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一、概述

依托于通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，水務(wù)集團(tuán)型企業(yè)迫切的需要徹底改變傳統(tǒng)落后的的分散式管理模式。網(wǎng)絡(luò)“覆蓋全國(guó)、遠(yuǎn)程傳輸、實(shí)時(shí)在線(xiàn)”的優(yōu)良特性，完全滿(mǎn)足了把分散在各個(gè)不同地區(qū)的污水處理廠所有與運(yùn)營(yíng)管理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、視頻信息實(shí)時(shí)上傳到運(yùn)營(yíng)管理中心，中心完成實(shí)時(shí)的查看與控制、海量高精度數(shù)據(jù)的分析計(jì)算以及開(kāi)放式的信息發(fā)布與訪問(wèn)的技術(shù)需求，為企業(yè)管理的升級(jí)提供了可靠的技術(shù)保障，使企業(yè)管理由分散轉(zhuǎn)向集中，從而提高工作效率、降低運(yùn)營(yíng)管理成本。

建設(shè)遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的主要目的如下：

> 通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)通信傳輸線(xiàn)路與各廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)組態(tài)軟件進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)各水廠的關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)、關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、各監(jiān)控點(diǎn)視頻等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

> 實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)污水處理廠處理水質(zhì)的監(jiān)管，以保證出水水質(zhì)達(dá)到甚至高于國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)污水處理廠建設(shè)的最終目標(biāo)。

> 建立基于數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、分析技術(shù)，針對(duì)海量高精度數(shù)據(jù)進(jìn)行快速多維立體分析處理，找出企業(yè)生產(chǎn)成本消耗的根源，為科學(xué)決策管理提供輔助支持；

> 實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)污水處理廠固定資產(chǎn)設(shè)備的可視化管理和維護(hù)，對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)和發(fā)揮效能進(jìn)行分析和評(píng)估，以保證設(shè)備以最佳健康狀態(tài)運(yùn)行工作，發(fā)揮最大的效能。

本解決方案主要針對(duì)水務(wù)集團(tuán)、排水集團(tuán)、BOT等關(guān)注污水處理廠運(yùn)營(yíng)管理的單位，他們同時(shí)關(guān)注多個(gè)污水處理廠的運(yùn)營(yíng)狀況，而這些污水處理廠通常分布在全國(guó)多個(gè)不同的省份城市。

二、行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前已經(jīng)有部分污水運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)建設(shè)了類(lèi)似于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)或者遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄的污水廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管。但是這些系統(tǒng)的建設(shè)存在著嚴(yán)重的兩極分化情況，有些系統(tǒng)通過(guò)SCADA軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，偏重于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控，而SCADA軟件并不屬于運(yùn)營(yíng)管理層面軟件，因此系統(tǒng)存在著很大的運(yùn)營(yíng)管理功能欠缺。有些系統(tǒng)則更偏向于OA系統(tǒng)的管理功能，這些系統(tǒng)往往是根據(jù)當(dāng)時(shí)的需求由軟件廠商定制開(kāi)發(fā)或者企業(yè)自主研發(fā)，通過(guò)編寫(xiě)底層程序代碼開(kāi)發(fā)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)擴(kuò)展、功能需求變更時(shí)非常復(fù)雜或者根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)變更和維護(hù)，同時(shí)也不能實(shí)時(shí)全面的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和遠(yuǎn)程控制。

由于網(wǎng)絡(luò)通訊區(qū)域發(fā)展不平衡，導(dǎo)致了即使污水運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)建設(shè)了集中監(jiān)控系統(tǒng)，也不能把所轄所有污水處理廠運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)完整的在運(yùn)營(yíng)管理中心進(jìn)行記錄。

無(wú)論是用SCADA軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的集中監(jiān)控系統(tǒng)還是定制開(kāi)發(fā)的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)軟件都存在著系統(tǒng)擴(kuò)展難度大、工作量大的問(wèn)題，每增加一個(gè)污水處理廠，往往從底層數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析都要進(jìn)行一次工作量巨大的重復(fù)性工作，如果系統(tǒng)初期架構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理更會(huì)增加系統(tǒng)擴(kuò)展的復(fù)雜性。

因此，污水處理運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)急需一套完整的、一體化的、模型化的、具有良好的擴(kuò)展性和可維護(hù)性的污水處理廠遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，集遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸、實(shí)時(shí)集中監(jiān)控、高效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、靈活的數(shù)據(jù)分析、開(kāi)放的門(mén)戶(hù)系統(tǒng)于一身的系統(tǒng)解決方案。

三、需求分析

3.1水質(zhì)監(jiān)管

建設(shè)污水處理廠的目的就是通過(guò)一級(jí)物理法和二級(jí)生物法和三級(jí)化學(xué)處理法對(duì)污水進(jìn)行處理，去除大顆粒雜物以及一些有害物質(zhì)，然后再將它排入河中，以減輕水體的自?xún)糌?fù)擔(dān)。根據(jù)國(guó)家最新規(guī)定，經(jīng)過(guò)污水處理廠處理后排放的水質(zhì)要達(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。如果出水水質(zhì)不能達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，那么污水處理企業(yè)將會(huì)按照國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)受到處罰。

