引言  

水處理系(xi)統(tong)作為重要的(de)基(ji)礎(chu)設施，2012年《關于(yu)開展(zhan)國家智(zhi)慧(hui)城(cheng)市試(shi)點(dian)工作的(de)通(tong)(tong)知》附件(jian)2：國家智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(區、鎮)試(shi)點(dian)指標體系(xi)(試(shi)行)對(dui)供水系(xi)統(tong)提出明確的(de)指標(見表1)，2014年8月，國家發(fa)改委、工信部、科(ke)技部、公安部、財政部、國土部、住建(jian)部、交(jiao)通(tong)(tong)部等(deng)八部委印發(fa)《關于(yu)促進智(zhi)慧(hui)城(cheng)市健康(kang)發(fa)展(zhan)的(de)指導意見》中，要求大幅(fu)提升電力、燃氣、交(jiao)通(tong)(tong)、水務(wu)、物流(liu)等(deng)公用基(ji)礎(chu)設施的(de)智(zhi)能化水平。  

無論是(shi)國家政(zheng)策還(huan)(huan)是(shi)地方政(zheng)策、規(gui)劃(hua)，水(shui)(shui)務(wu)都(dou)是(shi)不可或缺的重要一環(huan)，但是(shi)，這些政(zheng)策、措施仍然(ran)(ran)(ran)是(shi)處于(yu)(yu)規(gui)劃(hua)層面(mian)。與城(cheng)管、交通等以管理為主的行業(ye)(ye)和(he)(he)純制造業(ye)(ye)不同，水(shui)(shui)務(wu)行業(ye)(ye)既(ji)涉及生產，又服務(wu)于(yu)(yu)大眾，同時還(huan)(huan)有上(shang)游(you)保(bao)護、下游(you)環(huan)保(bao)等職責。水(shui)(shui)廠作為具有一定政(zheng)府職能的企業(ye)(ye)，雖然(ran)(ran)(ran)當前有各方面(mian)特(te)別是(shi)很多著(zhu)名企業(ye)(ye)都(dou)在努力探索(suo)，推出大量的設想、產品和(he)(he)解決(jue)方案，但要實(shi)現智慧(hui)(hui)城(cheng)市(shi)要求下的水(shui)(shui)廠智慧(hui)(hui)化，仍然(ran)(ran)(ran)存在沒有清(qing)晰脈絡(luo)，沒有形成共識的困境,需(xu)要頂層規(gui)劃(hua)，探索(suo)實(shi)現智慧(hui)(hui)水(shui)(shui)廠建(jian)設的路徑。  

1明確智慧水廠理念目標  

建(jian)(jian)設(she)(she)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)水(shui)廠(chang)的(de)(de)誤區，是將(jiang)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)水(shui)廠(chang)等(deng)同于(yu)(yu)全(quan)自動水(shui)廠(chang)、無人水(shui)廠(chang)。2012年(nian)住房城(cheng)(cheng)鄉(xiang)建(jian)(jian)設(she)(she)部(bu)辦公廳《關于(yu)(yu)開(kai)展國(guo)家智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)試(shi)點(dian)工作的(de)(de)通知》明確(que)：“智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)是通過綜合運(yun)(yun)用(yong)現代科學技(ji)(ji)術、整合信(xin)息(xi)(xi)(xi)資源、統籌(chou)業務(wu)應(ying)用(yong)系(xi)統，加強城(cheng)(cheng)市(shi)規(gui)劃(hua)、建(jian)(jian)設(she)(she)和管理(li)(li)(li)的(de)(de)新(xin)模(mo)式(shi)。為探索智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)建(jian)(jian)設(she)(she)、運(yun)(yun)行、管理(li)(li)(li)、服(fu)務(wu)和發展的(de)(de)科學方式(shi)，決定(ding)開(kai)展國(guo)家智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)試(shi)點(dian)工作”，2014年(nian)八(ba)部(bu)委(wei)印發的(de)(de)《關于(yu)(yu)促進智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)健康發展的(de)(de)指導意(yi)見》指出：“智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)是運(yun)(yun)用(yong)物聯網、云計算(suan)、大數據(ju)、空間(jian)地理(li)(li)(li)信(xin)息(xi)(xi)(xi)集成等(deng)新(xin)一代信(xin)息(xi)(xi)(xi)技(ji)(ji)術，促進城(cheng)(cheng)市(shi)規(gui)劃(hua)、建(jian)(jian)設(she)(she)、管理(li)(li)(li)和服(fu)務(wu)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)化的(de)(de)新(xin)理(li)(li)(li)念和新(xin)模(mo)式(shi)”，由此(ci)可見，智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)的(de)(de)手(shou)段是新(xin)的(de)(de)技(ji)(ji)術，特別是信(xin)息(xi)(xi)(xi)技(ji)(ji)術，目的(de)(de)是提高規(gui)劃(hua)、建(jian)(jian)設(she)(she)、管理(li)(li)(li)和服(fu)務(wu)能力。為滿足智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)城(cheng)(cheng)市(shi)的(de)(de)要求，作為城(cheng)(cheng)市(shi)重要基礎設(she)(she)施，智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慧(hui)(hui)水(shui)廠(chang)應(ying)該是以(yi)應(ying)用(yong)新(xin)一代信(xin)息(xi)(xi)(xi)技(ji)(ji)術為手(shou)段，生產、運(yun)(yun)行、維護、調度(du)和服(fu)務(wu)等(deng)全(quan)方位、全(quan)過程各環(huan)(huan)節(jie)高度(du)信(xin)息(xi)(xi)(xi)互通、反(fan)應(ying)快捷(jie)、管理(li)(li)(li)有序的(de)(de)高效節(jie)能、綠色環(huan)(huan)保、環(huan)(huan)境舒適(shi)水(shui)廠(chang)。  

