基于物聯網的城市智慧水務系統應用
2021-02-23 14:12:24力士霸泵業
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城市生活污水含有大量污染物，若不加處理或處理程度不足而排入江水河流，會導致水體富營養化及毒性積累，危害人體健康，甚至阻礙城市經濟發展。
當今污水具有高濁度高濃度的特點，我國多年來傳統的“一級處理”及“二級處理”水處理工藝以及設備不能滿足要求，處理后的水質不達標，因此城市污水處理設備、工藝、管理系統的自動化、信息互聯化和智能工業化管理已刻不容緩。
本文結合城市污水處理設備及工藝，提出基于物聯網的城市智慧水務系統應用，希望給您帶來思考與幫助。
一、智慧水務系統建設
1智慧水務建設的難點
城市生活設施所產生的廢水是城市生活污水的主要來源，不同的生活設施所產生的污染物的成分也大相徑庭，其污染負荷和季節性變化也都很難把握，而且各個地區社會經濟發展的不同以及人文因素使得污水處理難度增加，因此智慧水務系統管理污水的建設十分必要。
2智慧水務建設的要求
智慧水務體系建設，主要基于智慧水務數據資源建設要求，數據主要包括監測數據、基礎數據、業務數據和多媒體數據，其中污水處理廠和泵站的生產指標及生產運行數據實時遠程監控，信息采集，智能預警尤為關鍵。
對于生產指標主要有以下要求：進出水水量檢測；進出水水污染物檢測，對進出廠污水中的固體懸浮物、有機物、含氮化合物、磷酸鹽、鉀鈉及重金屬離子、菌類生物群等進行實時檢測，自動采集及智能預警；集水井水位的監控。
生產運行數據主要有以下要求：采用檢測儀、傳感器等儀表儀器實時監測各類閥門、壓變、溫度、流量的開關量和模擬量，并且在監控中心顯示其檢測值。
智慧水務系統通過數據采集設備、無線網絡設備、智能采集終端、水質檢測傳感器、壓力傳感器、流量計、智能水表等在線監測設備實時感知城市供排水系統的運行狀態，采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供排水設施，并通過大數據分析技術將采集到的海量水務信息進行分析與處理，建立水務數學模型并做出相應的處理結果輔助決策建議，實現從水源地到水龍頭，水龍頭再到排污口全閉環管理流程，以更加精細和動態的方式實現污水系統的智慧管理。
3智慧水務處理城市污水實現的目標
利用先進的物聯網技術，使城市生活污水運營系統更加智能化、生產更加高效化、管理更加方便化、決策更加科學化、服務更加周到化，從而實現污水建設的智慧化。
4智慧水務處理城市污水實現構架
從物理方面理解，智慧水務系統架構的組成部分主要是污水處理廠內的檢測和控制設備、基于云計算的監控中心平臺和使用終端，三者間又分別通過移動互聯網而關聯，監控中心能夠檢測并控制城市內所有污水處理廠，從而形成一套基于物聯網的完整的智慧污水處理系統。根據物聯網技術三層結構(應用層，傳輸層，傳感層)原則，建立智慧水務系統，實行遠程集中管理，進行“智慧治水”。
傳感層通過傳感器完成對城市各個地區污水處理廠的進出水水質進行檢測并對進出水量進行檢測，完成基礎數據的采集；通過環境參數和設備參數自動檢測，將相關數據通過網絡上傳至監控中心，并接受和執行監控中心傳回來的指令，從而實現污水處理廠數據的統一化管理和其無人值守，實現設備故障的提前預警；同時對水廠系統中的水表讀數與運行數據實現遠程監控，把收集到各種物理量轉化為數字信號的開關量或模擬量，使其具備傳輸中心集體處理的基礎，該層作為最為龐大的一層，也是基礎的一層，具有典型的物聯網技術的特征。
傳輸層在基礎信息采集完成之后，需要傳輸采集信息，可采用4G網絡將采集到的信息傳輸到應用平臺層。
應用平臺層將接收到數據，設定運行數據的歷史數據趨勢，以圖形界面提高直觀比較；水質數據與運行模式和原污水變化的交叉分析。
該層具有兩種處理模式，一種是定時接受來自污水處理廠測控系統上傳的環境參數和設備參數，并交給平臺分析和決策，根據檢測參數和節能智能模型通過互聯網自動實現對設備自動控制，實現智能管理。
另一種是通過短信等通信方式來告知管理員，管理員可以根據查看視圖診斷和定位故障，依靠系統自動給予的決策和處理方式，進而操作來修復故障，所有工單根據規范記錄備案。這里要說明云監控中心平臺同時也是管理人員的操縱平臺，可以給污水處理廠的處理設備發送控制指令，并且該平臺還能檢測故障并及時修理，最終可以實現人機一體化管理的目的。
5設計特點
與傳統城市生活污水處理相比，智慧污水處理能夠根據當前的城市排水情況實時提供相應的對策，并能預測將來可能發生的一些狀況并制定相對應的策略。根據所獲取的污水排放數據、管網輸送的參數、泵站和污水處理廠的運轉實際情況實現對三者之間的協調和控制，從而達到污水處理最優化的效果。
智慧水務在城市污水處理系統設計中只要具有以下的特點：實時監測，智慧排水系統能夠對城市排水管道設施實施智能監控，有效減少了生活污水對大自然污水的二次污染。
動態調控，根據所獲取的污水排放數據、管網輸送的參數、泵站和污水處理廠的運轉實際情況實現對三者之間的協調和控制。
及時預警并排障，利用智能網絡對破舊，老化以及出現的一系列問題進行有效控制并排查和解決問題，實現不斷水檢修該系統具有功能全，智能化程度高，整合物聯網、云計算和移動互聯等新一代技術，融合了“智慧污水”的概念，實現了高度智能化、網絡化的智慧安全污水處理方案。
提供直觀圖形并提供智能化的工作協助。全網運行、全網監控，系統通過移動互聯網絡，能夠對網絡內所有的污水處理廠設備的性能、故障實時監控。管理人員能夠通過移動互聯網，使用手機和PC設備，隨時隨的地了解系統設備及污水處理情況，其中包括性能、負載、故障等情況。
提供一站式的監控、管理、修復處理，減少人工，將監控、運維功能都納入到本系統中來，實現一站式服務，大幅度提升污水處理效率，并實現人機一體化的管理模式。