智能水務(wù)在水處理方面的應(yīng)用

摘要：本文結(jié)合水處理項(xiàng)目中的實(shí)際需求和當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展趨勢(shì)，闡述了智能水務(wù)系統(tǒng)在水處理項(xiàng)目中的應(yīng)用前景和解決方案。

關(guān)鍵字：水處理，遠(yuǎn)程監(jiān)控，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，人工智能，水質(zhì)監(jiān)測(cè)，設(shè)備管理。

1.智能水務(wù)的應(yīng)用背景

國(guó)家政策

國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》提出：“加快建設(shè)和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，具有重要意義?！?/p>

信息化部印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及推廣指南》和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)評(píng)價(jià)方法》。

工信部已印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及推廣指南》。

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”成為“熱詞”并寫入《2019年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》。

現(xiàn)狀分析

近年來居民用水需求不斷增大，水資源則日趨匱乏，所以，提高水廠凈水能力，加強(qiáng)用水質(zhì)量管理，提升居民用水體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)凈水廠的科學(xué)運(yùn)營(yíng)就成為了迫在眉睫的任務(wù)。

隨著城市內(nèi)投放的凈水設(shè)備數(shù)量增加，對(duì)這些設(shè)備的統(tǒng)一運(yùn)維管理就變得尤為關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)的問題無法及時(shí)反饋和解決，對(duì)周邊用戶的直接影響將會(huì)十分巨大，用戶滿意度也會(huì)急劇下降。對(duì)于管理運(yùn)營(yíng)而言，無法對(duì)所投放設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的管理，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備利用率降低，所造成的資源浪費(fèi)、效率低下的影響也是巨大的。

2.智能水務(wù)的范圍

水處理項(xiàng)目中的智能水務(wù)系統(tǒng)需要充分結(jié)合現(xiàn)有的高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)凈水設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及科學(xué)的管理，此外還需要對(duì)相應(yīng)的客戶信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理，APP以及消息推送等功能。

遠(yuǎn)程監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)對(duì)污水生產(chǎn)設(shè)備以及飲水質(zhì)量的監(jiān)控，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警提醒;

設(shè)備管理：實(shí)現(xiàn)全生命周期的設(shè)備管理功能，提高設(shè)備運(yùn)行效率;

客戶管理：建立完善的客戶信息系統(tǒng)以及人性化、高質(zhì)量的售后服務(wù)體系;

互聯(lián)應(yīng)用：專業(yè)的面向用戶的APP開發(fā)，及時(shí)處理解決用戶問題，提高用戶體驗(yàn)。

3.智能水務(wù)的價(jià)值

水處理項(xiàng)目的智能水務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)，具備以下優(yōu)勢(shì)：

支持跨平臺(tái)應(yīng)用及移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景;

提供高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)服務(wù)支持;

擁有高性能的報(bào)警管理中心;

支持不同廠家的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫;

具備全面且高效的設(shè)備運(yùn)維管理功能;

具備全面且高效的客戶服務(wù)管理系統(tǒng);

提供系統(tǒng)擴(kuò)展接口，保障系統(tǒng)的開放性;

擁有專業(yè)性的APP功能開發(fā)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)客戶體驗(yàn)。

4.智能水務(wù)的解決方案

4.1.框架邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)水處理項(xiàng)目需求，智能水務(wù)的解決方案分層分級(jí)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度來看，系統(tǒng)功能主要集中在SaaS層，在這一層級(jí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息展示，包含：基本分析功能，視頻系統(tǒng)功能，設(shè)備管理功能，客戶售后服務(wù)，可視化功能，付費(fèi)功能，水質(zhì)監(jiān)測(cè)與能源監(jiān)視等功能。

4.2.系統(tǒng)框架

架構(gòu)設(shè)計(jì)圖分為四個(gè)層次。第一層為現(xiàn)地級(jí)，包含了：凈水設(shè)備、儀器等設(shè)備，通過采集網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，之后與視頻數(shù)據(jù)匯總，利用4G路由器，經(jīng)由工業(yè)防火墻將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。第二層為數(shù)據(jù)中心，通過部署實(shí)時(shí)庫服務(wù)器、關(guān)系庫服務(wù)器、設(shè)備管理服務(wù)器、視頻流服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及平臺(tái)的部署。第三層為辦公、管理網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的大屏展示、客戶端展示以及移動(dòng)端的展示。第四層為互聯(lián)網(wǎng)層，實(shí)現(xiàn)的是手機(jī)APP功能的展示及其他移動(dòng)化功能，還包括視頻數(shù)據(jù)在螢石云的存儲(chǔ)。

4.3.系統(tǒng)功能

4.3.1.實(shí)時(shí)顯示功能

實(shí)時(shí)顯示功能是根據(jù)客戶信息以及設(shè)備所在地理位置信息結(jié)合GIS功能后的展示，并能夠通過點(diǎn)擊標(biāo)簽來展開顯示該位置設(shè)備的重要信息，設(shè)備的異常信息、報(bào)警提示也會(huì)直接呈現(xiàn)在畫面上。

畫面中還會(huì)實(shí)時(shí)展示設(shè)備的當(dāng)前時(shí)間的相關(guān)參數(shù)，包括：電導(dǎo)率，電阻率，ph，溫度，壓力，流量等;設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括：水泵，液位，電動(dòng)閥門等;并支持對(duì)異常信息進(jìn)行報(bào)警提示。