2構建智慧水廠框架體系  

綜上所述，智慧水廠(chang)應該由一(yi)個從生產到管理全面信息化、自動(dong)化的(de)(de)框架系(xi)統(tong)組成。目前(qian)在“大(da)(da)眾(zhong)創業(ye)，萬眾(zhong)創新”的(de)(de)大(da)(da)背景下，涉及水務業(ye)務的(de)(de)企(qi)業(ye)都在探索(suo)水務行(xing)業(ye)的(de)(de)智能化、進而智慧化，如(ru)：遠程抄表(biao)系(xi)統(tong)、管網GIS系(xi)統(tong)、漏損(sun)檢測系(xi)統(tong)、能耗(hao)管理系(xi)統(tong)、泵房綜合控制平(ping)臺(tai)以(yi)及機器(qi)人、視(shi)頻(pin)識(shi)別系(xi)統(tong)等等。根據以(yi)往的(de)(de)經驗和思(si)路，整(zheng)合這些成果(guo)，我們通常(chang)會提出如(ru)圖1的(de)(de)框架。  

該系統(tong)以(yi)水(shui)廠安全、可(ke)靠以(yi)及(ji)節(jie)能(neng)降耗為目標(biao)，針對目前水(shui)廠運營可(ke)能(neng)存(cun)在的問題，運用先進的信息技術(shu)和控制技術(shu)，建立一系列的管(guan)理(li)、控制系統(tong)，加(jia)強水(shui)廠生(sheng)產管(guan)理(li)。  

