★北京亞控科技發(fā)展有限公司王振
★青島巨川環(huán)保科技有限公司趙文峰
★北京亞控科技發(fā)展有限公司李澤浩
亞控科技在智慧城市領域,特別是在智慧水務、智慧水利平臺建設方面積累了豐富的經(jīng)驗,可為廣大自控系統(tǒng)集成商、智慧水務實施商、最終用戶提供采集、存儲、SCADA監(jiān)控及智慧運營一體化平臺解決方案產(chǎn)品與服務。
截止目前,亞控科技的產(chǎn)品和解決方案已成功應用于亞洲最大污水處理廠-上海白龍港污水處理廠,亞洲最大泵站-上海市青草沙水源地五號溝泵站,以及80%以上南水北調(diào)中線配套工程等多個國家級、省級重點項目的系統(tǒng)建設。
亞控科技基于WellinOS云操作系統(tǒng)研發(fā),推出面向城市水全生命周期的原水、供水、排水、污水等水務行業(yè)的智慧水務生產(chǎn)管控平臺產(chǎn)品KingWater,幫助水司、水務行業(yè)集成商、智慧水務系統(tǒng)實施商等快速構建水務生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、水質(zhì)、能耗、藥耗、設備、物資、庫存等多個管控系統(tǒng)。KingWater產(chǎn)品依托WellinOS云操作系統(tǒng)研發(fā),通過組態(tài)配置式幫助客戶快速實現(xiàn)智慧水務“百種千條”的軟件需求,產(chǎn)品具有場景疊加“自述自化”、流程調(diào)整“立等可用”的產(chǎn)品特性,幫助企業(yè)實現(xiàn)供排水安全、水質(zhì)達標、節(jié)能降耗、提質(zhì)增效等商業(yè)價值。下面以青島西海岸為例進行介紹。
1 項目背景
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的顯著提高,供給排水集團企業(yè)面臨著業(yè)務連續(xù)化、信息透明化、流程便捷化、服務主動化、體驗個性化等系統(tǒng)建設要求。另一方面,伴隨著集團組織變革不斷深化,現(xiàn)有信息化系統(tǒng)在功能擴展、運維等方面都已經(jīng)無法滿足企業(yè)的發(fā)展需求。近年來,隨著對節(jié)能降耗、運管水平提升等要求不斷提出,青島西海岸公控環(huán)保集團有限公司急需建立一個支撐整個青島西海岸新區(qū)10余鎮(zhèn)街污水模塊、泵站和收集池生產(chǎn)、運維及管理的智慧水務平臺,實現(xiàn)公司水務信息共享、流程完善、管理規(guī)范、安全生產(chǎn)、科學調(diào)度、有效投資、成本控制的戰(zhàn)略目標,全面提升生產(chǎn)運行能力、客戶服務意識和風險控制能力。
青島西海岸公控環(huán)保集團有限公司污水項目主體覆蓋西海岸新區(qū)大場、海青、張家樓、瑯琊、鐵山等10個鎮(zhèn)街下農(nóng)村村口的污水模塊、泵站和集水池,服務人口約25萬。面臨分散性強,規(guī)模小、管護難度大、現(xiàn)代化管理能力不足等問題,運行管護能力亟待加強。
亞控根據(jù)青島西海岸公控環(huán)保集團有限公司的業(yè)務需求,結合多年的行業(yè)經(jīng)驗,自主研發(fā)亞控智慧水務農(nóng)污管控平臺,平臺充分考慮鎮(zhèn)街污水情況,可以支持各污水處理模塊、泵站、集水池的集中管理,幫助集團快速掌握運營信息。同時,它實現(xiàn)了廠—網(wǎng)—站—人一體化生產(chǎn)管理以及高效、閉環(huán)式調(diào)度管理,做到業(yè)務協(xié)同、信息共享、管控一體化,實現(xiàn)全局一盤棋。
截至目前,亞控智慧水務平臺成功實現(xiàn)青島西海岸公控環(huán)保集團下轄的幾百余座的廠站調(diào)度管理,其中包括一期——污水模塊13處、收集池59處,監(jiān)控13處;二期——污水模塊93處,收集池206處,監(jiān)控93處;三期——污水模塊121處,收集池42處,監(jiān)控121處,實現(xiàn)遠程調(diào)度、水質(zhì)預警、遠程監(jiān)控、周界報警、污水智能拉運、數(shù)據(jù)可視化分析等功能。這些成果得益于本次的信息化建設,包括基礎信息的自動化采集、閥門、泵站和部分生產(chǎn)工藝過程的自動化操控等,大大解放了勞動力,提高信息存儲、查詢和回溯的效率。
2 項目建設應用
2.1 建設方案
亞控智慧水務農(nóng)污管控平臺利用感知層數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控和展示,實現(xiàn)各水廠生產(chǎn)工藝畫面與超限告警;匯總生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),形成日常運行管理圖表,方便總結與分析;通過信息化管理獲取更全面的運營數(shù)據(jù);最后,通過數(shù)據(jù)深入分析,實現(xiàn)集團范圍內(nèi)異常預警、運行工藝模擬及工藝、設備和成本分析,助力決策層決策。
圖1 平臺架構圖
物理感知層:感知層設備主要包括各水廠及其他設施的在線儀器儀表、生產(chǎn)設備、控制系統(tǒng)等,是物聯(lián)網(wǎng)技術構架的基礎。