因此，污水處理運(yùn)營(yíng)企業(yè)最重要的工作就是要保證其所轄各個(gè)污水處理廠排放的污水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且通過(guò)其不斷的研究工作和經(jīng)驗(yàn)積累，找出提高污水排放水質(zhì)的方法，改進(jìn)污水處理工藝和流程，盡量降低污水對(duì)人們生產(chǎn)生活和生存環(huán)境造成的影響。

污水處理運(yùn)營(yíng)企業(yè)必須做到對(duì)所轄各個(gè)污水廠出水水質(zhì)的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)管，才能確保各個(gè)污水廠的正常運(yùn)行，排水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。同時(shí)當(dāng)發(fā)生排水水質(zhì)超標(biāo)的事故之后，要能夠追溯到事故的原因和責(zé)任，從而能夠加以改善，切斷事故發(fā)生的根源。

3.2生產(chǎn)成本管理

對(duì)于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理者來(lái)說(shuō)，需要詳細(xì)的了解企業(yè)運(yùn)營(yíng)的投入和產(chǎn)出。而傳統(tǒng)的管理模式舉例來(lái)說(shuō)，管理者只能看出一個(gè)污水處理廠每月總的用電費(fèi)用、總的用藥費(fèi)用，并不清楚這些成本具體消耗在哪里，為什么同樣的規(guī)模同樣的工藝有的水廠運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高而有的費(fèi)用則比較低，想清楚明確的分析出這些內(nèi)容需要耗費(fèi)更多的人力物力和時(shí)間。

因此企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理者需要一套管理系統(tǒng)，它能夠清晰準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)水廠每臺(tái)水泵、每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)以及其他設(shè)備在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，每處理1噸水所消耗的水、電、藥的成本，同樣的設(shè)備能耗高和能耗低的原因在哪里，讓經(jīng)營(yíng)管理者通過(guò)這些數(shù)據(jù)去決策如何改進(jìn)經(jīng)營(yíng)管理方式，保證生產(chǎn)成果的前提下最大化的降低成本。

運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)記錄所有污水處理廠的工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)，并且能夠滿(mǎn)足對(duì)這些海量數(shù)據(jù)的快速分析處理，對(duì)于常規(guī)的計(jì)算可以按照設(shè)定算法和周期自動(dòng)完成，并且可以隨時(shí)按需查詢(xún)調(diào)用計(jì)算結(jié)果。

3.3設(shè)備管理

污水處理廠整個(gè)工藝過(guò)程中包含的機(jī)械設(shè)備少則十幾種多達(dá)幾十種，例如大型的鼓風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)刷、提升泵和一些小型的回流泵、加藥泵等，這些設(shè)備在工作過(guò)程中消耗著大量的水、電等能源，同時(shí)也需要定期的維護(hù)保養(yǎng)、更換易損零部件等才能保證設(shè)備以健康、穩(wěn)定、高效的狀態(tài)工作。

需要為設(shè)備建立完整的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于記錄所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)（設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等）、操作事件（啟動(dòng)、停止、上升、下降等操作，以及操作時(shí)所有跟設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的條件數(shù)據(jù)例如格柵前后液位差等）、報(bào)警事件（故障、超時(shí)等），存儲(chǔ)設(shè)備的基本信息和設(shè)備維修保養(yǎng)計(jì)劃及維護(hù)保養(yǎng)記錄。

通過(guò)對(duì)設(shè)備完整信息的記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作效力和能耗的分析，找出設(shè)備運(yùn)行規(guī)律和影響設(shè)備運(yùn)行的條件，建立更加合理的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，避免或者減少故障的發(fā)生，使設(shè)備始終保持最佳性能的工作狀態(tài)，為企業(yè)節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本。

四、模型化的解決方案

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

污水處理廠遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)包括“水務(wù)集團(tuán)模型”、“生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”、“水質(zhì)監(jiān)管系統(tǒng)”、“設(shè)備管理系統(tǒng)”、“成本管理系統(tǒng)”五個(gè)功能模塊，“水務(wù)集團(tuán)模型”是整個(gè)系統(tǒng)的核心，各功能塊之間相互聯(lián)系而又分工明確。

圖1污水處理廠遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的組成 

> “水務(wù)集團(tuán)模型”包含其運(yùn)營(yíng)管理的各個(gè)污水處理廠的基本信息，包括污水處理廠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模、工藝流程、設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量、每臺(tái)設(shè)備的功能和工作能力、所處理的水質(zhì)水量情況等，這些信息是對(duì)每個(gè)污水處理廠進(jìn)行管理的最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，所有運(yùn)營(yíng)管理都要基于這些信息進(jìn)行。

> “生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”是建設(shè)污水處理遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)最基礎(chǔ)的部分，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水務(wù)集團(tuán)企業(yè)所轄的所有污水處理廠的可視化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)各水廠的關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)、關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

> “水質(zhì)監(jiān)管系統(tǒng)”是對(duì)污水處理廠建設(shè)績(jī)效考核的最關(guān)鍵指標(biāo)，一個(gè)污水處理廠的建設(shè)是否達(dá)到建設(shè)初衷要求，是否能夠真正的發(fā)揮作用，有沒(méi)有正常的運(yùn)營(yíng)都由水質(zhì)監(jiān)管系統(tǒng)來(lái)體現(xiàn)。

> “成本管理系統(tǒng)&rdq