從(cong)工業(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)、電(dian)(dian)氣化(hua)(hua)(hua)到自(zi)動化(hua)(hua)(hua)，都是(shi)(shi)通(tong)過(guo)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)創新(xin)(xin)，來(lai)提高我們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)力(li)，水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)發展也是(shi)(shi)如(ru)此，電(dian)(dian)和電(dian)(dian)動機、水(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)(de)(de)發明(ming)，使(shi)給水(shui)(shui)能(neng)(neng)夠(gou)工業(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)、電(dian)(dian)氣化(hua)(hua)(hua)，繼電(dian)(dian)器技術(shu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)了“一(yi)鍵啟動”，PLC使(shi)“自(zi)動化(hua)(hua)(hua)”成為可(ke)(ke)能(neng)(neng)，網絡(luo)成就了“中(zhong)央控制(zhi)”，這些(xie)發展，其共同的(de)(de)(de)(de)(de)特點就是(shi)(shi)：發明(ming)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)-解(jie)決(jue)現有(you)(you)問(wen)題-提高生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)效率-推進(jin)管(guan)(guan)理(li)進(jin)步(bu)，這是(shi)(shi)一(yi)種從(cong)下(xia)而(er)上(shang)(shang)發展思(si)路(lu)，我們(men)可(ke)(ke)以(yi)(yi)稱(cheng)(cheng)之為“自(zi)動化(hua)(hua)(hua)”思(si)路(lu)，上(shang)(shang)述框架正是(shi)(shi)沿(yan)用(yong)(yong)了這一(yi)思(si)路(lu)。智慧城市強調管(guan)(guan)理(li)，智慧水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)建設思(si)路(lu)應(ying)該(gai)是(shi)(shi)自(zi)上(shang)(shang)而(er)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)思(si)路(lu)，即：完善管(guan)(guan)理(li)體系-利用(yong)(yong)信息技術(shu)-提高管(guan)(guan)理(li)效率-提升生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)水(shui)(shui)平-實(shi)(shi)現新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)目標。這一(yi)思(si)路(lu)，我們(men)可(ke)(ke)以(yi)(yi)稱(cheng)(cheng)之為“智慧”思(si)路(lu)。基于目前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)廠(chang)管(guan)(guan)理(li)制(zhi)度(du)，是(shi)(shi)長(chang)期生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)實(shi)(shi)踐的(de)(de)(de)(de)(de)結晶，雖然在(zai)手段上(shang)(shang)可(ke)(ke)能(neng)(neng)不夠(gou)先進(jin)，但(dan)在(zai)實(shi)(shi)踐中(zhong)證明(ming)是(shi)(shi)可(ke)(ke)靠適用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)。因(yin)此，建議通(tong)過(guo)分(fen)解(jie)現有(you)(you)水(shui)(shui)廠(chang)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)管(guan)(guan)理(li)功(gong)能(neng)(neng)，以(yi)(yi)現有(you)(you)管(guan)(guan)理(li)體系為依據，將現有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)理(li)需求(qiu)分(fen)解(jie)整(zheng)合(he)(he)為各(ge)功(gong)能(neng)(neng)模塊，這些(xie)可(ke)(ke)組合(he)(he)、可(ke)(ke)分(fen)期、可(ke)(ke)擴展的(de)(de)(de)(de)(de)模塊，應(ying)該(gai)包含了現有(you)(you)水(shui)(shui)廠(chang)管(guan)(guan)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)種需求(qiu)，并可(ke)(ke)通(tong)過(guo)擴展滿(man)足水(shui)(shui)廠(chang)管(guan)(guan)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)需求(qiu)。  

水廠(chang)除了最(zui)重要(yao)也(ye)是自(zi)動(dong)化最(zui)為關注的(de)生(sheng)產工藝外，還包(bao)括：為確保生(sheng)產可靠運行的(de)人為保障(zhang)工作、原材(cai)料的(de)管(guan)(guan)理工作、設備的(de)維護、建構筑物的(de)維護以(yi)及人員(yuan)的(de)管(guan)(guan)理、安全(quan)的(de)保障(zhang)等。分解、分析和(he)完(wan)善(shan)水廠(chang)的(de)管(guan)(guan)理體系，推薦的(de)智慧水廠(chang)框(kuang)架體系如圖2。  

這些系(xi)(xi)統以及在此基礎上不斷(duan)補充完善，構建了完整的(de)水廠生(sheng)產、管理、服(fu)務體系(xi)(xi)，通過其智(zhi)慧解(jie)決方案(an)，可以解(jie)決目(mu)前存在的(de)管理、服(fu)務手段落后(hou)的(de)痛點，滿足(zu)智(zhi)慧城市(shi)對水廠的(de)管理需求。  

3落實智慧水廠解決方案  

針對(dui)水廠管(guan)理、服務的(de)要求(qiu)，細化(hua)各功能模塊的(de)需求(qiu)，借鑒(jian)本行業已有(you)的(de)經驗(yan)和其他(ta)行業的(de)經驗(yan)，提(ti)出需求(qiu)目標，設計硬件框架、開(kai)發軟(ruan)件產品，提(ti)出一攬子(zi)解決方案。各模塊的(de)大致需求(qiu)如(ru)下(xia)：  

智慧(hui)(hui)生產系統(tong)：完善(shan)水廠(chang)生產自動化，建立能(neng)耗管(guan)理(li)等(deng)系統(tong)，盡可能(neng)減少現場人工干預的需求(qiu)，在智慧(hui)(hui)生產管(guan)理(li)系統(tong)的協調下，高效低耗、保質(zhi)保量完成制水任務。  

智慧生(sheng)產(chan)(chan)管理系(xi)統：利用視頻(pin)識別、機器人等(deng)新一代IT技術，建(jian)立(li)生(sheng)產(chan)(chan)巡檢(jian)系(xi)統、水質分(fen)析系(xi)統、應急處理系(xi)統等(deng)，監視整個生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程，及時發現(xian)并處置計劃外事件(jian)，達到全(quan)廠保(bao)(bao)質、保(bao)(bao)量、安全(quan)生(sheng)產(chan)(chan)的目(mu)標(biao)。  

