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陆继诚总工关于智慧水厂建设思路的看法

文章来源:海西给排水 发布时间:2017-12-01 08:30:12 阅读次数:352 次 [关闭]

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司副总工  陆继诚)

0引言

水处理系统作为重要的基础设施,2012年《关于开展国家智慧城市试点工作的通知》附件2:国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)对供水系统提出明确的指标(见表1)20148月,国家发改委、工信部、科技部、公安部、财政部、国土部、住建部、交通部等八部委印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中,要求大幅提升电力、燃气、交通、水务、物流等公用基础设施的智能化水平。

无论是国家政策还是地方政策、规划,水务都是不可或缺的重要一环,但是,这些政策、措施仍然是处于规划层面。与城管、交通等以管理为主的行业和纯制造业不同,水务行业既涉及生产,又服务于大众,同时还有上游保护、下游环保等职责。水厂作为具有一定政府职能的企业,虽然当前有各方面特别是很多著名企业都在努力探索,推出大量的设想、产品和解决方案,但要实现智慧城市要求下的水厂智慧化,仍然存在没有清晰脉络,没有形成共识的困境,需要顶层规划,探索实现智慧水厂建设的路径。

1明确智慧水厂理念目标

建设智慧水厂的误区,是将智慧水厂等同于全自动水厂、无人水厂。2012年住房城乡建设部办公厅《关于开展国家智慧城市试点工作的通知》明确:“智慧城市是通过综合运用现代科学技术、整合信息资源、统筹业务应用系统,加强城市规划、建设和管理的新模式。为探索智慧城市建设、运行、管理、服务和发展的科学方式,决定开展国家智慧城市试点工作”,2014年八部委印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》指出:“智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式”,由此可见,智慧城市的手段是新的技术,特别是信息技术,目的是提高规划、建设、管理和服务能力。为满足智慧城市的要求,作为城市重要基础设施,智慧水厂应该是以应用新一代信息技术为手段,生产、运行、维护、调度和服务等全方位、全过程各环节高度信息互通、反应快捷、管理有序的高效节能、绿色环保、环境舒适水厂。

2构建智慧水厂框架体系

综上所述,智慧水厂应该由一个从生产到管理全面信息化、自动化的框架系统组成。目前在“大众创业,万众创新”的大背景下,涉及水务业务的企业都在探索水务行业的智能化、进而智慧化,如:远程抄表系统、管网GIS系统、漏损检测系统、能耗管理系统、泵房综合控制平台以及机器人、视频识别系统等等。根据以往的经验和思路,整合这些成果,我们通常会提出如图1的框架。

该系统以水厂安全、可靠以及节能降耗为目标,针对目前水厂运营可能存在的问题,运用先进的信息技术和控制技术,建立一系列的管理、控制系统,加强水厂生产管理。

从工业化、电气化到自动化,都是通过技术的创新,来提高我们的生产力,水厂的发展也是如此,电和电动机、水泵的发明,使给水能够工业化、电气化,继电器技术产生了“一键启动”,PLC使“自动化”成为可能,网络成就了“中央控制”,这些发展,其共同的特点就是:发明新的技术-解决现有问题-提高生产效率-推进管理进步,这是一种从下而上发展思路,我们可以称之为“自动化”思路,上述框架正是沿用了这一思路。智慧城市强调管理,智慧水厂的建设思路应该是自上而下的思路,即:完善管理体系-利用信息技术-提高管理效率-提升生产水平-实现新的目标。这一思路,我们可以称之为“智慧”思路。基于目前的水厂管理制度,是长期生产实践的结晶,虽然在手段上可能不够先进,但在实践中证明是可靠适用的。因此,建议通过分解现有水厂生产管理功能,以现有管理体系为依据,将现有的管理需求分解整合为各功能模块,这些可组合、可分期、可扩展的模块,应该包含了现有水厂管理的各种需求,并可通过扩展满足水厂管理的新需求。

水厂除了最重要也是自动化最为关注的生产工艺外,还包括:为确保生产可靠运行的人为保障工作、原材料的管理工作、设备的维护、建构筑物的维护以及人员的管理、安全的保障等。分解、分析和完善水厂的管理体系,推荐的智慧水厂框架体系如图2

这些系统以及在此基础上不断补充完善,构建了完整的水厂生产、管理、服务体系,通过其智慧解决方案,可以解决目前存在的管理、服务手段落后的痛点,满足智慧城市对水厂的管理需求。

