【暢想】“科技感”爆棚的智慧污水處理廠

　　 2008年11月，在紐約召開的外國(guó)關(guān)系理事會(huì)上，IBM提出了“智慧的地球” 這一理念，2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景。隨之國(guó)內(nèi)也掀起了一股建設(shè)“智慧城市”的熱潮（見圖1）。2013年1月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部公布首批國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單。作為“智慧城市”的重要組成部分之一，“智慧水務(wù)”的概念也逐步被大家熟知和認(rèn)可。“智慧水務(wù)”當(dāng)然也包含“智慧污水處理廠”，“智慧污水處理廠”重點(diǎn)在“智慧”二字，如何能充分體現(xiàn)智慧，將是本文的研究重點(diǎn)。

　　“智慧”中的“智”是技術(shù)、“慧”是人，智慧的注重點(diǎn)在于“人機(jī)結(jié)合、人網(wǎng)結(jié)合、以人為主”，做到“集大成、成智慧”。注重在“智慧污水處理廠”的運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，依靠人、為了人、服務(wù)人。而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“智慧”的兩種驅(qū)動(dòng)力則表現(xiàn)為：一是以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)，二是創(chuàng)新管理模式下逐步孕育的自動(dòng)化、智能化、智慧化管理。由此可以看出創(chuàng)新在推動(dòng)“智慧”發(fā)展中起到了重要驅(qū)動(dòng)作用。新一代信息技術(shù)與創(chuàng)新2.0是“智慧”的兩大基因，缺一不可。

　　圖1 智慧城市細(xì)分領(lǐng)域

　　“智慧污水處理廠”將借助視頻采集和識(shí)別、各類傳感器、無(wú)線定位系統(tǒng)、RFID、條碼識(shí)別、視覺標(biāo)簽、無(wú)線通訊、可視對(duì)講、語(yǔ)音識(shí)別等頂尖技術(shù)，構(gòu)建智能視覺物聯(lián)網(wǎng)對(duì)污水處理廠進(jìn)行智能感知，涵蓋污水處理廠運(yùn)營(yíng)管理的生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備、安全、優(yōu)化調(diào)度、預(yù)測(cè)等方面，將采集的數(shù)據(jù)可視化和規(guī)范化，讓管理者能進(jìn)行可視化、智能化、綜合化的生產(chǎn)運(yùn)行管理。具體到污水處理廠實(shí)際管理中的應(yīng)用場(chǎng)景展現(xiàn)如下：

　　1、與城市氣象、排澇調(diào)度、管網(wǎng)泵站等相關(guān)環(huán)節(jié)智慧感知

　　污水處理廠不是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，它作為城市排水工程系統(tǒng)中的一個(gè)核心環(huán)節(jié)，與城市的污水收集管網(wǎng)有著密不可分的聯(lián)系。所以它需要實(shí)現(xiàn)與城市氣象、城市的排澇調(diào)度、管網(wǎng)提升泵站等關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)進(jìn)行智慧感知。

　　城市污水廠轄區(qū)降雨量、配套的管網(wǎng)中的水量和水質(zhì)、泵站的集水量、流量等都直接影響到污水處理廠的工藝與運(yùn)行情況。通過(guò)感知上述信息并借助水力模型和歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝調(diào)整優(yōu)化的預(yù)測(cè)與分析。當(dāng)獲取未來(lái)三天天氣預(yù)報(bào)信息后，以歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)作為典型分析數(shù)據(jù)，借助水力模型、工藝模擬模型，分析天氣變化對(duì)來(lái)水量的影響，分析水量變化引起的水質(zhì)變化，及時(shí)進(jìn)行工藝調(diào)整預(yù)測(cè)并建立調(diào)整預(yù)案。當(dāng)實(shí)際發(fā)生天氣變化時(shí)，再結(jié)合感知到的實(shí)際降雨量、管網(wǎng)中的水量和水質(zhì)、泵站的集水量、流量的實(shí)際數(shù)據(jù)，進(jìn)行更精細(xì)化的模擬和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝運(yùn)行情況的準(zhǔn)確調(diào)整，減少水量、水質(zhì)變化對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的沖擊。

　　典型應(yīng)用場(chǎng)景有：（1）暴雨天氣，來(lái)水量增大、水質(zhì)中ＣＯＤ降低、泥沙含量增大，需提前做好防范和工藝調(diào)整。（2）高溫天氣，城市用水量增大，來(lái)水量增加、洗滌和洗浴引起水質(zhì)變化，需提前做好防范和工藝調(diào)整。（3）低溫降雪天氣，來(lái)水量增加、除雪劑含量增多，引起水質(zhì)變化，需提前做好防范和工藝調(diào)整。

　　圖2 3D模擬信息（來(lái)源：電影《鋼鐵俠》）

　　上述工作在未來(lái)的展現(xiàn)效果為：借助高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行工藝模擬分析和預(yù)測(cè)，分析預(yù)測(cè)結(jié)果及實(shí)時(shí)工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)以全息投影的方式展現(xiàn)在中控室（見圖2），并智能地與實(shí)際發(fā)生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，形成遠(yuǎn)、中、近三個(gè)時(shí)期的調(diào)整方案，展現(xiàn)給中控室管理人員；系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行緊急程度的區(qū)分，將預(yù)測(cè)結(jié)果通知到不同管理級(jí)別人員的移動(dòng)辦公設(shè)備上。中控室及各級(jí)管理人員可直觀查看全息3D的工藝模擬信息和各類參考數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)高速的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)快速查看各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備上的對(duì)講功能，可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)人員的實(shí)時(shí)對(duì)話溝通。