智能水务在水处理方面的应用

摘要：本文结合水处理项目中的实际需求和当前物联网和人工智能的发展趋势，阐述了智能水务系统在水处理项目中的应用前景和解决方案。

关键字：水处理，远程监控，工业互联网，大数据，人工智能，水质监测，设备管理。

1.智能水务的应用背景

国家政策

国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》提出：“加快建设和发展工业互联网，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，发展先进制造业，支持传统产业优化升级，具有重要意义。”

信息化部印发了《工业互联网平台建设及推广指南》和《工业互联网平台评价方法》。

工信部已印发《工业互联网网络建设及推广指南》。

“工业互联网”成为“热词”并写入《2019年国务院政府工作报告》。

现状分析

近年来居民用水需求不断增大，水资源则日趋匮乏，所以，提高水厂净水能力，加强用水质量管理，提升居民用水体验，实现净水厂的科学运营就成为了迫在眉睫的任务。

隨着城市内投放的净水设备数量增加，对这些设备的统一运维管理就变得尤为关键，一旦出现的问题无法及时反馈和解决，对周边用户的直接影响将会十分巨大，用户满意度也会急剧下降。对于管理运营而言，无法对所投放设备进行科学的管理，就会导致设备利用率降低，所造成的资源浪费、效率低下的影响也是巨大的。

2.智能水务的范围

水处理项目中的智能水务系统需要充分结合现有的高新技术，实现对净水设备的远程监控以及科学的管理，此外还需要对相应的客户信息进行系统的管理，APP以及消息推送等功能。

远程监控：实现对污水生产设备以及饮水质量的监控，对异常情况进行报警提醒;

设备管理：实现全生命周期的设备管理功能，提高设备运行效率;

客户管理：建立完善的客户信息系统以及人性化、高质量的售后服务体系;

互联应用：专业的面向用户的APP开发，及时处理解决用户问题，提高用户体验。

3.智能水务的价值

水处理项目的智能水务系统平台，具备以下优势：

支持跨平台应用及移动应用场景;

提供高效、稳定、准确的数据采集存储服务支持;

拥有高性能的报警管理中心;

支持不同厂家的实时历史数据库;

具备全面且高效的设备运维管理功能;

具备全面且高效的客户服务管理系统;

提供系统扩展接口，保障系统的开放性;

拥有专业性的APP功能开发设计，增强客户体验。

4.智能水务的解决方案

4.1.框架逻辑设计

根据水处理项目需求，智能水务的解决方案分层分级进行了系统的设计。从物联网及工业互联网的角度来看，系统功能主要集中在SaaS层，在这一层级，实现了对现场设备的实时监控、信息展示，包含：基本分析功能，视频系统功能，设备管理功能，客户售后服务，可视化功能，付费功能，水质监测与能源监视等功能。

4.2.系统框架

架构设计图分为四个层次。第一层为现地级，包含了：净水设备、仪器等设备，通过采集网关进行数据采集，之后与视频数据汇总，利用4G路由器，经由工业防火墙将数据传输至数据中心。第二层为数据中心，通过部署实时库服务器、关系库服务器、设备管理服务器、视频流服务器，进行数据的存储以及平台的部署。第三层为办公、管理网络层，实现的是数据的大屏展示、客户端展示以及移动端的展示。第四层为互联网层，实现的是手机APP功能的展示及其他移动化功能，还包括视频数据在萤石云的存储。

4.3.系统功能

4.3.1.实时显示功能

实时显示功能是根据客户信息以及设备所在地理位置信息结合GIS功能后的展示，并能够通过点击标签来展开显示该位置设备的重要信息，设备的异常信息、报警提示也会直接呈现在画面上。

画面中还会实时展示设备的当前时间的相关参数，包括：电导率，电阻率，ph，温度，压力，流量等;设备的运行状态数据，包括：水泵，液位，电动阀门等;并支持对异常信息进行报警提示。

4.3.2.基本分析功能

基本分析功能包括报警功能与报表管理功能。系统提供报警相应的查询、显示入口和界面;报表功能模块用于实现生产报表查询功能，包括月报查询、日报查询以及班报查询等，报表的种类和样式由报表组态软件灵活设置。此外，系统还支持基于现场采集数据的统计分析功能。

4.3.3.视频系统

智能水务的解决方案中视频接入支持三种不同的方式：

接入萤石云的视频数据，在系统中进行生产与视频的联动，实现生产的实时监控，需要广域网环境的支持;

视频摄像头IP链接，不限网络，只要能访问到摄像机即可。

集中的流媒体服务器SDK开发，同样不限网络环境，只要能够实现稳定的访问即可。

4.3.4.设备管理功能

设备管理通常指的针对设备的全生命周期进行的管理，包含了设备的台帐、运行状态、统计分析、维护保养等功能，根据实际的需要还会延伸到与其他类型数据进行关联分析，以保障设备能在其生命周期内发挥出其应有的接近理想的价值。

4.3.5.客户售后服务

系统会根据客户相关信息建立客户的基础信息库，公司运维人员、客户使用群体以及系统内置预案都可触发相应的处理流程，流程支持推送至巡检人员处进行处理，其过程和结果同步反馈至中心。

此外，投诉操作还支持客户在APP端进行，投诉的内容会反馈给运营公司进行处理。投诉发起后，客户可实时查看投诉处理的进度，以全方位提高用户体验，增强用户粘性。

4.3.6.可视化功能

可视化功能包括流程可视化与大屏可视化，其中，流程可视化将过程以图形化的界面进行呈现，便于直观的监控设备生产情况;监控大屏则能够根据客户需求进行综合的展示，确保画面美观、直观，并能够对设备总体情况、设备异常情况、报警信息等重要信息进行重点突出显示，呈现视觉差异化效果。

4.3.7.直饮水付费

系统接入收费管理系统，对用户使用、费用信息进行展示，并在接口支持的情况下实现充值缴费服务，收费支持微信、现金等收费方式，并且可对欠费用户进行报警提醒等。

4.3.8.水质安全监测

水质安全监测包括水质安全监测、水质安全预警和水质安全应急指挥。

水质安全监测：对各区域的水质数据进行实时监测。

水质安全预警：对各区域的水质数据进行预警。

水质安全应急指挥：水质安全出现问题是通过制定相应的应急指挥机制，快速协调解决问题。

4.3.9.能源监测分析

通过能流图（主要包括电力系统、水系统）的相关画面，实时监控关注的区域内的设备用能情况，并对能源基础数据进行能源计划分析、能源对标分析、能源横向分析，充分发掘数据潜在价值，便于管理者对区域内用能设备进行有效的管理，从而达到提高能源的利用率，降低设备能耗的目的。

4.3.10.APP用户管理

APP端提供友好的交互方式及科学的界面布局，其功能包括：APP启动界面的优化，后台用户的注册，密码的修改，以及用户登录与用户登录错误的提醒等，实现用户在相应界面绑定相关设备，并对该设备进行远程运维管理，从而提高管理水平。

参考文献：

[1]廖正伟，智慧水务研究与实践。科学出版社，2018.

[2]宋航，万物互联，清华大学出版社，2019

[3] 朱耀青。力控ForceControl V7.1_技术规格书，力控科技有限公司，2019

作者简介：付俊彦，男，湖北武汉市，副高级职称，主要从事电气自动化，PLC及其应用，水处理相关项目研究。