3落实智慧水厂解决方案

针对水厂管理、服务的要求,细化各功能模块的需求,借鉴本行业已有的经验和其他行业的经验,提出需求目标,设计硬件框架、开发软件产品,提出一揽子解决方案。各模块的大致需求如下:

智慧生产系统:完善水厂生产自动化,建立能耗管理等系统,尽可能减少现场人工干预的需求,在智慧生产管理系统的协调下,高效低耗、保质保量完成制水任务。

智慧生产管理系统:利用视频识别、机器人等新一代IT技术,建立生产巡检系统、水质分析系统、应急处理系统等,监视整个生产过程,及时发现并处置计划外事件,达到全厂保质、保量、安全生产的目标。

智慧原料管理系统:建立生产药剂、试验药剂、沙料等生产原材料仓储管理系统、供应商信息系统、产品追溯系统等,根据生产计划和历年原材料供应采购大数据,自动制定采购计划,在确保原材料安全、可靠供应的前提下,做到少存储、零存储。

智慧设备维护系统:重要设备设立在线监测系统,利用BIM等技术,建立机械、电气、仪表、自控、试验等设备档案管理系统、供应商信息系统、产品追溯系统、针对设备运用情况,自动制定设备维护、检修计划,规范维护工作。

智慧构筑物监测系统:针对重要构筑物,建立构筑物健康监测系统,监测构筑物应力、变形、沉降等敏感参数,与设计参数进行比较,实时评估构筑物安全状况。

智慧安保系统:利用视频及其识别、红外线、电子围栏等技术,建立全面、立体的安保系统,将水厂工作范围内的人员细化为工作、维护、清洁、检查、考察、参观等不同权限,通过云计算、无线覆盖、移动终端、人员识别、人员定位等技术手段,通过事先确定的路线和活动范围,规范人员的活动,并提供照明、通风空调以及说明、讲解、应急联络等服务,保证生产安全、人员安全。

智慧办公系统:通过建立个人办公、公共信息、行政事务、公文流转、知识管理、帮助、系统管理等模块,实现水厂人事管理、财务管理、资产管理、科研管理等信息化和自动化。

智慧环境控制系统:对全厂照明、通风、空调等建立控制系统,针对不同设备、不同人员的不同需求,制定精准的控制策略,通过与其他系统的配合,在满足人员的舒适性、设备的安全性等前提下,达到节能、减排、减少污染的目的。

智慧养护系统:针对水厂绿化多的特点,设置自动浇灌系统、植物管理系统,通过气象信息以及水厂植物档案信息,自动浇灌,并提供养护计划,适时安排施肥、修剪等养护工作。

随着水厂智慧化建设的发展,水厂的管理工作也会不断地发展和调整,同时,水厂的管理工作繁复而细碎,显然以水厂为单位的建设必然带来软硬件的大量投入和重复建设。而云技术能够很好地解决这一问题,我们应该充分利用云技术的IaaSInfrastructure as a Service,基础设施即服务)、PaaSPlatform as a Service,平台即服务)和SaaSSoftware as a Service,软件即服务)三大服务模式,根据水厂智慧化建设计划,通过在先期建设的水厂建立水厂云并逐步扩展为水务云的技术路线,以及利用公用云等方法,从而达到硬件共享、软件共享、数据共享和信息共享,提高设施的利用率,降低软硬件费用和开发费用。同时,新增的管理系统也可以很方便地在云端进行开发而不需要增加终端设备。

4建设智慧水厂示范工程

智慧城市的建设,涉及到城市的方方面面,工程庞大,《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》为此提出来:以人为本,务实推进;因地制宜,科学有序;市场为主,协同创新;可管可控,确保安全等原则,并强调加强顶层设计

同样,智慧水厂的重点在于管理和服务的信息化,虽然在长期的实践中积累了一定的经验,但仍然需要大量的软硬件开发,因此,智慧水厂的建设,需要尽快建设示范工程,在做好顶层设计的前提下,针对这些管理需求,有序推进,逐步实施,为全面推广智慧水厂乃至智慧水务,提供经验,为建设完善一套可复制、可推广的智慧水厂管理体系,提供实践基地。

5结语

智慧水厂的建设,应该打破以往的思路,自上而下,做好顶层设计,站在智慧城市的高度,利用云计算、大数据等新的信息技术和思路,将水厂的管理、服务工作全面的智慧化,通过提升管理、服务的能效来保证水厂的安全、可靠、绿色。



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