硬件安全層:利用先進的網(wǎng)絡技術、邊緣云計算技術與互聯(lián)網(wǎng)融合,建立網(wǎng)絡層體系,兼容多種網(wǎng)絡方案,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、安全性、穩(wěn)定性。
物聯(lián)中臺:通過強大的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,在不影響各設施生產(chǎn)運行的前提下,進行多種通信接口、通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)自動采集各種PLC和驅(qū)動器的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),并建立與各類PLC、驅(qū)動器間的數(shù)據(jù)通訊。
數(shù)據(jù)中臺:作為數(shù)據(jù)存儲和管理的核心。對所有數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)匯聚管理,保證數(shù)據(jù)完整性和準確性,同時基于數(shù)據(jù)基礎提供各種數(shù)據(jù)應用,以及對整個系統(tǒng)內(nèi)各平臺的數(shù)據(jù)共享服務。
服務中臺:基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、時空數(shù)據(jù)庫、元語言等核心技術,建立平臺支撐體系。為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、智能應用、可視化展示、交互等提供服務支撐。
業(yè)務中臺:部署為系統(tǒng)應用相關各類基礎服務應用,作為基礎應用為整個上層智慧應用系統(tǒng)服務。
應用層:為企業(yè)原有各板塊基礎業(yè)務模塊,作為智慧應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源,同時又作為智慧平臺的手和腳,接受智慧應用系統(tǒng)指揮調(diào)度
決策層:為運營管理工作提供了大量的生產(chǎn)決策數(shù)據(jù)依據(jù),通過深入挖掘各類數(shù)據(jù)間的關系,利用駕駛艙、一張圖和管理分析工具,幫助集團建立基于物聯(lián)網(wǎng)的水廠綜合運營管理體系。
2.2 功能應用
領導駕駛艙
領導駕駛艙通過對全域數(shù)據(jù)的抽取、分析,結合可視化的儀表盤、趨勢、柱狀圖等,實時化企業(yè)指標體系,可視化反映企業(yè)的運營狀態(tài),并可進行數(shù)據(jù)下載和查詢,為企業(yè)領導層及高管的運營決策提供基礎數(shù)據(jù)支撐。
圖2 領導駕駛艙
農(nóng)污智慧看板
農(nóng)污智慧看板分為運行總覽和設備總覽。用于將系統(tǒng)中的生產(chǎn)及運營數(shù)據(jù)進行分類、整理、匯總統(tǒng)計后將最終的結果進行集中展示。
圖3 農(nóng)污智慧看板
專題一張圖
專題一張圖分為污水基礎信息專題和污水生產(chǎn)運營專題。在圖層上展示污水站點信息,實現(xiàn)區(qū)域全部污水處理設施一張圖可視化、信息化管理。
圖4 專題一張圖
物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺
通過接入所有的水質(zhì)、水壓、流量、攝像頭周界報警等監(jiān)測硬件數(shù)據(jù),整合收集現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源,集成現(xiàn)有軟件系統(tǒng)農(nóng)村污水所需數(shù)據(jù)資源,實現(xiàn)農(nóng)村污水工程運行全環(huán)節(jié)的全面數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源整合,為整個智慧農(nóng)污建設提供良好的底層支撐。
圖5 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺
水質(zhì)監(jiān)測平臺
水質(zhì)監(jiān)測平臺鑒于當前西海岸農(nóng)村污水站點多且分散、水質(zhì)參數(shù)多且數(shù)據(jù)不直觀、水質(zhì)狀態(tài)人工無法及時監(jiān)管預警數(shù)據(jù)現(xiàn)狀,建立1個西海岸農(nóng)村污水水質(zhì)在線監(jiān)測預警平臺,實現(xiàn)對N個污水處理模塊全過程監(jiān)控,所有站點、全過程水質(zhì)的監(jiān)測預警管理。
圖6 水質(zhì)監(jiān)測平臺
生產(chǎn)運營管理平臺
生產(chǎn)運營管理平臺優(yōu)化運營管理體系,降低運營成本,實現(xiàn)設備管理、藥劑管理、智能拉運。實施多種運算指標,減輕工作人員工作量,及時發(fā)現(xiàn)問題,指導運行生產(chǎn),提升經(jīng)濟效益;降低生產(chǎn)運營中的電耗、藥耗等成本消耗,為成本分析和追溯提供依據(jù),保證生產(chǎn)系統(tǒng)更加安全、可靠、經(jīng)濟地運行。
