农村生活污水智慧运营管理平台的设计与实现

戴东宸 白俊杰 张 波 韩庆波

（1.中建水务环保有限公司，中国 北京 100070；2.中建智能技术有限公司，中国 北京 100070）

0 引言

农村生活污水治理是改善农村人居环境的关键因素。随着国家对农村生活污水治理要求的不断提高，全国各地对农村生活污水处理设施的建设力度也不断加大。然而，随着农村生活污水处理设施数量的激增，加之其本身点位分散、规模较小，使得农村污水处理出水达标率低，运营管理难度大，运营成本高等。

传统的运营监管方式已经不能满足高效率低成本的运营要求，亟须通过自动化、信息化手段、智能化建设，构建集综合监控、站点管理、智慧调度、运营管理、设备管理、报表管理、知识管理、统计分析等多功能于一体的农村生活污水智慧运营管理平台，实现各污水处理站关键数据指标的实时获取、站点的集中管理、异常信息的智慧告警和统计分析、巡检维修任务的智慧调度等，加速提高运营单位的运营管理能力，降低运营成本。

1 农村污水治理运营主要存在的问题

农村生活污水治理是农村人居环境整治的重要内容，是实施乡村振兴战略的重要举措，是全面建成小康社会的内在要求。随着国家对农村生活污水治理的重视，全国多个地区已陆续开展了农村水环境治理工程，并取得了一定成效。但是我们也看到，在实际运营管理过程中还存在诸多问题亟须研究、思考和解决。主要表现有以下几点。

1.1 站点分散，数量多

农村污水处理站一般为5吨到几百吨的小型一体化处理站，站点分撒，距离远，数量多，需要集中管理。

1.2 站点位置偏僻，地埋式处理站

一体化处理站一般情况下安装在农村的一个小角落里的埋式安装，到了夏季杂草丛生，遍地农作物，寻找站点非常困难，市场上的导航软件难以准确导航到站点位置。

1.3 农污站点管理未成体系

今年环保行业高速发展，呼吁污染源头治理，农村污水处理项目刚刚兴起，还未成管理体系，没有成熟的管理模式。

2 农村污水智慧运营管理平台的总体设计

2.1 建设目标

充分利用先进的物联网、互联网、大数据、云计算、移动互联等新一代信息技术，强化农污业务与信息化技术深度融合，对农村生活污水治理设备设施运行状态、出水水质、水量等信息进行采集、存储、管理、分析与共享，构建集综合监控、站点管理、智能调度、运营管理、报表管理、设备管理、知识管理、统计分析等多功能于一体的农村生活污水智慧运营管理平台，实现污水处理站点的集中管理、异常信息的智慧告警和研判、巡检维修任务的智能管理等，提高运营管理单位的运营监管能力、保证处理站的高效稳定低成本运行。

2.2 总体架构

农村生活污水智慧运营管理平台采用面向服务架构、分层架构体系，从逻辑上分为感知执行层、传输网络层、数据服务层、应用支撑层、应用层、交互展示层。具体框架如图1所示。

感知执行层：主要是利用各种感知设备、技术手段和方法，实现对处理站水质、水量、能耗、设备设施运行状态等关键数据指标的实时监测，并支持化验数据、工程信息等信息的人工录入。

传输网络层：主要是将采集的数据传输到数据中心，传输方式分为有线和无线两大类，包括物联网、无线移动通信网络、光纤专线等。

数据服务层：实现数据在系统内以及系统与系统之间的数据交换与共享，集成GIS数据、管网数据、在线监测数据、运维数据、运营数据、视频数据以及图片、文档、多媒体等非结构化数据，实现多源、多格式、多类型数据的融合，对数据多角度整合、分析、调用、交互、共享。

应用支撑层：提供即时通信、移动办公平台、微信平台、农污管网模型、农污运维模型、门户管理、数据库引擎、GIS引擎、安全引擎、消息引擎、工作流引擎、规则引擎等功能，为业务应用提供基础支撑。

应用层：提供用户使用的系统功能单元，主要业务功能包括综合监控管理、智慧调度管理、智慧运维管理、报表管理、设备管理、知识管理等。

展示层：应用各种先进技术进行业务成果的发布展示。具体展示方式包括PC端、大屏幕展示系统、移动端（手机App、微信小程序）。

标准和规范体系：是支撑项目建设和运行的基础，是实现应用协同和信息共享的需要，是节省项目建设成本、提高项目建设效率的需要，是系统不断扩充、持续改进和版本升级的需要。

