农村生活污水处理设施智慧运营管控平台建设探讨

李志涛，张 慧，印小军

(钛能科技股份有限公司，南京，211800)

引言

农村污水综合治理工作是构筑美丽乡村的一个关键环节，是推进乡村经济振兴的内在要求，也是“绿水青山就是金山银山”思想的重要组成部分。近年来，全国各地认真贯彻落实党中央的决策和部署，聚焦解决当前我国特色农业和乡镇地区突出的环境问题，农村的人居条件和环境也得以很好地改善。然而，随着我国农村地区对于污水处理系统基础设施的大规模建设，其运营监管难度大的问题逐渐凸显。

农村污水处理站点多且分散，运营管理周期长且复杂，传统的运维管理方式完全无法满足农村污水处理项目对于更低成本、更高效率的运营管理要求，亟须通过自动化融合信息化建设，构建集政府监管、综合监控、智能预警、智慧运维、分析决策、安全管理和村民互动等多功能于一体的智慧化运营管控平台。

1 存在问题

建设美丽乡村，改善农村人口居住环境，是实施乡村振兴战略的一项重要任务，直接关系广大农村居民的获得感、幸福感和安全感。随着国家对农村人居环境的高度重视，农村生活污水治理在全国范围内陆续展开建设，并取得了很大成效。在此过程中，我们也发现了诸多问题亟须思考和解决，主要有以下几点：

(1)站点数量多且分散，寻址困难，运维服务难度大；

(2)运营周期长(20年以上)，运维管理复杂；

(3)设备设施种类多，资产管理难度大；

(4)运维人员水平参差不齐，绩效考核难度大；

(5)政府监管缺乏数据支持，监管难度大；

(6)农村群众对家乡环保建设工作不了解，无法参与其中，缺少有效沟通途径；

(7)运维模式及管理体系尚不完全成熟，并没有太多可借鉴的成功案例。

2 总体设计

2.1 建设目标

充分利用GIS技术、物联网、云计算、大数据、移动互联网等先进信息技术，形成立体式、多维度、闭环式的运营管理服务体系，实现对农村污水处理站点设备设施运行状态、污水处理量、出水水质、视频图像、能耗、药耗等信息进行采集、存储、分析和管理，构建集政府监管、综合监控、智能预警、智慧运维、分析决策、安全管理和村民互动等多功能于一体的智慧化运营管控平台，有效保证农村污水项目能够长期、稳定、可靠、低成本、高效率运行。

2.2 设计原则

建成的新型农村污水处理设施智慧化运营管控平台必须遵循系统安全、稳定可靠、适度先进、兼容扩展和使用简单等基本原则，保证系统所有软、硬件设备的平稳可靠运行，保障农村污水综合治理项目得到全方位监控和管理。

2.2.1 稳定可靠

系统的可靠性是系统长期安全稳定运行的基础，唯有可靠，才能真正发挥其效用。因此尽量选取成熟技术解决方案，且在相同领域内都已经通过了验证。

2.2.2 适度先进

在项目整体投资预算允许的前提下，应尽可能采用先进的技术和设备。一方面能体现出系统建设的先进水平，主要包括先进的无线数据传输处理技术、物联网通信技术、图像编解码压缩处理技术、负载均衡存储技术、移动互联网技术等；另一方面使系统更具发展潜力，延续系统技术寿命的同时，保证系统技术升级的可持续性。

2.2.3 兼容扩展

系统建设时应充分考虑其扩展性。除农村生活污水处理设备设施外，还有大量的分散式辅助监控设备，系统应充分考虑与这些设备的兼容接入。同时需要科学预测未来扩容需求，适当做好余量设计，系统功能采用模块设计，方便未来扩容、升级。

2.2.4 使用简易

系统采用全中文、图形化界面，人机界面清晰、简洁、易操控、易掌握、易维护，降低学习、使用和维护难度。

2.2.5 安全保障

系统建设采用多层次、多元化的安全管理保护措施，信息的发布必须拥有严格的保密等级和使用者权限。通过为客户提供用户名/口令、权限管理、数据加密、数字签名、物理隔离、数据备份等安全措施，以满足系统身份识别、访问管理、数据安全性、数据完整性、保密性等安全服务的要求，保护系统及数据不被恶意破坏、篡改或者泄漏。

2.3 总体架构

农村生活污水处理设施智慧运营管控平台采用面向服务的分层架构体系，从逻辑上分为数据感知层、网络传输层、数据服务层、应用支撑层、综合业务应用层、展示交互层以及标准规范体系和安全保障与运维体系。具体架构如图1所示。

图1 智慧运营管控平台总体架构

(1)数据感知层：应用各种传感设备、技术手段和方法，实现污水处理站点的设备设施运行状态、污水处理量、出水水质、能耗、药耗等关键数据指标的实时监测，支持现场信息人工录入。

(2)网络传输层：将感知层采集到的数据传输到数据中心，传输方式可根据现场实际情况选择有线和无线方式，主要包括运营商4G网络、VPN网络、光纤专线、工业总线网络、wifi网络、以太网等。

