供水廠企業(yè)中的水務數字化轉型的應用發(fā)展

引言

水務行業(yè)在當下已經邁入了新的發(fā)展階段，行業(yè)內的信息化、數字化的探索，尤其是智能化技術出現以后，智能水務概念的提出使得水務數字化轉型成為可能。但我國水務行業(yè)經歷了漫長的發(fā)展時期，在很長一段時間內因為存在發(fā)展思路、技術條件、資源配置等限制，水務行業(yè)的很多工作都是由人工來完成的，效率偏低且不同流程之間的銜接性不夠，給整個行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的困境。信息技術的日漸發(fā)展，使得各個地區(qū)的水務工作都突破了原先的限制，在水務數字化、智慧化方面的大量研究和投入，使得我國在水務數字化轉型方面取得了一定的成效，但同時也面臨著一定的挑戰(zhàn)，未來為推進智慧水務目標的實現還有很長的一段路要走。

1、智慧水務的概念

智慧水務是在原有的水務系統中整合了智能化技術而出現的新型管理模式，所形成的水智能系統可在水務運營的全過程中實現標準化管控。信息技術支持下，不同子系統之間可高度銜接起來，系統使得水智能系統能夠對自來水、污水、中水等的處理都開展智能化管控，與常規(guī)的管理系統相比，智慧水務下的水循環(huán)效率顯著提高，也可創(chuàng)造更大的社會和經濟效益。

智慧水務作為水務行業(yè)的一個新概念，要求每個水務企業(yè)都需要立足自身的發(fā)展，實現運營管理模式的調整，經由數據采集、傳輸等各種智能化技術和設備，對水務系統的運行狀態(tài)、參數等開展實時監(jiān)測，結果能夠以可視化的方式呈現出來，打造水務物聯網體系。水務企業(yè)經由數字化管理平臺的建設，可將全部的水務信息都加以收集、存儲、分析和利用起來，將得到的數據信息作為后續(xù)決策和工作的參考。為利用數字化平臺采集相應的數據，需在各個污水處理廠、泵站都進行數據采集前置機的安裝，或者進行DSP模塊的設計。在這種關聯關系下，在各污水廠、泵站運行的過程中，這些數據采集模塊可自動進行數據的采集，經由4G或5G網絡，將數據進行上傳并在數據庫中存儲起來[1]。智能化模塊通過對各個關鍵數據的實時監(jiān)控與智能分析，可在發(fā)現異常狀態(tài)的情況下及時預警，通知有關人員及時進行異常問題的處理，實現水務運營的精細化、智能化管控。

2、新形勢下水務行業(yè)所面臨的問題

從2019年底以來，各行各業(yè)就面臨著巨大的發(fā)展危機，新形勢下也使得傳統水務行業(yè)暴露了越來越多的問題，難以適應現代化的發(fā)展步伐。為實現智慧水務的目標，在解決了這些問題以后，針對當下行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，進行相應的數字化轉型探索。

部分水務企業(yè)缺乏頂層規(guī)劃

傳統水務行業(yè)的管理模式下，將工作集中在價值鏈的延長和效益的創(chuàng)造上，并未從根本上以客戶的實際需求出發(fā)來進行相應的管理模式創(chuàng)新、技術更新。就傳統水務行業(yè)的發(fā)展現狀來看，市場上的水務企業(yè)數量眾多，部分水務企業(yè)在頂層規(guī)劃方面存在問題，并未根據行業(yè)總體的發(fā)展來制定可行的發(fā)展方向和路徑，導致在自身的各項工作開展時，缺乏明確的指向，整體工作混亂，數字化轉型困難。

運營環(huán)節(jié)和操作流程管理仍顯粗放

對傳統的水務行業(yè)而言，因為深受觀念、技術等的局限，也沒有對水務工作有正確的認知，不論是企業(yè)內部的領導層還是基層員工，在實際的工作過程中，往往都未形成精細化的思維，在運營環(huán)節(jié)和操作流程方面多為粗放型理念，使得水務工作常常存在很多不足，如運營成本偏高、能耗過大、資源配置不合理。

大部分水務企業(yè)仍處于信息化初級階段

水務行業(yè)在我國發(fā)展歷史悠久，在傳統的行業(yè)發(fā)展過程中，一些前瞻性的水務企業(yè)雖然有數字化的意識，但是因為技術條件的限制，在一些環(huán)節(jié)雖然采用了信息技術，但信息化水平偏低，并未在企業(yè)內部或者行業(yè)范圍內實現信息化的覆蓋。

產業(yè)鏈和新消費鏈尚未打通

在當前的發(fā)展條件下，因為時代在變化，為使水務行業(yè)的工作能夠與總體的經濟形勢保持一致，就需要打通產業(yè)鏈和新消費鏈，給各個水務企業(yè)的業(yè)務開展提供切實的指導。但顯然，市場上的部分水務企業(yè)，其發(fā)展思路尚未完全轉變過來，數字化進程緩慢，未形成嶄新的產業(yè)鏈條和消費鏈條。

3、智慧水務視角下水務數字化轉型面臨的挑戰(zhàn)

水務行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的挑戰(zhàn)