安全和运维体系：是保障系统安全应用的基础，包括物理安全、网络安全、信息安全及安全管理等。

3 多维度展示终端的实现

3.1 PC端

PC端应用系统服务对象主要是运营管理人员和巡检维修人员。

PC端包含所有的业务功能：综合监控、站点管理、智慧调度、运营管理、设备管理、报表管理、知识管理、统计分析。

综合监控：综合展示站点设备分布、设备数量统计、设备运行状况统计，通过一张图可以根据站点显示红色、黄色快速定位告警位置。

站点管理：主要为站点的全面信息统计，包括设备运行工况、工艺组态信息、设备信息、视频监控、参数修改。支持视频告警抓拍，录像回放功能用于调取本地对应时间的视频，协助突发问题事件溯源调查。

智慧调度：具有派单、归档、转派功能，针对出现的系统不能匹配派单规则的陌生告警、未解决的派单任务，需要人工干预，根据告警信息有针对地派单。

图1 智慧流域综合管控系统总体架构

运营管理：包括排班管理、车辆管理、告警管理、巡检管理、维修管理、报修管理、异常管理、GIS路线管理、SIM卡流量管理。

设备管理：包括库房管理、在线设备管理、采购管理、设备供应商管理、药剂管理。

报表管理：包括能耗报表、化验报表、运维报表、成本报表、收支报表。支持自动生成、手动录入，支持自定义业务报表、导出。

统计分析：包括能耗统计、告警统计、巡检统计、趋势统计。

知识管理：包括知识词典、考试管理、培训管理。考试管理用于管理人员、运维人员专业水平和业务能力测试，并将考试成绩作为绩效考核项。

3.2 移动端（App）

移动端手机App的服务对象主要是运营管理人员和巡检维修人员。

运营管理人员可以通过手机App实时查看全区域站点运行状况（正常站点、报警站点、维护站点）及各站点运行工况和指标详情，随时随地了解现场运行状况。

巡检或维修人员可通过手机App对设备设施现场进行巡检或维修，支持任务下载与查询，支持现场任务执行、电子化录入巡检结果，并实时上报，巡检报告问题点支持录音、录像、拍照、文字描述等多种形式。巡检管理模块从巡检计划的制定到巡检任务的完成，以及后续巡检原因的分析和全部巡检任务的汇总报告，形成一个闭环管理流程。

3.3 大屏幕展示系统

大屏幕可视化展示系统服务对象主要是政府监管部门及运营单位领导。

为了支撑领导会商研判、科学决策、调度指挥等实际应用场景，大屏可视化展示系统主要运用GIS+BIM技术、大屏展示技术等，展示处理站分布、污水处理数据、设备设施运行数据、站点监控视频、运维任务信息、告警信息等关键数据。大屏综合展示系统中GIS地图支持逐级放大功能，当点击某一站点时，可仿真展示污水处理设施及流程，并支持查看该站点的基本信息、处理水量、监控视频和设备运行状态。通过将不同维度的信息汇集到统一的3D场景中进行聚合展示，大幅提升信息交互效率，建设帮助用户快速、直观、全面、立体的掌握项目情况，有效提升了运营管控能力和决策能力。

图2 PC端综合监控功能界面

图3 手机App界面

4 结语

农村生活污水治理运营管理中主要存在站点分散、数量多、建设位置偏僻、不易寻找、没有成熟的管理体系、大量农污管理经验不足等问题。根据提高运营管理单位监管运营能力、降低运营成本的建设目标，依托物联网、云计算、大数据、移动互联等技术，结合运营单位的实际业务需求，设计了集综合监控、站点管理、智能调度、运营管理、报表管理、设备管理、知识管理、统计分析等多功能于一体的农村生活污水智慧运营管理平台，为实现对农村生活污水处理设施的精细化管理提供了强有力的支撑。该平台提供多维度的展示方式，根据服务对象不同将展示不同的业务功能。该系统的建设不仅可以极大地提高运营管理单位的运营管控能力和决策能力、大幅度降低运维管理成本，还可以提升企业形象和日常办公效率。

图4 大屏幕展示系统首页

图5 污水处理工艺仿真展示