污水处理企业生产管理辅助决策系统

张亦新,许越峰,张文彬

(海宁紫光水务有限责任公司,浙江 海宁 314400)

1 问题的提出

随着经济社会的不断发展,环境问题越来越成为一个重要的社会问题。这些年来国家不断出台政策,强化环境保护。各地环境监查部门也纷纷加强监管力度,严查重污染企业的排污情况,使当地的环境得到了极大的改善。

海宁市于1999年成立了污水工程建设指挥部,2001年建成市首座污水处理厂。经过十余年的建设,目前全市已建成污水管网600多公里,污水处理厂3座,污水提升泵站90余座,累计处理污水20万t/d。从这些年的运行管理来看,主要存在如下问题:

首先,污水处理企业各职能部门分散。污水处理厂、提升泵站、污水输送管网分布在全市的不同乡镇,地域相距几公里甚至几十公里,对企业实行统一的行政管理、生产调度带来不便。

其次,由于各区域入网污水企业排放量不同,造成区域水量不均匀。进行各区域污水合理调试,使污水管网始终在安全、可控的范围内输送,是运行管理的一个难题。

针对上述生产管理中出现的问题,切实需要一套行之有效的管理系统对企业的各个部门进行全方位的管理,确保企业各部分职能安全、稳定地运行。

2 系统目标[1]

生产管理决策系统是企业发展的润滑剂,为企业生产管理提供科学的运行数据、可视化的图像、实时的设备参数。科学地筛选、分析各类决策系统采集到的数据并将分析决策结果反馈到生产管理中,有助于全面提高企业的生产管理水平。

因此,结合污水处理企业的行业性质和特点,建立一套可靠和实用的生产管理辅助决策系统,使污水处理企业的生产、运行、调度、管理在各类信息管理系统的指导下进行就显得十分必要。本文主要讨论建立基于5大信息管理子系统的海宁紫光水务有限责任公司生产管理辅助决策系统。

3 体系结构

海宁紫光水务有限责任公司生产管理辅助决策系统将当前污水处理企业日常管理中最常见的事故预防管理、污水管网管理、人员管理、远程视频、污水入网水质管理集中到计算机软件平台上,通过实时数据曲线输出和显示、实时图像传输、远程数据分析等手段,指导企业生产运行。

3.1 信息管理辅助决策系统基本框架

信息管理辅助决策系统由以下子系统组成,基本框架见图1:

(1)污水管网监测系统。

(2)污水管网GIS地理信息系统和动态数学模型系统。

(3)污水厂、泵站视频监控系统。

(4)污水厂、泵站巡更管理系统。

(5)重污染企业COD、流量在线监控系统。

图1 信息管理辅助决策系统框架图

3.2 各部分子系统技术特点和主要功能

3.2.1 污水管网监控系统

污水管网压力监控系统是一套基于B/S结构的Web程序,采用ASP.NET语言编制,数据库采用MS SQL SERVER 2000。系统包含了综合数据、实时曲线、压力统计、水质报表、综合分析、报警管理、系统管理等7大应用模块。

系统通过硬件采集数据的方式,利用GPRS传输技术将污水管网、泵站监测点的数据传输至服务器,经过数据整理后以网页的形式发送至各客户端。污水管网压力监控系统可以查看各条管线、各个泵站实时的压力数据、各个泵的运行情况、泵站的液位情况、综合运行数据汇总情况。

3.2.2 GIS污水管网地理信息系统及水动力数学模型系统

GIS污水管网地理信息系统及水动力数学模型系统采用计算机软件包,该软件包由MOUSE GM2003、Acr View3.3和MOUSE组成。MOUSEGM是Arc View GIS的扩展应用,是专门为支持和提高污水 (雨水)收集系统的设计和模拟而开发的,MOUSEGM可高效地对管线、泵站的地理属性进行存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用。而MOUSE系统则是依据MOUSE GM软件系统中存储的管网、泵站信息进行边界条件设置,按照动态流St.Venant连续性方程建立起水动力学模型并进行计算,模拟各类污水管道中的水流现象。