智慧水務對行業(yè)改革的影響巨大，雖然在驅動行業(yè)變革方面有著重要的作用，但是在運營模式創(chuàng)新、認知創(chuàng)新和技術創(chuàng)新方面，卻帶來了一定的挑戰(zhàn)。實際上，如果要在智慧水務條件下實現供排水運營模式的重構，將需要投入大量的資源，再加上業(yè)務與數字化尚未形成合力，數字化轉型倒逼業(yè)務架構的重構，給運行模式的創(chuàng)新帶來了很大的難題。如果能夠實現數字化轉型，就可以有效打破原先的業(yè)務、機構等壁壘。但顯然，當下的水務工作中，對先進管理理念和模式的掌握不夠，業(yè)務流程與信息技術之間的配合不佳，都導致水務行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展面臨著巨大的壓力[3]。

水務數字化轉型方向的挑戰(zhàn)

智慧水務視角下的水務數字化轉型應該向感知、智能控制、數據驅動、智能決策等方面邁進，但不論涉及的是哪一個方面，都需要進行相應的技術革新、資源配置。比如，要實現感知的目標，在全行業(yè)范圍內要擴大廠站規(guī)模，并在原有基礎上擴大管網的動態(tài)感知范圍，開展全域的智能感知；智能控制條件下，需在原先的基礎上引入自動化技術并配置相應的智能化設備；數據驅動下，要對數據進行的采集、管理和分析，形成良好的數據環(huán)境。不論要實現哪一方面，所涉及的工作難度都是非常大的，水務企業(yè)在數字化轉型的過程中，要立足自身的資源、技術和設備不足，突破這些不利因素的限制。

水務業(yè)務與信息技術的挑戰(zhàn)

在水務數字化轉型的過程中，保持業(yè)務與信息技術的高度配合至關重要。雖然越來越多的水務企業(yè)加入了數字化轉型的探索隊伍，但因為深受傳統發(fā)展思路的影響，信息技術的應用還停留在初期階段，未進入信息技術的深入應用環(huán)節(jié)，企業(yè)內部也未形成完善的業(yè)務與信息管理模式，業(yè)務與信息技術的整合效果不理想。

4、水務數字化轉型的意義

能夠實現日常辦公管理

當水務行業(yè)進行了數字化轉型以后，經由數字化平臺的構建，可使每個水務企業(yè)的各項業(yè)務和服務工作在數字化平臺的基礎上開展，使日常的辦公呈現出數字化的特征。比如，以云計算為基礎的數字化平臺使企業(yè)中的公文處理流程大大簡化，相應的審批手續(xù)更簡單，對提高企業(yè)內部的工作效率十分有效。數字化平臺形成后，不同部門、崗位人員之間可實現溝通，平臺可滿足視頻會議、文件收發(fā)與即時通信的需求。

能夠實現水務全過程管理

智慧水務視角下所構建的數字化平臺，還可以使水務企業(yè)在開展各項業(yè)務活動的過程中，能夠由其中的智能化、數字化模塊實現全過程的監(jiān)管，因為在平臺內可自動對相應的數據信息加以收集，再加上自動的數據分析、圖表生成功能，也就可實現全過程、各方位的監(jiān)管，及時發(fā)現工作漏洞并進行相應的工作改進。

能夠實現用戶的故障報修

智慧水務視角下，水務數字化轉型各項工作開展過程中，往往是以用戶需求作為出發(fā)點的，力求為用戶提供優(yōu)的服務。由于數字化系統和平臺的使用，可快速接收到用戶的使用反饋，水務企業(yè)的相關人員在接收到了這些反饋信息以后，也就可在原有的工作模式下進行相應的服務調整、業(yè)務更新。

5、AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，監(jiān)測主要用能設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監(jiān)控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

6、平臺子系統

6.1變電站綜合自動化系統及電力監(jiān)控

對水務配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

6.2電能質量監(jiān)測與治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

6.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

6.4能耗管理

為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/國際先進指標對標，以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

6.5智能照明控制

系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒心的目的。

6.6電氣安全

（1）電氣火災監(jiān)測

監(jiān)測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

（2）消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

（3）消防設備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

（4）防火門監(jiān)控系統

防火門監(jiān)控系統集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

6.7環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

6.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網點位置，各個屋頂的裝機容量。

6.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

6.10 產品清單

7、結束語

數字化轉型是大勢所趨，是未來環(huán)保企業(yè)核心競爭力所在。但也應充分認識到數字化轉型是一個過程，絕非一朝一夕可完成的，也不應停滯在某個階段，而是一項長期工作，應該鞏固轉型成果，持續(xù)創(chuàng)新，不斷提升企業(yè)的核心競爭力。具體實施過程中也需要綜合應用面向穩(wěn)態(tài)需求的經典實施模式和面向創(chuàng)新需求的敏捷模式，并按照頂層設計進行統籌管理。同時，隨著時代的變化，水務行業(yè)面臨著新的發(fā)展機會，信息技術的發(fā)展刺激了智慧水務建設步伐，各個水務企業(yè)都要根據自身的工作特點，開展數字化轉型，以通過數字化實現業(yè)務、服務的變革。

審核編輯：郭婷