叶楠
嘉善县水务管道安装工程有限公司，浙江 嘉兴 314100
摘要：进入二十一世纪以来，我国的科学技术水平不断进步。近年来，随着大数据、云计算、人工智能、物联网等技术的快速发展，水务行业迈入数据信息智能时代，但是水厂的智慧化建设仍存在自动化基础弱、新技术落地难等发展困境。本文通过收集智慧水厂研究进展及建设实践案例，综合分析智慧水厂的特性和要求，探索提出智慧化水厂的定义：在自动化水厂的基础上，综合运用现代科学技术，全方位、全过程实现信息数字化、控制自动化、决策智能化的一种理想化水厂运作模式。同时笔者认为智慧水厂的建设框架应综合考虑信息技术和应用能力，加强运行和决策管理，双管齐下，搭配多重支持保障系统，最终实现智能化、科学化、精细化、标准化的发展目标。
关键词：智慧水厂；信息技术；应用能力；运行管理
引言
重大环境基础设施体系日趋完善，为响应国家建设绿色城市号召，水厂建设项目作为重要的民生工程，是改革与发展的主要阵地。水厂建设工程项目类型包含新建、扩建、改建，在处理工艺上也逐步从提标改造向提质增效进行转型。在建设过程中应充分考虑厂区原有构筑物、工艺的老旧状态与新工艺的系统相结合，进行集约设计、科学建造与智慧管理。如何做好水厂建设与新技术的融合，深度发掘并体现数字化、智能化、智慧化在市政工程行业中的作用及价值，为成功打造以数字化、信息化为主导的现代工程建设新业态提出了更高要求。作为建设工程设计与实施的参与者，需要我们针对这一建设类型，通过分析具体工程的特点及重点，在结合传统项目设计、管理的工作模式的基础上，利用数字+BIM的方式提炼新的工程应用点，实现技术优化、管理提升，全面赋能全生命周期建设工程的实施成效。
1智慧水厂的概念
为了实现水厂从自动化向智能化管理的转变，相关的专业人员提出了智慧水厂的概念。所谓的智慧水厂就是利用先进的管理思维和技术手段，来对水厂进行集中化的管理。智慧水厂是以排（供）水工艺为基础，利用云计算、大数据、人工智能、物联网、互联网、BIM等技术，通过智能监测设备、数采仪表及通信网络等在线监测设备，实时感知城市排（供）水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合排（供）水管理部门，形成“城市排（供）水物联网”，并可将海量水务信息进行及时分析与处理，并做出相应的处理结果，辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理排（供）水系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。
2 水厂智慧化建设策略
2.1智慧水厂系统架构设计
为了保证智慧水厂功能的实现，在设计架构时主要有5层架构组成，分别是感知层、智能控制层、网络层、智能决策层以及大数据平台。每层都有自己的功能，其中大数据平台主要是保存海量的用户数据以及对生产数据进行分析；智能决策层是对数据进行综合处理，并且结合数据中蕴含的信息制定合理化的决策；网络层是保护运行数据的安全；控制层是实现工厂的自动化；感知层是最为基础的，主要是收集实时的数据。
2.2基于平台大数据AI分析把控建造智慧化
工程建设过程中，为提升项目的管理和沟通效率，将项目管理与BIM技术深度融合，运用系统开发的建设管理平台，进行各方协同管理，并将项目进度、质量、资源进行及时的数据优化部署。基于多元异构的BIM模型数据将项目实体、各组织要素以及管理流程进行多维度的集成、分析及预判，运用数字化手段提升管理效能。例如，基于平台的塔吊监测，通过平台部署塔吊模型及塔吊基本信息，在模型文件上关联监测设备，实现对现场塔吊施工组织的数字化呈现。
进一步，从现场进行数据采集，对塔吊高度、幅度、回转、起重量、仰角、风速6个性能进行传感器信号接收，来确保即时数据的完整性和准确性。最后经分析影响因素和安全指标，根据规范设置禁戒阈值，实现智慧化预警，联动应急措施，将预警、预判做到与手机信号的关联，对塔吊实施操作进行全方位管控，对风险隐患进行报警提醒。形成从收集、统计、决策及判断上真正的智慧化。
2.3智慧水厂运维
和传统的水处理厂相比，智慧水厂有着更多的优势，主要体现在以下几点：首先，集中式的优化管理。在智慧水厂运行过程当中，利用现代的信息技术来对水厂的设备工作数据进行实时收集，并且集中管理。同时，智慧化管理还能够支持远程的网络访问，使生产控制层和企业决策管理层能够结合在一起，通过远程监控的方式来了解设备的运行工况，从而由上到下形成一个多层次的平台，通过信息技术的运用，使得运营水平得到大幅度的提升；其次，智慧水厂能够实现远程监控、无人值守，利用当前的信息化手段，可以减少水处理厂运维人数，通过智能化的信息系统来对水厂的设备工况进行远程监视。这一技术弥补了传统水厂只能在本地查看生产运行数据的缺陷，成功实现了对水处理厂产生的数据进行自动整合汇总，这种管理模式更加灵活，而且工作效率得到了大幅度提升；最后，智慧水厂实现了统一的远程调度，系统以单个水厂为基础，建立起了一个统一的远程调度平台，通过平台可以监测各组工艺设备运行工况。当设备发生故障时，发出声光警报，显示故障点和故障状态，可按照报警等级做出相应反应，记录故障的信息，并在显示画面上提示处理故障的方法，报警打印机自动打印故障记录。通过这种统一化的远程调度管理模式，能够提高水厂管理的效率，运营中心管理层能够获取到更多的设备工况数据，进而根据这些数据做出关键的生产决策。
2.4施工阶段物联网技术应用
（1）人员定位系统。针对施工现场用地紧张，人员管理及安全管控要求高的特点，利用物联网技术，在安全帽上加装RFID芯片，通过传感设备，将现场人员定位信息进行采集，通过对施工区域的人员进行精确定位管理，绘制人员行动轨迹，并利用视频摄像头采集现场影像，与系统开发相结合，设置电子围栏，对在场人员是否在安全工作范围内进行识别和预警，有力保障施工作业人员的安全。通过基于管理平台的数据集成、统计与自动报警推送功能，有效辅助管理人员第一时间了解在场施工作业人员的情况，及时分析、排查安全隐患。（2）环保监测系统。考虑工程地处上海城区，施工对周围环境的影响，同时为提升项目建设品质，贯彻绿色建造理念，在建设过程中对项目环境质量进行实时监控，通过现场环保监测设备与管理平台关联，将环保数据传输至平台，通过即时统计并形成环保图表，展现环境监测实时数据，通过设置环保阈值，对超过扬尘阈值的数据进行报警，触发现场雾化喷淋联动应急措施，减少对周边环境的影响。
结语
在全行业智能化的背景下，智慧水厂的推进势在必行，然而受到设备、技术、人员素质等因素的限制，水厂的智慧化建设任重而道远。在后续的规划建设中，企业应打破以往的思路，自上而下，做好顶层设计，技术和能力双管齐下，完善水厂运行管理模块，提升管理效率，最终实现工作方式标准化、质量控制精细化、运营成本最低化、管理模式移动化，全面提升水厂的服务能力。
参考文献
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