伴隨著我國環(huán)境監(jiān)管的趨嚴(yán)，以及政策層面對環(huán)境保護(hù)工作的高度重視，污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行成為行業(yè)重點關(guān)注的話題。這一過程中，智慧水務(wù)的加持，為污水處理企業(yè)運(yùn)營能力的提升帶來了助力。那么如何在排水領(lǐng)域更好的發(fā)揮智慧水務(wù)的優(yōu)勢和作用呢？
9月18日，在“2020（第十二屆）上海水業(yè)熱點論壇”現(xiàn)場，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授施漢昌以“智慧水務(wù)與排水系統(tǒng)的智能化技術(shù)”為主題，從智慧水務(wù)的發(fā)展歷程談起，重點分享了排水系統(tǒng)的智能化發(fā)展。他強(qiáng)調(diào)，污水處理領(lǐng)域的智慧水務(wù)建設(shè)，基礎(chǔ)薄弱、欠賬比較多，需要實事求是地推進(jìn)。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授 施漢昌
智慧水務(wù)從低谷期進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展期 智慧水務(wù)是把信息化、自動化與人工智能深度融合于水務(wù)行業(yè)形成的新型精細(xì)化動態(tài)運(yùn)行模式與管理系統(tǒng)。智慧水務(wù)的研究與應(yīng)用對象是人類活動涉及的水系統(tǒng)，包括水源、供水、管網(wǎng)、處理廠和受納水體。目標(biāo)是實現(xiàn)水資源的合理利用與水生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)。 施漢昌認(rèn)為，理想中的智慧水務(wù)是這樣一個系統(tǒng)：從飲用水源和供水廠開始，產(chǎn)生的污水進(jìn)行處理，處理后的污水通過管網(wǎng)和泵站輸送，流入受納水體。但這個過程中，不能給受納水體造成生態(tài)上的安全隱患，所以要搭配水環(huán)境監(jiān)測站，把數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)送到監(jiān)管中心，之后利用大數(shù)據(jù)來分析已經(jīng)獲得的大量信息，最后確定排除隱患所要采取的措施。 在我國，智慧水務(wù)的概念在2014、2015年左右逐漸被行業(yè)重視起來，因為水務(wù)是智慧城市的一部分，智慧水務(wù)也隨著智慧城市一起發(fā)展起來。 2018年，受到經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響，智慧水務(wù)的發(fā)展速度稍有放緩。到了2019年，智慧水務(wù)的發(fā)展熱度逐步得到恢復(fù)，達(dá)到一個平穩(wěn)的狀態(tài)。施漢昌認(rèn)為，這符合任何一個新的科技技術(shù)的推廣規(guī)律。從國際上通用的Gartner技術(shù)成熟度曲線可以看出，智慧水務(wù)在經(jīng)歷了泡沫化低谷期后，逐步進(jìn)入到平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
“理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感?！痹诎l(fā)展過程中，智慧水務(wù)建設(shè)也面臨著諸多挑戰(zhàn)，尤其是我國對環(huán)境監(jiān)管的趨嚴(yán)，更加劇了挑戰(zhàn)的難度。施漢昌指出，首先，面對高排放標(biāo)準(zhǔn)，很多傳統(tǒng)污水處理廠的工藝設(shè)計不夠合理，按照原來的思路走智慧水務(wù)的路線已經(jīng)行不通，需要做出相應(yīng)的調(diào)整。其次，污水處理廠的個性化與進(jìn)水的復(fù)雜性使運(yùn)行規(guī)律不夠清晰；三是，現(xiàn)在很多水廠的設(shè)備儀表完好率比較低，故障率比較高；四是，傳統(tǒng)的運(yùn)營和管理習(xí)慣比較粗放，信息數(shù)據(jù)規(guī)范性較差；同時，污水處理系統(tǒng)的大遲滯特性需要前饋控制的配合。以信息公司主導(dǎo)的智慧水務(wù)系統(tǒng)，缺乏專業(yè)技術(shù)支撐。
施漢昌認(rèn)為，智慧水務(wù)對于水行業(yè)來講，是工業(yè)4.0智能化的內(nèi)容。水務(wù)行業(yè)的工業(yè)1.0和工業(yè)2.0完成的比較好，但是與類似化工、石化、機(jī)械等行業(yè)比，水行業(yè)在工業(yè)3.0階段，自動化做的相對落后。到了工業(yè)4.0時代，還要迅速補(bǔ)齊3.0時代落后的短板部分。要把污水廠排水系統(tǒng)的自動化水平逐漸完善提高，這樣才可以適應(yīng)智能化的需求。
