引言
水處理系統(tǒng)作為重要的基礎設施，2012年《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》附件2：國家智慧城市(區(qū)、鎮(zhèn))試點指標體系(試行)對供水系統(tǒng)提出明確的指標(見表1)，2014年8月，國家發(fā)改委、工信部、科技部、公安部、財政部、國土部、住建部、交通部等八部委印發(fā)《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》中，要求大幅提升電力、燃氣、交通、水務、物流等公用基礎設施的智能化水平。
無論是國家政策還是地方政策、規(guī)劃，水務都是不可或缺的重要一環(huán)，但是，這些政策、措施仍然是處于規(guī)劃層面。與城管、交通等以管理為主的行業(yè)和純制造業(yè)不同，水務行業(yè)既涉及生產(chǎn)，又服務于大眾，同時還有上游保護、下游環(huán)保等職責。水廠作為具有一定政府職能的企業(yè)，雖然當前有各方面特別是很多著名企業(yè)都在努力探索，推出大量的設想、產(chǎn)品和解決方案，但要實現(xiàn)智慧城市要求下的水廠智慧化，仍然存在沒有清晰脈絡，沒有形成共識的困境,需要頂層規(guī)劃，探索實現(xiàn)智慧水廠建設的路徑。
1明確智慧水廠理念目標
建設智慧水廠的誤區(qū)，是將智慧水廠等同于全自動水廠、無人水廠。2012年住房城鄉(xiāng)建設部辦公廳《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》明確：“智慧城市是通過綜合運用現(xiàn)代科學技術、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務應用系統(tǒng)，加強城市規(guī)劃、建設和管理的新模式。為探索智慧城市建設、運行、管理、服務和發(fā)展的科學方式，決定開展國家智慧城市試點工作”，2014年八部委印發(fā)的《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》指出：“智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術，促進城市規(guī)劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式”，由此可見，智慧城市的手段是新的技術，特別是信息技術，目的是提高規(guī)劃、建設、管理和服務能力。為滿足智慧城市的要求，作為城市重要基礎設施，智慧水廠應該是以應用新一代信息技術為手段，生產(chǎn)、運行、維護、調(diào)度和服務等全方位、全過程各環(huán)節(jié)高度信息互通、反應快捷、管理有序的高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適水廠。
2構建智慧水廠框架體系
綜上所述，智慧水廠應該由一個從生產(chǎn)到管理全面信息化、自動化的框架系統(tǒng)組成。目前在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的大背景下，涉及水務業(yè)務的企業(yè)都在探索水務行業(yè)的智能化、進而智慧化，如：遠程抄表系統(tǒng)、管網(wǎng)GIS系統(tǒng)、漏損檢測系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、泵房綜合控制平臺以及機器人、視頻識別系統(tǒng)等等。根據(jù)以往的經(jīng)驗和思路，整合這些成果，我們通常會提出如圖1的框架。
該系統(tǒng)以水廠安全、可靠以及節(jié)能降耗為目標，針對目前水廠運營可能存在的問題，運用先進的信息技術和控制技術，建立一系列的管理、控制系統(tǒng)，加強水廠生產(chǎn)管理。
從工業(yè)化、電氣化到自動化，都是通過技術的創(chuàng)新，來提高我們的生產(chǎn)力，水廠的發(fā)展也是如此，電和電動機、水泵的發(fā)明，使給水能夠工業(yè)化、電氣化，繼電器技術產(chǎn)生了“一鍵啟動”，PLC使“自動化”成為可能，網(wǎng)絡成就了“中央控制”，這些發(fā)展，其共同的特點就是：發(fā)明新的技術-解決現(xiàn)有問題-提高生產(chǎn)效率-推進管理進步，這是一種從下而上發(fā)展思路，我們可以稱之為“自動化”思路，上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強調(diào)管理，智慧水廠的建設思路應該是自上而下的思路，即：完善管理體系-利用信息技術-提高管理效率-提升生產(chǎn)水平-實現(xiàn)新的目標。這一思路，我們可以稱之為“智慧”思路?；谀壳暗乃畯S管理制度，是長期生產(chǎn)實踐的結晶，雖然在手段上可能不夠先進，但在實踐中證明是可靠適用的。因此，建議通過分解現(xiàn)有水廠生產(chǎn)管理功能，以現(xiàn)有管理體系為依據(jù)，將現(xiàn)有的管理需求分解整合為各功能模塊，這些可組合、可分期、可擴展的模塊，應該包含了現(xiàn)有水廠管理的各種需求，并可通過擴展?jié)M足水廠管理的新需求。
水廠除了最重要也是自動化最為關注的生產(chǎn)工藝外，還包括：為確保生產(chǎn)可靠運行的人為保障工作、原材料的管理工作、設備的維護、建構筑物的維護以及人員的管理、安全的保障等。分解、分析和完善水廠的管理體系，推薦的智慧水廠框架體系如圖2。
這些系統(tǒng)以及在此基礎上不斷補充完善，構建了完整的水廠生產(chǎn)、管理、服務體系，通過其智慧解決方案，可以解決目前存在的管理、服務手段落后的痛點，滿足智慧城市對水廠的管理需求。
3落實智慧水廠解決方案