智慧原料(liao)(liao)管理系統：建(jian)立生產藥(yao)劑、試驗藥(yao)劑、沙(sha)料(liao)(liao)等生產原材料(liao)(liao)倉儲(chu)管理系統、供應商信息系統、產品(pin)追溯(su)系統等，根(gen)據生產計(ji)劃和歷年原材料(liao)(liao)供應采購大數據，自動(dong)制(zhi)定(ding)采購計(ji)劃，在確保原材料(liao)(liao)安全(quan)、可靠(kao)供應的前提下，做到少(shao)存儲(chu)、零存儲(chu)。  

智慧設(she)(she)(she)備(bei)維(wei)護系(xi)統(tong)：重要設(she)(she)(she)備(bei)設(she)(she)(she)立在(zai)線監測系(xi)統(tong)，利用BIM等技術(shu)，建立機械、電氣、儀表、自控、試驗等設(she)(she)(she)備(bei)檔案管(guan)理(li)系(xi)統(tong)、供應商(shang)信息系(xi)統(tong)、產品追溯系(xi)統(tong)、針對(dui)設(she)(she)(she)備(bei)運用情況，自動制定設(she)(she)(she)備(bei)維(wei)護、檢(jian)修計劃，規(gui)范維(wei)護工作。  

智慧構(gou)筑(zhu)(zhu)物監測(ce)系(xi)統：針對重要構(gou)筑(zhu)(zhu)物，建立(li)構(gou)筑(zhu)(zhu)物健康監測(ce)系(xi)統，監測(ce)構(gou)筑(zhu)(zhu)物應力、變形、沉降等(deng)敏感參數，與設(she)計參數進行比較，實時評(ping)估構(gou)筑(zhu)(zhu)物安全狀況。  

智慧安(an)保系統：利(li)用視頻及其(qi)識別、紅外線、電子圍(wei)欄(lan)等(deng)技術，建(jian)立全(quan)(quan)面、立體的(de)安(an)保系統，將水廠(chang)工作(zuo)范(fan)圍(wei)內的(de)人員(yuan)細化為工作(zuo)、維護、清(qing)潔(jie)、檢查、考察、參觀(guan)等(deng)不同權限，通(tong)過云(yun)計算、無線覆蓋、移(yi)動(dong)終端、人員(yuan)識別、人員(yuan)定(ding)位(wei)等(deng)技術手段(duan)，通(tong)過事先確定(ding)的(de)路線和活動(dong)范(fan)圍(wei)，規范(fan)人員(yuan)的(de)活動(dong)，并提(ti)供照明(ming)、通(tong)風(feng)空調以及說明(ming)、講解、應急聯(lian)絡(luo)等(deng)服(fu)務，保證生產安(an)全(quan)(quan)、人員(yuan)安(an)全(quan)(quan)。  

智慧辦公系統：通過建立個人辦公、公共信(xin)息、行政(zheng)事務、公文(wen)流轉、知識管(guan)(guan)理、幫助、系統管(guan)(guan)理等(deng)模塊，實(shi)現水廠人事管(guan)(guan)理、財務管(guan)(guan)理、資產管(guan)(guan)理、科(ke)研管(guan)(guan)理等(deng)信(xin)息化(hua)和自動化(hua)。  

智慧環境控(kong)制系統：對全(quan)廠照明、通風、空調等(deng)建立控(kong)制系統，針對不(bu)同設備、不(bu)同人員的(de)(de)不(bu)同需求(qiu)，制定(ding)精準(zhun)的(de)(de)控(kong)制策略，通過與其他系統的(de)(de)配合，在滿足人員的(de)(de)舒適(shi)性、設備的(de)(de)安全(quan)性等(deng)前提(ti)下，達到節(jie)能、減排、減少污染的(de)(de)目的(de)(de)。  

智慧養(yang)(yang)護系(xi)統(tong)：針(zhen)對水(shui)廠綠化多的特點，設(she)置自動(dong)澆灌系(xi)統(tong)、植物(wu)管理(li)系(xi)統(tong)，通過氣象信息以(yi)及(ji)水(shui)廠植物(wu)檔(dang)案信息，自動(dong)澆灌，并(bing)提(ti)供養(yang)(yang)護計劃，適時(shi)安(an)排施(shi)肥(fei)、修(xiu)剪(jian)等養(yang)(yang)護工作。  