“解決問題的過程就是發(fā)現(xiàn)機(jī)遇的過程?！笔h昌指出，要真正解決問題，首先要優(yōu)化工藝，依據(jù)進(jìn)、出水的特點，優(yōu)化工藝條件和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行技改；其次，要提升裝備，淘汰不良裝備，加強(qiáng)運(yùn)維，提升穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)性；三要規(guī)范管理，改粗放管理為精細(xì)化管理，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的規(guī)范化；四要凝練模型，理論+實踐的分析總結(jié)，實現(xiàn)運(yùn)行經(jīng)驗的數(shù)字化。
在解決問題方面，業(yè)內(nèi)已經(jīng)有一些企業(yè)走在了前面，比較有代表性的是北控水務(wù)。施漢昌介紹，北控水務(wù)在智能排水技術(shù)的探索上，做出了很好的成績。
北控水務(wù)發(fā)布了“污水廠數(shù)字雙胞胎”概念版，以實際水廠為藍(lán)本，整合靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，通過機(jī)理模型分析和大數(shù)據(jù)分析等方法，將水廠過去、現(xiàn)在和未來的狀態(tài)進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)和預(yù)測，并結(jié)合專家系統(tǒng)提出建議，為運(yùn)營管理提供決策支持，并實現(xiàn)高度保障、管理高效、成本優(yōu)化和產(chǎn)能挖潛的目的。為實現(xiàn)北控水務(wù)高效卓越運(yùn)營管理提供了支撐，通過全流程的智能化控制，北控水務(wù)運(yùn)行的很多水廠實現(xiàn)了節(jié)能降耗，實現(xiàn)了整體成本的降低。
智慧水務(wù)共享技術(shù)平臺的建設(shè)
清華大學(xué)和北京協(xié)同創(chuàng)新研究院在“智慧水務(wù)共享技術(shù)平臺”的建設(shè)上做了很多探索，施漢昌介紹，智慧水務(wù)共享技術(shù)平臺的建設(shè)，包括飲用水源安全管理、污水處理優(yōu)化運(yùn)行、排水管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)營和受納水體安全管理四個板塊，智慧水務(wù)共享技術(shù)平臺的這四個板塊通過一個用戶友好對的網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)水務(wù)領(lǐng)域共性先進(jìn)技術(shù)的資源共享。
這個平臺包括了整個水務(wù)行業(yè)涉及到的各方面內(nèi)容。如污水處理廠智能化控制系統(tǒng)、智能加藥系統(tǒng)、精確曝氣系統(tǒng)，以及排水管網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)等等。同時在飲用水方面，平臺的特色之一是對生物毒性和微量污染物的自動監(jiān)測和預(yù)警。在受納水體方面，平臺比較有特色的技術(shù)是高密度監(jiān)測和快速檢測。目前這兩方面還在發(fā)展，總的來講，平臺具有監(jiān)測、預(yù)警、控制、評估的功能。
排水系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)
污水處理廠以及管網(wǎng)是排水系統(tǒng)中需要做技術(shù)支撐的兩個主要部分。
首先是污水處理廠。污水處理廠運(yùn)行管理子系統(tǒng)中包括兩個部分：一是智能化運(yùn)行控制子系統(tǒng)，二是智能化運(yùn)行分析子系統(tǒng)。
施漢昌認(rèn)為，智能化本身建立在自動化的基礎(chǔ)上，更側(cè)重于對數(shù)據(jù)的分析和決策。污水處理廠智能化運(yùn)行分析子系統(tǒng)包括運(yùn)行管理問題查詢、出水水質(zhì)超標(biāo)判斷、最佳運(yùn)行參數(shù)搜索、污水處理性能評價。
下圖是運(yùn)行問題查詢界面，收集的經(jīng)驗和各種資料，包括污水處理廠運(yùn)行管理各階段的問題，可以通過查詢關(guān)鍵詞獲得。
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