基于“厂、站、网”一体化运管平台建设与应用

文｜王佳 曾晓雪 陈丽芳 何轶铭 瞿云珂

一、引言

传统水务数据的采集往往是线下人工，或者是Excel表格采集，效率低下且容易出错产生脏乱数据。虽然部分水务企业已经采用数字化管理模式，实现了水质全过程监控，实现了数字化办公，但各系统之间无法共享信息，缺乏对水务数据的深入挖掘和利用。为此锡山水务搭建了一套“厂、站、网”体化运营平台能够有效解决各个业务系统数据无法有效互通的痛点，通过优化污水处理厂的运行、科学调度泵站、加强排水管网维护等措施，从而达到厂、站、网协调联动，确保“一个指令执行到位”“一个平台调度到边”保障排水系统高效、稳定运行、提升系统运行能力。

二、“厂、站、网”一体化运管平台在城市供排水中的运用价值

“厂、站、网”一体化运管平台是新型水务管理系统，综合运用了云计算、物联网、BI分析等技术将企业的各类基础设施有效联系起来，从而构建成一个智慧化的水务系统。运管平台可以自动采集数据，并进行数据地深度挖掘。通过辅助决策，力争让整个水务系统成为及时反应和统一指挥调度决策的大脑。从锡山水务目前的建设情况来看，可以将精细化管理、智能调度和供排水服务标准化联系起来，对水务工作实现智慧管控和动态化管理。总的来说，“厂、站、网”一体化运管平台在城市供排水中运用的价值集中体现在以下方面。

（一）优化污水处理厂运行

一体化运管平台可以借助物联网将污水处理的过程清晰地展示出来，直接有效地克服了人工监控的局限性，在自动化操作与监控中可以对水质安全实施24小时动态监控，方便技术人员随时掌握生产运行的实施情况，同时实现了污水处理厂的少人值守。

（二）科学合理化地调度

一体化运管平台可以借助物联网、BI分析等技术手段，完全改变传统水务的工作方法，可以让调度更加科学高效。从优化调度这一角度来看，可以通过管控调度中心平台及管网GIS模块，管理人员能够清晰地查阅各个区域的泵站运行状况以及管网运行情况，并且可以实时监测水量信息。通过分析实时数据和历史数据，充分调动泵站主动调序功能，并迅速优化调度方案，实现用科学地调度来代替经验地调度，主动地预防代替事后的补救，将突发事件带来的伤害降到最低。

（三）科学运营的智能管网

管网智慧化地运营，能高效安全地提升信息处理和信息资源整合能力，更科学地提升监测、预警、分析、预测和决策能力，实现更全面灵活的管网与管网、管网与人、人与人的互联互通和相互感知能力，从而更好地发现问题、处理问题、决策执行和解决问题。

（四）综合化管理，辅助决策实施

在一体化运管平台运行下，数据采集设备与传输设备可以在线监测出水务系统的运行整体情况，同步整合各个业务部门资源，实现企业一体化管理，实现“一张图”就能做到对重点业务板块做到有效预警，辅助整体决策实施。

三、“厂、站、网”一体化运管平台建设路径

为了进一步驱动锡山水务一体化发展，依托城市水务一体化改革目标，同时紧密围绕锡山水务集团生产管理、运行维护和联合调度的切实业务需求，对集团“十四五”水务一体化规划发展框架进行针对性部署，形成了“厂、站、网”一体化运营平台搭建的整体思路，打造“一个中心，三个平台”的总体架构，即一个综合大数据管理中心；一个污水处理厂大数据监控平台，一个综合管控调度平台，一个管网GIS平台。构建了锡山水务智慧水务管理体系，全面覆盖N个应用场景。

其中a={a1,a2,…,aN}为所有用户当前策略选择，wm为信道带宽，|Ii|表示集合Ii中元素的个数.

依据区域“一张图”的管理模式,高效快速地得到水厂、泵站、管网等相关信息，并进行实时地分析。同时对主要监测点的液位、水质指标等进行实时跟踪监视,实现厂站网之间的综合调度管理,通过控制算法和调度模型的实际运行效果,寻找最佳控制方案。在自动预警预报模型以及协同调度模型的基础上, 给出紧急突发情况下整个系统的优化调度方案,最大限度地减少损失。

（一）综合大数据管理中心

为了与水务一体化改革步骤相协调，构建了与集团运营管理体系相适应的综合大数据管理中心。“一张图”的锡山排水体系大数据管理中心主要涵盖了锡山水务集团子公司、污水处理厂、管网泵站、正源检测、企业排水、农村污水等基本情况，将水源、水厂、泵站、管网、水质等核心数据集中在公司大数据管理中心，使生产调度实现透明化、数字化，提高了精细化管理水平。

通过核心数据汇集（包括水厂、泵站、管网的各项数据），加速信息资源整合应用，提高数据管理效率，促进数据价值充分释放。

（二）污水处理厂大数据监管平台

锡山水务大数据监控平台全流程管控污水处理的各个环节。通过污水厂基本信息管理、在线监测、工艺图管理等业务功能，实现对污水处理厂的运维管理。

1. 基本信息管理

对污水处理厂进行管理，主要包括污水处理厂名称、位置、服务区域、处理能力、 污水处理工艺、运营规模、运营制度等的管理。该模块包含污水处理厂基本信息管理、进出水水质数据、物耗信息、进出水量、设备报警信息及泵站实时液位及流量等功能。

