智慧水務：水務集團探求創新發展的基石
摘要：2013年8月5日，住房城鄉建設部下發通知提出，確定北京經濟技術開發區等103個城市(區、縣、鎮)為2013年度國家智慧城市試點，并就做好試點工作提出具體要求。目前，各行各業對“智慧”的理念認知逐漸加強，部分行業已經開始運作，并受益匪淺。作為城市建設重點的水務行業也正在進行“智慧”的創新改革，尤其國內大型水務集團正在紛紛引進數字化運營管理理念，爭做行業領頭羊，一場水務革命就此展開。
關鍵詞：水務綜合運營管理、水行業信息化管理解決方案、智慧水務
行業背景
污水處理行業是國家新興戰略產業之一，國家“十二五”規劃也對城鎮污水處理提出了更高的要求，明確規定縣級鎮、尤其是重點鎮必須建立污水處理廠。據相關數據顯示，截至2013年3月底，全國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠3451座，污水處理能力約1.45億立方米/日，較2012年底新增污水處理廠111座，新增處理能力約300萬立方米/日。由此可見，我國城鄉污水處理廠保持了持續高速增長的態勢。
污水處理廠在承擔環保減排的任務的同時，需要消耗大量的水、電、藥。據統計，水、電、藥成本占污水處理廠生產運行管理直接成本的90%以上。近年，我國污水排放量已達到800億噸左右，而我國目前污水處理電耗為0.2至0.56度每噸之間，按此測算，光電量消耗就至少需要150億度以上，再加上設備損耗、藥耗、水耗等，其費用更為龐大。
污水處理項目通常存在配套污水收集系統不完善，污水來量不足，污水中污染物濃度低達不到設計進水濃度，污水處理運行管理人才短缺，污水系統不穩定，運行費用偏高等棘手問題。污水處理企業需要通過加強或改進自身的工藝運行管理方式、方法和轉變運營管理模式，提升污水廠運行和企業運營管理水平，盡可能的將上述問題產生的影響降至最低。
隨著我國水務環保行業市場化程度的逐步加大，市場涌現出許多全國性和區域性的大型水務集團公司，甚至有些集團公司擁有全國各地上百家的污水處理項目，這些污水處理廠地域分布廣泛，集團與廠之間容易產生信息傳遞脫節，而各廠運營管理水平不一，運營管理人才短缺，且重點單元能源消耗大，這些問題日益突出，這使得水務集團公司迫切需要進行集約化管理，來實現企業資源的合理配置，通過有效監管提升下屬單位的運營管理能力。
智慧水務備受關注
2013年8月5日，住房城鄉建設部下發通知提出，確定北京經濟技術開發區等103個城市(區、縣、鎮)為2013年度國家智慧城市試點。目前，各行各業對“智慧”的理念認知逐漸加強，部分行業已經開始運作，作為城市建設重點的水務行業也正在進行“智慧”的創新改革，“智慧水務”理念也孕育而生。
智慧水務，是借助水智能系統形成的水務管理模式，在常規的水處理/管理技術基礎上，借助信息控制融合系統，對自來水、污水、中水等各種水處理設施的運行數據進行一元化管理，從而提高城市整體的水循環經營效率。
運用在水務集團的管理
在“智慧水務”理念的引導下，水務集團的管理發生了變革，他們采用數據采集、傳輸等傳感設備在線檢測水務系統的運行狀態，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門設施，形成“水務物聯網”。集團通過水務數字化管理平臺將海量數據進行及時分析與處理，即在各污水處理廠、泵站安裝數據采集前置機或數據采集DSP模塊，將自控系統中的生產運行數據通過3G網絡實時傳輸到集團總部，進行集中存儲和應用。通過對各類關鍵數據的實時監視和智能分析，再提供分類、分級預警，且利用短信、光、警報聲等通知相關負責人，同時給予相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理水務運營系統的整個生產、管理和服務流程，使之更加數字化、智能化、規范化，從而達到“智慧”的狀態。
借助物聯網技術將企業的生產過程、調度監控、事務處理、決策等業務過程進行數字化，通過各種信息系統網絡加工生成信的信息資源，提供給各層次的人們洞悉、觀察各類動態業務中的一切信息，以作出有利于生產要素組合優化的決策。使企業資源合理配置，實現實時運行監視告警、企業形象展示、生產精細化管理、生產優化調度、經營成本分析、日常辦公管理、輔助經營決策等綜合管理應用。提升企業技術管理水平，達到優化管理模式、降低運行成本、提高辦公效率等目的，以使企業能適應瞬息萬變的市場經濟競爭環境，求得最大的經濟效益。
基于物聯網的水務綜合運營管理平臺構架體系分為感知層、網絡層、應用層，詳細構建內容如下：
系統體系建設構架圖
感知層
感知層設備主要包括各污水處理廠、泵站的在線儀表、生產設備、自控設備、自控系統等，是物聯網技術構架的基礎，感知層體的建設是依托各廠自控系統，通過強大的數據協議轉換功能，在不影響各污水處理廠生產運行的前提下，進行多種通信接口、通信協議的轉換，實現自動采集各種PLC和驅動器的生產運行數據，并建立通用的數據通信即可實現與各類PLC、驅動器、馬達控制器間的數據通訊，最終形成完善的感知層體系。
網絡層
依托物聯網技術，利用先進的通訊、計算機、數據采集中間件技術，建立網絡層數據傳輸體系，實現下屬各污水廠、泵站自控系統中的關鍵生產指標數據、設備運行參數的遠程實時傳輸到水務集團，并實時展現給集團各級管理人員。該體系以各種總線網絡和計算機網絡作支撐，把分散在各地的污水廠、泵站自動化系統的復雜的生產數據采集、遷移并集中監控中心，使用一套公共的數據采集管理平臺對數據進行存儲、維護、管理，并提供給外部應用系統使用。
應用層
感知層和網絡層體系的建立，為運營管理工作提供了大量的各污水廠、泵站的生產運行數據，只有深入挖掘各類數據間的關系，合理利用好這些數據，物聯網體系的建立才有意義，即基于物聯網的污水處理綜合運營管理應用體系。首先它通過感知層的各類數據的初步加工和展示，實現企業廠站分布情況、各廠生產運行工藝畫面的展示、實現對各廠實時運行數據的超限告警；其次通過對生產運行數據的匯總計算，實現污水廠及集團日常運行管理的各類圖表，方便管理人員進行日常運行情況的總結與分析；再次通過對日常運行管理中涉及的化驗管理、設備資產管理、項目管理、辦公審核等功能進行信息化管理，獲取更全面的運營管理數據；最后通過生產運行數據的深入分析挖掘實現指導污水廠生產的各類異常預警、運行工藝模擬、優化調度分析、綜合運營決策等，以及指導公司綜合運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等。
行業價值
有這樣的管理理念作支撐，水務集團運營管理可以以集約化管理為目標，借助物聯網技術實現對下屬污水處理廠生產運行的遠程集中監管，統一運行調度和工藝運行指導，利用計算機系統對各污水廠分析和篩選過的運營數據進行統計匯總和深入的數據分析挖掘，形成指導公司整體運營決策的工藝分析、設備分析、成本分析、風險分析等輔助決策工具，輔助企業決策層應對水務行業的激烈競爭，實現企業發展的戰略目標和投資回報率的最大化。具體價值體現如下：
提升企業運營管控能力：建設具有前瞻性、實用性的集團化運營管控平臺，實現對運營數據進行決策分析，為企業管控提供科學依據，實現精細化過程控制管理，提升企業核心競爭力，強化企業運營管控能力。
提升決策分析能力：建設具有科學的決策支持平臺，集中分析過程監控、集成與填報數據，提供專業的分析、管理、支持，并逐步建立工藝仿真模型以及專家決策支持系統，協助管理層制定科學決策。
建設標準化運營管理體系：標準建設標準化運營管理體系，有效減少管理成本以及運營維護成本，使集團化公司業務得到有效擴張，為公司信息化管理、運營戰略規劃奠定基礎。


