南康水厂智慧水厂运管平台建设

陈淑华， 黄晓萍， 孙广立

(济南水务集团有限公司南郊水厂，山东济南250000)

智慧水厂是城市水务管理企业的新理念，通过在水厂运行中融入新兴技术，为城市供水的稳定性和安全性提供更加有力的保障。智慧水厂运管平台的应用，是对智慧水厂管理系统的进一步优化。笔者以南康水厂为例，探究了智慧水厂运管平台的建设内容。

1 水厂概况

城市供水是维持和保证城市正常运转的基本条件之一，2017年济南市南部城区供水量已达8×104m3/d。随着经济和社会事业的发展，南部水厂供水能力不足的局面逐步显现。为此，济南水务集团决定对原南康预处理水厂进行改、扩建，设计供水能力为11×104m3/d，并将大数据、人工智能等新兴技术融入到水厂建设中，建造一座智慧化水厂。

在工艺方面，南康水厂对原有的气浮池进行改造，新建综合净水车间(上向流活性炭池、浸没式膜滤池、清水池、潜水泵房、中和池、排水池)、综合加药间、污泥浓缩车间。

在运维管控方面，南康水厂采用以DCS(集散型控制系统)+IMS为核心的发展模式，建立了智慧水厂运管平台，对水厂的运行情况进行监控。

2 厂区布置

南康水厂的整体布局如图1所示，主要由气浮池、臭氧接触池和臭氧发生车间、清水调节池、泵房、综合加药间、生产废水泵房、综合净水车间、污泥浓缩脱水综合池、液氧站和办公楼。

图1 南康水厂布局Fig.1 Layout of Nankang Waterworks

每个车间都安装摄像头，实现无线覆盖。10个车间一共84个摄像头，办公楼的中控室可监测其运行状态，并实时显示在中控室显示屏上。此外，中控室还可对水量、电量、药量进行实时耗能监测。

3 工艺管理与设备管控

3.1 工艺管理

工艺管理主要对水厂的生产数据和运行状态进行监视、分析，对实时生产数据、视频监控、工艺设计、生产指标达标等相关数据进行集中管理、统计分析、数据挖掘，为不同层面的生产运行管理者提供及时、丰富的生产运行信息。分析工艺运行数据，对关键指标进行分组监视并汇总统计分析，一旦发现问题提前做出预警判断并进行工艺调整；针对出现的异常情况根据优先级分级处理，方便查询和跟踪[1]。

工艺管理包括工艺可视化模块、工艺调整模块、报警管理模块、运行曲线模块和交接班管理模块。

3.1.1 工艺可视化模块

根据水厂工艺流程情况，查看全厂或按工艺段进行实时监控、现场视频、主要设备和生产报警等各项信息，按照工艺流程整体掌握厂内生产运行情况，并可按照时间段进行日期筛选查询。

3.1.2 工艺调整模块

实现工艺调整的审批管理和执行，工艺调整单的录入、审核、执行反馈等信息的管理，同时可实现在线下达工艺调整指令。

3.1.3 报警管理模块

主要记录厂内发生的各类异常报警提醒记录，能方便、快捷地查询仪表和设备运行情况的历史报警信息，可根据日期和变量名进行过滤查询，为故障统计分析提供参考依据。

3.1.4 运行曲线模块

查看列表中所有变量在某段时间的趋势图，输入开始时间与结束时间，单击可绘制曲线。此外，还可进行多曲线同时间段和不同时间段比较分析。

3.1.5 交接班管理模块

主要查看厂内各班组的交接班排班管理和交接班信息。运行部管理人员可预先设定交接班安排，指定当班人员和各个班次的运行模式，可通过日期间隔、月历的形式进行查看。还可查看所有交接班情况，包括每个班次的当班人员和运行模式，以及这个班次当班人员的巡检记录和故障上报明细。