2.污水厂在线监测

对污水处理厂进水口和出水口的水质、水量进行实时监测，以可视化的形式对各类指标数据进行展示，同时可以对监测过程中发生的报警事件进行查看，将报警信息以工单形式发送给一线工作人员。该模块包含实时数据监测功能、报警事件查看等功能。除此之外，各个污水厂模块都可通过点击“视频监控”查看该模块相关视频监控以实现精细化的管理。

3.污水厂工艺图

锡山水务目前有7个污水处理厂，每个污水处理厂的工艺都各不相同，工艺图页面主要展示各污水厂的工艺流程，平台页面中间为放大工艺图视图。

本文就锡山水务云林污水处理厂做重点介绍。云林厂大数据监控中心分析了MBR膜池、臭氧、气浮池、生化池等工艺流程；如MBR膜池页面，主要分析了MBR抽吸泵运行状态、运行频率及流量，MBR风机运行情况及MBR静压式流量分析；如臭氧页面，主要展示冷却蒸发设备及内循环泵运行状态，臭氧系统设备运行状态及臭氧浓度，污泥回流泵累计运行时间趋势。所有工艺图均可点击下钻，可选择某一污水厂工艺图卡片进行详细查看，以实现对全工艺流程的精细管控。

（三）综合管控调度平台

1.管控调度中心

管网系统中的需水量实时发生变化，用水高峰时段管网压力普遍降低，而夜间用水低峰时段管网压力普遍增高。因此，为降低漏损、节能降耗，需针对不同时段的需求科学地调节管网中的泵站出厂压力与流量，在满足用户正常用水的前提下最大限度降低能耗。

传统的泵站调度运行主要依靠经验，组合方式单一，调节范围有限，难以保证水泵在所有时段内高效运行，易造成能源浪费，影响供排水安全。因此，开发管控调度系统以指导泵站优化调度非常有必要。泵站优化调度以泵站出口流量和压力为基础，结合智能算法，以能耗最低为目标函数，在满足供排水流量与压力的前提下，优化搭配泵站内部定速泵的开停与调速泵的调速比，使水泵始终保持在高效段运行。

2.和对讲调度管控平台

为配合管控调度中心实现更好地调度指挥，锡山水务上线使用了和对讲调度管控平台，该平台提供基于地图定位的可视化调度功能。尤其是突发事件发生时，可准确地与调度管控中心联络，报告事由或险情以及现场情况，以便调度中心实现快速应对处置。平台可提供集群对讲、可视化指挥调度、实时定位、位置共享、图片/视频传输等多种业务功能相融合，较好的配合锡山水务实现联合调度的各项工作。

（四）管网GIS平台

为解决管网水质二次污染影响、管网漏损问题以及爆管突发事件出现时辅助维修信息化水平不足等问题，锡山水务设计了基于GIS的管网系统。通过地图接口将管网信息映射于地理图层上，准确、高效地展示出管网的点、线、面及空间等数据信息，实现管网精细化、可视化展示。

同时，还通过多功能管网机器人，对城区保留管网和已完成管网进行内部探测，检查有无管道渗漏、管壁裂痕、切口错位、管裂变形等问题，以便及时对管网进行修复与维护。

除此之外，搭建了管网运维管理平台以及排水管网在线监测系统。一方面对道路信息、管段信息、管网统计、管道信息等实现数据资产进行有效管理，包括管道缺陷的程度、缺陷的种类、缺陷距离、缺陷影像、修复的状态等维度。另一方面实现对排水管网低洼点的实时状态监测，包括对各个站点的设备状态、固定井深数据、液位、电量、信号等数据做到实时监测。

城市管网分布密集、错综复杂且埋藏于地底。GIS管网平台能够有效地解决人工搜寻方式排查管网缺陷的这一痛点，不仅节省了不少的时间和精力，还能为供排水管理提供权威、可靠和统一的决策支持，实现快速、有效地指引巡检人员施工和维护，实现降本增效的同时很好地避免了因抢修不及时，造成二次事故的风险。

四、总结

锡山水务“厂、站、网”一体化建设项目，能有效解决各系统独立运行缺乏互联互通的痛点，实现对“厂、站、网”的生产运行调度的全生命周期地管控。能够解决供排水高峰期间存在局部泵站超负荷运行等痛点，帮助管网节点保证低水位运行，实现供排水设施“智能监测、系统运行、科学调度、全程管控、节能减排”，保障水务运维精准化、管理科学化、决策智慧化。

智慧水务系统在城市供排水中的优势是毋庸置疑的，对推进水务工作规范化、科学化与高效化十分有益。锡山水务为充分发挥智慧水务系统的优势，注重与相关科学技术的应用落地，搭建“厂、站、网”一体化平台，实现业务信息化转型，破解水务行业发展困局，助力城市供排水更精细更智能，保障城市供排水安全，巩固和提升水环境整治成果，让人民群众拥有更多的获得感和幸福感。