(3)数据服务层：可以实现对大量数据的分类存储、分析、调用、交互和共享，集成GIS数据、实时监测数据、管网信息数据、多媒体信息数据、运维信息数据、经营指标数据等非结构化数据，实现多源异构海量数据的统一融合。

(4)应用支撑层：提供数据通信服务、移动办公管理、管网数据管理、管网模型管理、运维模型管理、分析模型管理、预警模型管理、系统门户管理、数据库引擎、GIS引擎、安全引擎、消息机制、规则引擎等功能，为综合业务应用提供支撑。

(5)综合业务应用层：围绕政府监管、运维监管、村民互动三个方面为用户提供业务应用功能模块，主要包括污水处理站点的远程集中监控、智慧告警研判、智慧运维管理、分析决策辅助、村民互动服务等。

(6)展示交互层：为系统使用相关方(政府主管部门、项目建设单位、运营单位、村民等)提供业务成果展示，具体展示方式包括PC端、移动端(手机APP和微信小程序)和大屏展示系统。

(7)两个体系：主要包括行业标准规范体系、安全保障与运维体系。标准规范体系是支撑系统研发的基础，在遵循共同标准和规范的前提下，有利于项目的顺利实施，提高项目建设效率；安全保障与运维体系是整个系统安全使用的重要基础，保证系统在建设完成后能够满足物理安全、信息安全和网络安全。

3 功能实现

3.1 政府监管

该功能模块服务政府监管需求，保证建设及运营效果。

基于GIS地图展示项目范围及内容、项目建设进度、站点统计、水质水量情况、运维情况等。政府管理人员可实时掌握项目建设进展、运营效果等，跟踪建设、运营的进度及质量，保证实施及管理效果，日常监管过程中可进行应急处置、整改通知、标准发布等管理。

3.2 综合监控

该功能模块主要以大屏方式综合展示站点分布图、站点状态信息、工艺流程图、设备在线率、水质合格率、能耗统计、药耗统计、报警信息、视频监控、工单信息等，实现与政府及公众相关信息对接，包括建设进度管控、运维效果评价、近期公告、群众反馈等。

3.3 智能预警

智能预警功能可根据预先设定的规则算法，通过对数据的多维分析，提前给出预警信息，帮助管理者和运维人员迅速定位故障，及时采取应对措施，防止事故发生或缩小影响范围，有效保障农村污水处理设备的安全、可靠、稳定运行，延长设备使用寿命。

3.4 智慧运维

建立工单派发-执行-反馈全过程管理模式，工单内容涵盖巡检、养护、取样、维修等内容，并结合地图记录运维足迹、运维人员位置。

对人员考勤进行有效管理，实现站点导航功能。通过智能手机客户端APP及小程序，便于运行维护人员及时提交巡检报告，以及工单处理报告，所有巡检任务及报警工单具有现场图片发送及文字描述功能。

3.5 运行状况与健康评估

建立评价体系，全面评估运行状况，包括运维报表分析、健康评估分析、运维评价分析。

3.6 数据诊断分析

基于数据服务中心，对项目运行的能耗、药耗、故障、成本、减排量进行统计分析，为运维方案优化调整、运行策略更新提供数据支撑。

3.7 绩效考核管理

分级分层动态考核，包括个人绩效考核、小组绩效考核、分区绩效考核、项目绩效考核。系统提供绩效模板灵活配置，绩效考核自动评分、手动评分、问题提醒等功能。

3.8 资产信息管理

对项目相关资产和信息进行管理，主要包括站点位置信息、设备设施信息、工艺信息、运维信息、运维车辆信息、备件库存信息、图纸资料等基础数据信息，支持后台修改和手动录入。

3.9 安全管理

包括理论性的安全培训、安全演练和安全知识库三部分内容。安全培训主要包括培训计划的制定以及培训考核两部分内容；安全演练是安全培训之后的实操演练，主要包括演练计划的制定、发布、查询以及过程资料的存档；安全知识库是为既往安全相关的法律法规，安全培训以及实操演练过后记录下来的资料文档等形成的知识库。

3.10 系统设置

包括基本设置、组织机构管理、用户信息管理、角色设置、权限设定、安全设置、数据字典等功能开发。

3.11 手机端应用(APP和小程序)

为方便现场日常运维管理，开发手机APP(Android)及小程序，满足运维人员工单排程派发、告警接收、事件上报、巡检记录、考勤打卡、数据查询分析等需求。

3.12 村民互动平台

开发微信公众号，提供信息发布与收集功能模块。项目实施及运维过程中，村民可通过扫码的方式反馈意见和建议，实现村民、运维公司、政府之间的业务互联互通。

4 结语

农村生活污水治理项目存在站点分散、数量多、寻址困难、运维管理难度大等特点，传统的运维管理模式无法满足其对更低成本、更高效率的运营管理需求。通过自动化融合信息化建设，构建集政府监管、综合监控、智能预警、智慧运维、分析决策、安全管理和村民互动等多功能于一体的智慧化运营管控平台，对农村生活污水处理设施的精细化管理和智慧化运营提供了可靠支撑。通过智慧化运营管控平台建设，为政府主管部门的监管提供了抓手，提升了运营管理单位的运营能力，实现了政府、运营单位、村民之间的业务互通互联。