智慧水务系统在城市污水厂的运用研究

张强

摘要：为了能够有效地解决城市生活污水问题，需要结合城市污水厂的处理设备和工艺，采取信息化技术构建智慧水务系统。在水务信息管理过程中需要与城市生活用水的特点相结合，分析污水处理厂的具体处理要求，统一化地进行管理，完成污水处理的智能调度和协调，实现城市生活污水的有效治理。本文具体分析研究智慧水务系统在城市污水厂的应用，以供参考。

关键词：智慧水务;污水;云平台;物联网

1 智慧水务建设的必要性

在现代社会当中，生态文明建设是构建城市五位一体总体布局的重要组成部分，然而很多城市都面临水资源短缺和水环境污染等诸多问题，通过智慧水务系统的构建可以快速地帮助城市污水处理，实现污水处理的智能化、规范水资源的监督管理和利用，遏制水污染等问题，将生态文明建设过程中出现的水资源短缺等问题解决。加强智慧水务系统，在城市污水厂的应用是生态文明建设的迫切需求。

2 国内污水处理厂智能化系统现状

从总体角度分析，国内污水处理厂在污水处理过程中，工作流程很难统一，在运营水平、管理模式和工艺控制方面差异性较大。当前很多污水处理厂也建成了终端自动化仪表过程、自动化监视控制等系统，然而在总体控制和智慧水务建设方面依然出现了很多问题，有待优化。当前很多污水处理厂在自动控制系统方面构建了数据采集系统，主要是使用PLC或者单片机进行数据的传输和信息的分析，针对各种泵和爆气设备在变频控制和管理养护方面也构建了自动报警推送和相应的维护周期管理系统实现了一定的动态化管理，也引入了相应的物联网系统，在污水处理设备电力监控方面，以计算机通信模块测控模块为基础，构建了相应的实时数据采集和远程控制平台，实现了大功率设备的有效管理，并且将功率电压，电能电流等相关参数录入后台数据库当中接入管理平台，然而很多污水处理厂在内部自动化控制系统方面，只能对相关数据进行简单的采集和传输，无法全局控制，无法对数据进行优化管理。在智能水务建设方面没有形成完善的管理体系，没有从全局出发针对性地进行控制和处理，没有构建系统性的智慧水务工程。

3 在城市污水厂中智慧水务系统的标准设计原则

在设计污水处理厂智慧水务系统的过程中，需要坚持以下设计原则。

第一，需要加强总体结构设计。在设计时充分运用人工智能、物联网等技术，对智能水务平台进行宏观设计，对一些不确定因素进行分析，依照模块设计、监控布局、软硬件设计等相关要求逐步加强智慧水务系统的信息化水平。

第二，需要遵守功能化设计原则。在智慧水务平台设计过程中，设计人员需要坚持优化补充污水处理厂职能管理体系的要求，通过各功能模块的研发结合标准化要求，逐步对功能模块进行拓展，强化软硬件设备的通用性、开放性和标准化对软件接口进行优化，以促进系统升级和数据共享。

第三，需要加强通信保障自动化。设计人员需要与本地生产生活污水实际情况相结合，了解水量水质等具体情况，构建污水处理网络，通过中心服务器加快智慧水务平台的网络互联。

4 智慧水务系统在城市污水厂的运用

4.1 优化污水处理厂智能化技术路线

要想完善污水处理厂的控制系统，健全污水处理自动化平台，打造智能化运营管理系统，首先需要注意对污水厂的智慧水务平台进行优化，完善相关的信息处理系统。从宏观角度对污水处理大数据进行分析，设计相应的污水处理厂智能运营管理系统，注意做好工业控制网络电力系统和决策支持系统以及污水处理系统的信息化，并且构建各系统的衔接关系。自动化控制属于前馈系统，是后台决策的重要组成部分，需要逐步加强电力监控异常预防报警数据处理系统工艺模型优化和故障诊断修复系统以及相关的大数据库，以智慧水务平台为基础，引入物联网自动控制体系构建前后端相融合的信息化管理平台。其次需要重视以工业控制网络为基础提升设备的独立性和兼容性，实现互联网和传统PC的同步访问，使智慧水务系统能够从污水处理的进水到后期的处理工况，优化信息挖掘、异常感应等一系列操作的智能化水平，充分体现智慧水务的应用价值。

4.2 充分引入各种先进技术

在构建智慧水务平台的过程中，需要引入物联网、人工智能、大数据、云计算等技术，逐步纳入智能水务平台当中，保证各项技术能够在各模块当中发挥出应有的作用，比如说通过云计算来构建数据处理系统将污水处理时，将涉及到的各种参数融入其中，通过云硬件、云安全、运管理等相关技术，加强云咨询、云运维的服务，另外还需要注意通过云计算技术对工艺处理结果进行预测，及時发现污水处理厂在工艺处理方面的问题，并且将获得的数据通过区块链技术存储于数据库当中，实现数据的全程流程的公开透明，保证水处理流程的安全性。

4.3 优化智慧水务信息系统

要想全面做好污水处理工作，需要实现智慧水务体系的优化，根据各分支系统的功能不同一次完成以下4项工作。

首先需要构建信息集中管理平台，以数据库为中心搭建污水处理厂智慧化运行管理平台，增加相应的在线测试系统，自动获取数据，包括水质指标、仓库管理经销、化验室化验结果、工作人员值班日志以及过程参数等相关数据，一并列入到数据库当中。与此同时污水处理厂还需要将数据库分为能耗子库、检测子库、工艺子库等不同的数据管理分类，以便实现信息的快速存储和使用。

其次需要加强数据的自动化分析和处理，通过自动化分析处理系统了解数据的发展趋势，污水处理厂需要在智慧水务系统当中构建相应的自动化数据处理系统，依照出水流量、进水流量、过程参数、水质参数以及能耗数据等形成相应的分析图和报表，以便实现精确化控制，达到减污增效节能降耗的目的，对污水处理厂的基本运营情况进行全面了解。

第三，需要重视构建自动化标准管理系统，使异常报警的功能强化。污水处理厂需要对历史数据进行全面挖掘、分析，制定健康标准，设计相应的数据采集阈值，并且对每天采集的数据进行比对，根据数据情况了解工艺运行的具体细节，并且对异常和异常征兆进行分析，而后构建数字孪生系统。通过数字孪生技术可以直观地将相关数据展现出来，数字孪生平台在统一基础数据库和高精度三维模型的条件下，将经营数据和设备监测等统一接入平台，实现与物理位置的精准对接。在各模块同一平台完成管理，实现管理一张图。数字孪生平台可以对周边的地形、地貌等信息实现统一处理，室内室外一体化呈现，实现二维和三维的结合数字完成平台，还可以有效的通过数字化还原泵、发酵池等，使管理更直观，可以精确到相关的设备，将信息发布到网络平台上，并且可以给相关手机和后台人员发送信息，如果出现设备异常等情况，将自动预警信息快速发送给工作人员。

结束语

总而言之，构建完善的污水处理厂智慧水务系统，引进人工智能、云计算、物联网等技术，加强污水处理厂的智能化对提升城市物质处理效果具有很大的帮助。

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