圖7 生產(chǎn)運營管理平臺
移動應用
移動應用面向不同崗位水務工作人員,滿足污水管網(wǎng)、分散式污水設施、水環(huán)境等業(yè)務領域的移動化辦公需求,提高工作效率,實現(xiàn)高效協(xié)同辦公。
圖8 移動應用
3 項目創(chuàng)新性、重難點問題分析
亞控創(chuàng)新性的實現(xiàn)了非程序員的業(yè)務工程師可維護產(chǎn)品解決方案,低代碼的界面組態(tài)、輕量的APP開發(fā)環(huán)境;建立配置式構建不同時態(tài)的廠站模型的技術,通過全新的數(shù)字孿生方法實現(xiàn);建立零代碼拖拽式創(chuàng)建廠站工作流程的開發(fā)環(huán)境,通過自研的工作流編輯器技術實現(xiàn);建立一套面向水務行業(yè)的集開發(fā)、運維、應用為一體的MES、SCADA、IOT融合的智慧水務整體方案產(chǎn)品。
KingWater是基于WellinOS平臺研發(fā),一款面向供水、污水、排水行業(yè)的生產(chǎn)管控系統(tǒng)開發(fā)平臺,它涵蓋了“源、制、供、用、排、污”水務業(yè)務全鏈條的多個業(yè)務子系統(tǒng),覆蓋了水務企業(yè)生產(chǎn)和運營過程中的供水調(diào)度、水廠管控、壓力調(diào)控、水質(zhì)管控、管網(wǎng)運維、設備管理、加藥管理、成本管控、物資管理等全業(yè)務流程的生產(chǎn)管控一體化解決方案。
· 涵蓋業(yè)務全:面向單元級、系統(tǒng)級、廠站級和集團級;
· 兼容性強:能和已有系統(tǒng)進行無縫對接,保護已有資產(chǎn)、降低投資;
· 系統(tǒng)實施和投運周期短、成本低、質(zhì)量高;
· 保證企業(yè)各類數(shù)據(jù)的高可靠性:總分架構下進行分層冗余存儲,能夠保證業(yè)務數(shù)據(jù)永不丟失;
· 系統(tǒng)硬件資源可在線擴充:保證系統(tǒng)功能運行,提高運行速度;
· IT系統(tǒng)基礎軟件投資低:功能齊全,無需購買第三方數(shù)據(jù)庫、中間件等軟件;
· 支持云架構,隨用隨擴,硬件部署成本低:保證系統(tǒng)功能可擴充、性能沒有瓶頸;
· 業(yè)務工程師可維護:用元語言加時空數(shù)據(jù)庫的開發(fā)模型,無需第三方軟件實施商開發(fā),業(yè)務工程師便可以隨時隨地根據(jù)業(yè)務需求開發(fā)、調(diào)整和部署個性化應用。
4 項目效益分析
通過構建亞控智慧水務農(nóng)污管控平臺還集成了農(nóng)村污水處理站的遠程運行監(jiān)視、視頻監(jiān)控、事故報警、PLC自控等多種功能,為青島西海岸公控環(huán)保集團領導層和技術部門提供了及時掌握生產(chǎn)狀況和作出決策的第一手資料。通過智能調(diào)度和數(shù)據(jù)分析,可以實時監(jiān)控污水拉運車輛的數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)異常并通知管理人員處理。同時,數(shù)據(jù)可視化技術幫助管理人員更好地分析生產(chǎn)過程和運營情況。
這些舉措不僅降低了管理成本、藥劑成本、設備維護保養(yǎng)成本和人力資源成本,還提高了工作效率和準確性。從過去的標準配置126人到計劃配置89人,人員精簡30%人工費用節(jié)約370萬/年。亞控智慧水務農(nóng)污管控平臺可以更好地幫助企業(yè)掌握農(nóng)村供水與污水的全過程,實現(xiàn)智能化、科學化管理,為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。
5 項目意義概述
西海岸智慧水務生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)項目的成功建設,不僅為城市管理和水務企業(yè)創(chuàng)新了監(jiān)管手段,大幅度提高監(jiān)管水平,完善監(jiān)管機制,建立設備生產(chǎn)運行安全管理體系,同時也為水務企業(yè)大程度降低監(jiān)管成本,包括人力成本、監(jiān)督成本、溝通協(xié)調(diào)成本、調(diào)度成本、工作成本等。同時也完善了亞控智慧城市水務管控整體解決方案,為其他城市及水務企業(yè)提供借鑒意義和方案技術支撐。
作者簡介:
王 振(1987-),男,河南周口人,學士,現(xiàn)就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司,主要從事智慧城市、智慧水務解決方案方面的研究。
趙文峰(1984-),男,山東東營人,中級工程師,學士,現(xiàn)就職于青島巨川環(huán)??萍加邢薰荆饕獜氖滤畡兆钥毓こ碳靶畔⒒难芯?。
李澤浩(1999-),男,黑龍江大慶人,學士,現(xiàn)就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司,主要從事工業(yè)軟件、智能制造等方面的研究。
摘自《自動化博覽》2024年3月刊