隨著水(shui)(shui)廠(chang)(chang)智(zhi)慧(hui)化(hua)建設(she)的(de)(de)發(fa)展(zhan)，水(shui)(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)管理(li)工作(zuo)也會不斷地(di)發(fa)展(zhan)和調整(zheng)，同(tong)時，水(shui)(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)管理(li)工作(zuo)繁(fan)復而細碎，顯然(ran)以水(shui)(shui)廠(chang)(chang)為(wei)單(dan)位的(de)(de)建設(she)必(bi)然(ran)帶來軟硬(ying)件(jian)的(de)(de)大(da)量投入和重(zhong)復建設(she)。而云(yun)(yun)技(ji)(ji)術能(neng)夠很好地(di)解決這一問題，我們應該充分(fen)利用(yong)(yong)(yong)云(yun)(yun)技(ji)(ji)術的(de)(de)IaaS(InfrastructureasaService，基礎設(she)施(shi)即服務(wu))、PaaS(PlatformasaService，平臺即服務(wu))和SaaS(SoftwareasaService，軟件(jian)即服務(wu))三(san)大(da)服務(wu)模式，根據(ju)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)智(zhi)慧(hui)化(hua)建設(she)計劃(hua)，通(tong)過在先期建設(she)的(de)(de)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)建立“水(shui)(shui)廠(chang)(chang)云(yun)(yun)”并逐步(bu)擴(kuo)展(zhan)為(wei)“水(shui)(shui)務(wu)云(yun)(yun)”的(de)(de)技(ji)(ji)術路線(xian)，以及利用(yong)(yong)(yong)公(gong)用(yong)(yong)(yong)云(yun)(yun)等方法，從而達到硬(ying)件(jian)共(gong)(gong)享(xiang)、軟件(jian)共(gong)(gong)享(xiang)、數(shu)據(ju)共(gong)(gong)享(xiang)和信(xin)息共(gong)(gong)享(xiang)，提高設(she)施(shi)的(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)率，降(jiang)低軟硬(ying)件(jian)費用(yong)(yong)(yong)和開(kai)發(fa)費用(yong)(yong)(yong)。同(tong)時，新增的(de)(de)管理(li)系統也可(ke)以很方便(bian)地(di)在“云(yun)(yun)端(duan)”進行開(kai)發(fa)而不需要增加終端(duan)設(she)備。  

4建設智慧水廠示范工程  

智慧城市(shi)(shi)(shi)的建(jian)設(she)(she)，涉及到(dao)城市(shi)(shi)(shi)的方方面面，工程龐大，《關(guan)于促進(jin)智慧城市(shi)(shi)(shi)健康發展的指導意(yi)見》為(wei)此(ci)提(ti)出來(lai)：“以人為(wei)本，務實推進(jin);因地制宜(yi)，科學有序;市(shi)(shi)(shi)場為(wei)主，協(xie)同創新(xin);可管可控，確保安(an)全”等原(yuan)則，并強調“加(jia)強頂層設(she)(she)計”。  

同樣(yang)，智慧(hui)水(shui)廠(chang)的(de)(de)重點在(zai)(zai)于管(guan)理和服務的(de)(de)信息化，雖然在(zai)(zai)長期的(de)(de)實(shi)踐中積累了一定的(de)(de)經驗(yan)，但仍然需(xu)(xu)要大量(liang)的(de)(de)軟硬件(jian)開發，因此，智慧(hui)水(shui)廠(chang)的(de)(de)建(jian)(jian)設，需(xu)(xu)要盡(jin)快(kuai)建(jian)(jian)設示范工程，在(zai)(zai)做(zuo)好頂層設計的(de)(de)前提下(xia)，針對這些管(guan)理需(xu)(xu)求，有(you)序(xu)推(tui)進(jin)，逐步實(shi)施，為全面推(tui)廣(guang)智慧(hui)水(shui)廠(chang)乃至(zhi)智慧(hui)水(shui)務，提供經驗(yan)，為建(jian)(jian)設完善一套可復制、可推(tui)廣(guang)的(de)(de)智慧(hui)水(shui)廠(chang)管(guan)理體系，提供實(shi)踐基地。  

5結語  

智慧水(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)建設(she)，應(ying)該(gai)打破以往(wang)的(de)(de)(de)思路，自(zi)上(shang)而(er)下，做好頂層(ceng)設(she)計(ji)，站在智慧城(cheng)市的(de)(de)(de)高度(du)，利用(yong)云計(ji)算、大數(shu)據(ju)等(deng)新的(de)(de)(de)信(xin)息技術和思路，將水(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)管理、服(fu)務工作全面的(de)(de)(de)智慧化，通過(guo)提升管理、服(fu)務的(de)(de)(de)能效來保證水(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)安全、可靠(kao)、綠色。

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