的特點(diǎn),設置自動(dòng)澆灌系統、植物管理系統,通過(guò)氣象信息以及水廠(chǎng)植物檔案信息,自動(dòng)澆灌,并提供養護計劃,適時(shí)安排施肥、修剪等養護工作。

              隨著(zhù)水廠(chǎng)智慧化建設的發(fā)展,水廠(chǎng)的管理工作也會(huì )不斷地發(fā)展和調整,同時(shí),水廠(chǎng)的管理工作繁復而細碎,顯然以水廠(chǎng)為單位的建設必然帶來(lái)軟硬件的大量投入和重復建設。而云技術(shù)能夠很好地解決這一問(wèn)題,我們應該充分利用云技術(shù)的IaaS(Infrastructure as a Service,基礎設施即服務(wù))、PaaS(Platform as a Service,平臺即服務(wù))和SaaS(Software as a Service,軟件即服務(wù))三大服務(wù)模式,根據水廠(chǎng)智慧化建設計劃,通過(guò)在先期建設的水廠(chǎng)建立“水廠(chǎng)云”并逐步擴展為“水務(wù)云”的技術(shù)路線(xiàn),以及利用公用云等方法,從而達到硬件共享、軟件共享、數據共享和信息共享,提高設施的利用率,降低軟硬件費用和開(kāi)發(fā)費用。同時(shí),新增的管理系統也可以很方便地在“云端”進(jìn)行開(kāi)發(fā)而不需要增加終端設備。

              4建設智慧水廠(chǎng)示范工程

              智慧城市的建設,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)展的指導意見(jiàn)》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,并強調“加強頂層設計”。

              同樣,智慧水廠(chǎng)的重點(diǎn)在于管理和服務(wù)的信息化,雖然在長(cháng)期的實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗,但仍然需要大量的軟硬件開(kāi)發(fā),因此,智慧水廠(chǎng)的建設,需要盡快建設示范工程,在做好頂層設計的前提下,針對這些管理需求,有序推進(jìn),逐步實(shí)施,為全面推廣智慧水廠(chǎng)乃至智慧水務(wù),提供經(jīng)驗,為建設完善一套可復制、可推廣的智慧水廠(chǎng)管理體系,提供實(shí)踐基地。

              5結語(yǔ)

              智慧水廠(chǎng)的建設,應該打破以往的思路,自上而下,做好頂層設計,站在智慧城市的高度,利用云計算、大數據等新的信息技術(shù)和思路,將水廠(chǎng)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(chǎng)的安全、可靠、綠色。

               

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