GIS污水管网地理信息系统及水动力数学模型系统能完整地显示污水管网总管、支管、检查井、泵站及排放口的图形数据,对管径、标高、斜率、长度及各类建筑物位置、尺寸进行科学管理,配合水动力模型的计算,可以对污水管网现状进行分析,优化污水管网的运行状况,同时为泵站的合理调试和降低泵站运行能耗提供理论依据。

3.2.3 视频监控系统

视频监控系统主要由前端视频采集设备、传输线路、控制、显示和记录4部分组成,采用数字网络监控方案。前端摄像机视频信号通过网络传输到中央控制室,监控中心的数字硬盘录像机对图像进行录像存储。硬盘录像机通过网络交换机和数字矩阵联网,通过操作数字矩阵可以把前端任意一路摄像机的视频图像调到电视墙上显示输出。

视频监控系统主要运用于位置分散的污水提升泵站中,中央控制室管理人员可以采用轮巡的方式对各泵站现场进行远程监控,实时掌握泵站的现场状况。

3.2.4 巡查管理系统

该系统主要由信息钮、巡查棒、通讯器、系统管理软件4部分组成。每个信息钮中贮存了巡查点的地理信息,当巡查棒轻轻一碰安装在指定地点的信息钮时,即把到达该巡查点的时间、地理位置等数据自动记录在巡查棒上。系统管理软件则可读出巡查棒中的巡查信息,并按照要求生成巡查报告。

巡查管理系统主要运用于各个污水调度泵站。因为泵站位于污水处理企业的最底层,承担着周边地区企业入网污水的水量收集、泵站值班人员工作执行情况,直接关系到污水输送系统能否正常连续运行。巡查管理系统就利用巡查设备,对泵站值班人员的日常工作进行电子管理,督促泵站值班人员必须在规定的时间内对规定路线、规定数量的巡查点进行巡查,从而进行严格有效的监督管理。

3.2.5 重污染企业COD、流量监测系统

重污染企业COD、流量在线监测系统主要针对控制高污染入网企业出水水质而构建的,该系统主要由实时数据、监控数据查询、统计报表、数据审核、数据分析几大模块组成。在入网企业现场,布置有在线环境监控设备,对水质进行24 h不间断采样、分析,设备分析的数据经网络输入监测系统数据库。

通过该系统,可以掌握海宁市区域内所有重污染企业入网污水的实时流量、COD、TOC、氨氮等动态信息,第一时间控制未达标污水入网,防止高浓度污水对污水处理厂生物系统的冲击,确保污水厂能连续、稳定、有效地进行污水处理。

4 辅助决策目标

(1)事故预防:泵站污水外溢、污水管网爆管预防,各污水管网各段压力分析。

(2)污水管网管理:快速属性查询、地形打印、管网剖面图预览,评估管网负荷、局部水头损失、泵的运行效率。

(3)污水调度:各污水泵站液位情况分析,设备运行状况分析,区域排水量分析、调度分配,泵站运行次序、时间优化。

(4)人员管理:远程现场状况分析、历史影像回顾,工作执行情况分析。

(5)污水入网企业管理:上游入网企业水质、水量评估和分析,污水处理工艺调整参考。

5 结 语

基于5大信息子系统的生产管理辅助决策系统是海宁紫光水务有限责任公司在近10 a污水处理管理和运行的经验基础上逐步建立和完善的一套系统,通过这一平台,进行了污水处理企业动态管理、动态分析和动态决策的有效探索,建立较为完整的事故预防、科学调度、人员管理、现场分析和上游控制等技术分析和管理决策体系,从而大大提高了企业的现代化管理水平。

[1]李刚,马东辉.城市抗震防灾规划管理辅助决策信息系统[J].自然灾害学报,2006,15(2):44-48.