針對水廠管理、服務的要求，細化各功能模塊的需求，借鑒本行業(yè)已有的經(jīng)驗和其他行業(yè)的經(jīng)驗，提出需求目標，設計硬件框架、開發(fā)軟件產(chǎn)品，提出一攬子解決方案。各模塊的大致需求如下：
智慧生產(chǎn)系統(tǒng)：完善水廠生產(chǎn)自動化，建立能耗管理等系統(tǒng)，盡可能減少現(xiàn)場人工干預的需求，在智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，高效低耗、保質(zhì)保量完成制水任務。
智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)：利用視頻識別、機器人等新一代IT技術，建立生產(chǎn)巡檢系統(tǒng)、水質(zhì)分析系統(tǒng)、應急處理系統(tǒng)等，監(jiān)視整個生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)并處置計劃外事件，達到全廠保質(zhì)、保量、安全生產(chǎn)的目標。
智慧原料管理系統(tǒng)：建立生產(chǎn)藥劑、試驗藥劑、沙料等生產(chǎn)原材料倉儲管理系統(tǒng)、供應商信息系統(tǒng)、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等，根據(jù)生產(chǎn)計劃和歷年原材料供應采購大數(shù)據(jù)，自動制定采購計劃，在確保原材料安全、可靠供應的前提下，做到少存儲、零存儲。
智慧設備維護系統(tǒng)：重要設備設立在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用BIM等技術，建立機械、電氣、儀表、自控、試驗等設備檔案管理系統(tǒng)、供應商信息系統(tǒng)、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)、針對設備運用情況，自動制定設備維護、檢修計劃，規(guī)范維護工作。
智慧構筑物監(jiān)測系統(tǒng)：針對重要構筑物，建立構筑物健康監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測構筑物應力、變形、沉降等敏感參數(shù)，與設計參數(shù)進行比較，實時評估構筑物安全狀況。
智慧安保系統(tǒng)：利用視頻及其識別、紅外線、電子圍欄等技術，建立全面、立體的安保系統(tǒng)，將水廠工作范圍內(nèi)的人員細化為工作、維護、清潔、檢查、考察、參觀等不同權限，通過云計算、無線覆蓋、移動終端、人員識別、人員定位等技術手段，通過事先確定的路線和活動范圍，規(guī)范人員的活動，并提供照明、通風空調(diào)以及說明、講解、應急聯(lián)絡等服務，保證生產(chǎn)安全、人員安全。
智慧辦公系統(tǒng)：通過建立個人辦公、公共信息、行政事務、公文流轉(zhuǎn)、知識管理、幫助、系統(tǒng)管理等模塊，實現(xiàn)水廠人事管理、財務管理、資產(chǎn)管理、科研管理等信息化和自動化。
智慧環(huán)境控制系統(tǒng)：對全廠照明、通風、空調(diào)等建立控制系統(tǒng)，針對不同設備、不同人員的不同需求，制定精準的控制策略，通過與其他系統(tǒng)的配合，在滿足人員的舒適性、設備的安全性等前提下，達到節(jié)能、減排、減少污染的目的。
智慧養(yǎng)護系統(tǒng)：針對水廠綠化多的特點，設置自動澆灌系統(tǒng)、植物管理系統(tǒng)，通過氣象信息以及水廠植物檔案信息，自動澆灌，并提供養(yǎng)護計劃，適時安排施肥、修剪等養(yǎng)護工作。
隨著水廠智慧化建設的發(fā)展，水廠的管理工作也會不斷地發(fā)展和調(diào)整，同時，水廠的管理工作繁復而細碎，顯然以水廠為單位的建設必然帶來軟硬件的大量投入和重復建設。而云技術能夠很好地解決這一問題，我們應該充分利用云技術的IaaS(Infrastructure as a Service，基礎設施即服務)、PaaS(Platform as a Service，平臺即服務)和SaaS(Software as a Service，軟件即服務)三大服務模式，根據(jù)水廠智慧化建設計劃，通過在先期建設的水廠建立“水廠云”并逐步擴展為“水務云”的技術路線，以及利用公用云等方法，從而達到硬件共享、軟件共享、數(shù)據(jù)共享和信息共享，提高設施的利用率，降低軟硬件費用和開發(fā)費用。同時，新增的管理系統(tǒng)也可以很方便地在“云端”進行開發(fā)而不需要增加終端設備。
4建設智慧水廠示范工程
智慧城市的建設，涉及到城市的方方面面，工程龐大，《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》為此提出來：“以人為本，務實推進;因地制宜，科學有序;市場為主，協(xié)同創(chuàng)新;可管可控，確保安全”等原則，并強調(diào)“加強頂層設計”。
同樣，智慧水廠的重點在于管理和服務的信息化，雖然在長期的實踐中積累了一定的經(jīng)驗，但仍然需要大量的軟硬件開發(fā)，因此，智慧水廠的建設，需要盡快建設示范工程，在做好頂層設計的前提下，針對這些管理需求，有序推進，逐步實施，為全面推廣智慧水廠乃至智慧水務，提供經(jīng)驗，為建設完善一套可復制、可推廣的智慧水廠管理體系，提供實踐基地。
5結語
智慧水廠的建設，應該打破以往的思路，自上而下，做好頂層設計，站在智慧城市的高度，利用云計算、大數(shù)據(jù)等新的信息技術和思路，將水廠的管理、服務工作全面的智慧化，通過提升管理、服務的能效來保證水廠的安全、可靠、綠色。
來源:給水排水 作者:陸繼誠
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