圖（一）：功能模塊



圖（二）：遠程監視管理工藝流程狀況

前景
目前，國內的大型水務集團都將面臨經營和管理的全方位挑戰，一方面要以戰略為指導、流程為主線、預算為控制、績效為結果，另一方面又要重點關注戰略發展目標、投資收益回報、集團公司管理、人力資源管理、并購整合管理等。為了應對這些挑戰，基于物聯網的數字化管理手段必不可少。水務數字化管理的發展趨勢是使水務生產過程自動化向集團管理、經營和決策信息化、集約化發展，從集團內部管理向外部市場的競爭、經營和服務發展，從數字化基礎工程建設向數字化應用系統的開發和建設發展，由此可見，水務行業的持續發展對數字化平臺的依耐性將越來越大！
參考文獻：
[1] 《水與中國》雜志2013年第3期《打造水務數字化運營管理，贏得行業未來》
[2] 百度百科 .《智慧水務》，《水務綜合運營管理系統》
[3] 長江出版社.《智慧武漢》-武漢市污水處理綜合運營管理平臺
[4] 數字水利網.《“智慧水務”下的污水處理數字化管理模式》

企業簡介
武漢市城市排水發展有限公司主要負責武漢市城市污水處理、排水工程建設、運行維護、管理服務等，下屬廠、站30多座。
武漢華信數據系統有限公司為專業的水行業信息化解決方案提供商，其水務綜合運營管理平臺（HX Data Platform 10）為水務企業打造規范化、專業化、集約化、智能化、精細化的管理模式。