3.2 设备管控

设备管控是设备运行维护管理的重要手段，根据设备运行数据、维护维修数据对设备进行集中监控和故障预警，从而保证设备维护维修的及时性和维护维修质量的可靠性。此外，通过监测大数据对各类设备质量进行分析、对设备运行成本进行全生命周期的精细化管理，是智慧化水厂运行的基础保障[2]。

精细化的设备管控主要包括设备管理模块、设备资产管理模块、设备计划管理模块、设备维护保养模块、设备维修管理模块和设备统计分析模块。

3.2.1 设备管理模块

根据设备类别、工艺区域和设备等级，查询设备资产情况和各类设备相关统计信息，以日历和曲线图表等形式来展现设备数量、异常上报、各类设备综合指标的情况。

3.2.2 设备资产管理模块

建立了统一的设备台账和信息，规范公司设备资产管理，记录设备的各项参数、属性、附属设备、设备备品备件、维修记录和维护保养记录等信息，使设备资产达到账、物、卡相符。

3.2.3 设备计划管理模块

记录设备检修和维护保养的计划管理。根据设备的运行情况，制定不同的设备检修和维护保养计划等，可根据设定的计划日期和间隔周期自动生成计划工单，为设备的考核评估提供参考数据。同时，提供对工单执行情况的跟踪审核。

3.2.4 设备维护保养模块

可规范水厂设备维护管理，根据制定的维护保养计划和设备保养流程，建立预防维护体系，实行设备的点检和日常保养操作，延长设备使用寿命，降低支出成本，保障设备的正常运行。

3.2.5 设备维修管理模块

可规范水厂维修管理流程，根据故障报修和维修计划，实施设备检修和报修，消除设备故障隐患并记录设备维修实施情况。提供对工单执行情况的跟踪和维修统计，便于设备维修的考核评估，保障设备完好。

3.2.6 设备统计分析模块

记录设备运行情况，生成设备利用率、设备故障率和设备完好率等统计报表。统计报表可以体现对设备管理的考核指标是否达标，并可方便在线查看、导出和打印[3]。

4 巡检管理

巡检管理主要是对水厂运行人员的巡检进行监督管理，包括制定巡检任务计划，每日定时下发任务和工作指令，同时对其任务完成情况进行记录和考核，分为日常巡检模块和设备巡检模块。

日常巡检记录可按月或按日查看，系统会显示日常巡检任务的巡检情况、巡检路线图、任务完成率和巡检任务数量。

设备巡检记录可查看各个厂区的所有设备巡检情况，系统会显示设备巡检任务的巡检情况、巡检路线图、任务完成率和设备巡检任务的设备点检情况。

对巡检过程中发现的、无法处理的异常情况进行上报，系统会根据设置自动推送到相关负责人处理。

5 总结与展望

① 基于智慧水厂的运行管理，建立智慧化生产运营管理平台，能够为水厂运营中的安全管理、生产运行、维护巡检、设备管理、日常办公等关键业务，提供统一信息管理平台，汇集企业实时生产数据、视频监控数据、工艺信息、日常管理等相关数据并统一管理，进而开展统计分析和数据挖掘。此外，还能提供及时、丰富的生产运行数据，辅助分析决策，促进企业规范管理、节能降耗、减员增效和精细化管理。

② 根据南康水厂运管平台的实际应用情况以及对未来智慧化水厂的规划，后期水厂运管平台将增加能耗管理模块和手机app功能。能耗管理模块主要通过水厂各工艺单元与关键设备的电能计量监测，结合水厂自控系统和在线仪表数据、化验数据等，分析全厂能耗构成，从而优化运行值班模式，实现水厂节能降耗[4]。手机app功能模块可以接收运管平台下发的工艺调度单、巡检任务，根据执行情况对任务进行反馈并可上传图片完成情况描述，同时实现厂内设备测量点和主要参数的监测与显示，实现上报异常故障和显示设备故障的功能。