4.3.2.基本分析功能

基本分析功能包括報(bào)警功能與報(bào)表管理功能。系統(tǒng)提供報(bào)警相應(yīng)的查詢、顯示入口和界面;報(bào)表功能模塊用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)報(bào)表查詢功能，包括月報(bào)查詢、日?qǐng)?bào)查詢以及班報(bào)查詢等，報(bào)表的種類和樣式由報(bào)表組態(tài)軟件靈活設(shè)置。此外，系統(tǒng)還支持基于現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能。

4.3.3.視頻系統(tǒng)

智能水務(wù)的解決方案中視頻接入支持三種不同的方式：

接入螢石云的視頻數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中進(jìn)行生產(chǎn)與視頻的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要廣域網(wǎng)環(huán)境的支持;

視頻攝像頭IP鏈接，不限網(wǎng)絡(luò)，只要能訪問到攝像機(jī)即可。

集中的流媒體服務(wù)器SDK開發(fā)，同樣不限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，只要能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的訪問即可。

4.3.4.設(shè)備管理功能

設(shè)備管理通常指的針對(duì)設(shè)備的全生命周期進(jìn)行的管理，包含了設(shè)備的臺(tái)帳、運(yùn)行狀態(tài)、統(tǒng)計(jì)分析、維護(hù)保養(yǎng)等功能，根據(jù)實(shí)際的需要還會(huì)延伸到與其他類型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，以保障設(shè)備能在其生命周期內(nèi)發(fā)揮出其應(yīng)有的接近理想的價(jià)值。

4.3.5.客戶售后服務(wù)

系統(tǒng)會(huì)根據(jù)客戶相關(guān)信息建立客戶的基礎(chǔ)信息庫，公司運(yùn)維人員、客戶使用群體以及系統(tǒng)內(nèi)置預(yù)案都可觸發(fā)相應(yīng)的處理流程，流程支持推送至巡檢人員處進(jìn)行處理，其過程和結(jié)果同步反饋至中心。

此外，投訴操作還支持客戶在APP端進(jìn)行，投訴的內(nèi)容會(huì)反饋給運(yùn)營(yíng)公司進(jìn)行處理。投訴發(fā)起后，客戶可實(shí)時(shí)查看投訴處理的進(jìn)度，以全方位提高用戶體驗(yàn)，增強(qiáng)用戶粘性。

4.3.6.可視化功能

可視化功能包括流程可視化與大屏可視化，其中，流程可視化將過程以圖形化的界面進(jìn)行呈現(xiàn)，便于直觀的監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)情況;監(jiān)控大屏則能夠根據(jù)客戶需求進(jìn)行綜合的展示，確保畫面美觀、直觀，并能夠?qū)υO(shè)備總體情況、設(shè)備異常情況、報(bào)警信息等重要信息進(jìn)行重點(diǎn)突出顯示，呈現(xiàn)視覺差異化效果。

4.3.7.直飲水付費(fèi)

系統(tǒng)接入收費(fèi)管理系統(tǒng)，對(duì)用戶使用、費(fèi)用信息進(jìn)行展示，并在接口支持的情況下實(shí)現(xiàn)充值繳費(fèi)服務(wù)，收費(fèi)支持微信、現(xiàn)金等收費(fèi)方式，并且可對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行報(bào)警提醒等。

4.3.8.水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)

水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)包括水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)、水質(zhì)安全預(yù)警和水質(zhì)安全應(yīng)急指揮。

水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)：對(duì)各區(qū)域的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

水質(zhì)安全預(yù)警：對(duì)各區(qū)域的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警。

水質(zhì)安全應(yīng)急指揮：水質(zhì)安全出現(xiàn)問題是通過制定相應(yīng)的應(yīng)急指揮機(jī)制，快速協(xié)調(diào)解決問題。

4.3.9.能源監(jiān)測(cè)分析

通過能流圖（主要包括電力系統(tǒng)、水系統(tǒng)）的相關(guān)畫面，實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)注的區(qū)域內(nèi)的設(shè)備用能情況，并對(duì)能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行能源計(jì)劃分析、能源對(duì)標(biāo)分析、能源橫向分析，充分發(fā)掘數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，便于管理者對(duì)區(qū)域內(nèi)用能設(shè)備進(jìn)行有效的管理，從而達(dá)到提高能源的利用率，降低設(shè)備能耗的目的。

4.3.10.APP用戶管理

APP端提供友好的交互方式及科學(xué)的界面布局，其功能包括：APP啟動(dòng)界面的優(yōu)化，后臺(tái)用戶的注冊(cè)，密碼的修改，以及用戶登錄與用戶登錄錯(cuò)誤的提醒等，實(shí)現(xiàn)用戶在相應(yīng)界面綁定相關(guān)設(shè)備，并對(duì)該設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維管理，從而提高管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖正偉，智慧水務(wù)研究與實(shí)踐?？茖W(xué)出版社，2018.

[2]宋航，萬物互聯(lián)，清華大學(xué)出版社，2019

[3] 朱耀青。力控ForceControl V7.1_技術(shù)規(guī)格書，力控科技有限公司，2019

作者簡(jiǎn)介：付俊彥，男，湖北武漢市，副高級(jí)職稱，主要從事電氣自動(dòng)化，PLC及其應(yīng)用，水處理相關(guān)項(xiàng)目研究。