基于物联网的城市智慧水务系统应用

北极星水处理网讯:城市生活污水含有大量污染物，若不加处理或处理程度不足而排入江水河流，会导致水体富营养化及毒性积累，危害人体健康，甚至阻碍城市经济发展。当今污水具有高浊度高浓度的特点，我国多年来传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺以及设备不能满足要求，处理后的水质不达标，因此城市污水处理设备、工艺、管理系统的自动化、信息互联化和智能工业化管理已刻不容缓。本文结合城市污水处理设备及工艺，提出基于物联网的城市智慧水务系统应用，希望给您带来思考与帮助。

一、智慧水务系统建设

1.智慧水务建设的难点

城市生活设施所产生的废水是城市生活污水的主要来源，不同的生活设施所产生的污染物的成分也大相径庭，其污染负荷和季节性变化也都很难把握，而且各个地区社会经济发展的不同以及人文因素使得污水处理难度增加，因此智慧水务系统管理污水的建设十分必要。

2.智慧水务建设的要求

智慧水务体系建设，主要基于智慧水务数据资源建设要求，数据主要包括监测数据、基础数据、业务数据和多媒体数据，其中污水处理厂和泵站的生产指标及生产运行数据实时远程监控，信息采集，智能预警尤为关键。

对于生产指标主要有以下要求：进出水水量检测；进出水水污染物检测，对进出厂污水中的固体悬浮物、有机物、含氮化合物、磷酸盐、钾钠及重金属离子、菌类生物群等进行实时检测，自动采集及智能预警；集水井水位的监控。

生产运行数据主要有以下要求：采用检测仪、传感器等仪表仪器实时监测各类阀门、压变、温度、流量的开关量和模拟量，并且在监控中心显示其检测值。

智慧水务系统通过数据采集设备、无线网络设备、智能采集终端、水质检测传感器、压力传感器、流量计、智能水表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施，并通过大数据分析技术将采集到的海量水务信息进行分析与处理，建立水务数学模型并做出相应的处理结果辅助决策建议，实现从水源地到水龙头，水龙头再到排污口全闭环管理流程，以更加精细和动态的方式实现污水系统的智慧管理。

3.智慧水务处理城市污水实现的目标

利用先进的物联网技术，使城市生活污水运营系统更加智能化、生产更加高效化、管理更加方便化、决策更加科学化、服务更加周到化，从而实现污水建设的智慧化。

4.智慧水务处理城市污水实现构架

从物理方面理解，智慧水务系统架构的组成部分主要是污水处理厂内的检测和控制设备、基于云计算的监控中心平台和使用终端，三者间又分别通过移动互联网而关联，监控中心能够检测并控制城市内所有污水处理厂，从而形成一套基于物联网的完整的智慧污水处理系统。根据物联网技术三层结构(应用层，传输层，传感层)原则，建立智慧水务系统，实行远程集中管理，进行“智慧治水”。

传感层通过传感器完成对城市各个地区污水处理厂的进出水水质进行检测并对进出水量进行检测，完成基础数据的采集；通过环境参数和设备参数自动检测，将相关数据通过网络上传至监控中心，并接受和执行监控中心传回来的指令，从而实现污水处理厂数据的统一化管理和其无人值守，实现设备故障的提前预警；同时对水厂系统中的水表读数与运行数据实现远程监控，把收集到各种物理量转化为数字信号的开关量或模拟量，使其具备传输中心集体处理的基础，该层作为最为庞大的一层，也是基础的一层，具有典型的物联网技术的特征。

传输层在基础信息采集完成之后，需要传输采集信息，可采用4G网络将采集到的信息传输到应用平台层。

应用平台层将接收到数据，设定运行数据的历史数据趋势，以图形界面提高直观比较；水质数据与运行模式和原污水变化的交叉分析。该层具有两种处理模式，一种是定时接受来自污水处理厂测控系统上传的环境参数和设备参数，并交给平台分析和决策，根据检测参数和节能智能模型通过互联网自动实现对设备自动控制，实现智能管理。另一种是通过短信等通信方式来告知管理员，管理员可以根据查看视图诊断和定位故障，依靠系统自动给予的决策和处理方式，进而操作来修复故障，所有工单根据规范记录备案。这里要说明云监控中心平台同时也是管理人员的操纵平台，可以给污水处理厂的处理设备发送控制指令，并且该平台还能检测故障并及时修理，最终可以实现人机一体化管理的目的。

5.设计特点

与传统城市生活污水处理相比，智慧污水处理能够根据当前的城市排水情况实时提供相应的对策，并能预测将来可能发生的一些状况并制定相对应的策略。根据所获取的污水排放数据、管网输送的参数、泵站和污水处理厂的运转实际情况实现对三者之间的协调和控制，从而达到污水处理最优化的效果。智慧水务在城市污水处理系统设计中只要具有以下的特点：实时监测，智慧排水系统能够对城市排水管道设施实施智能监控，有效减少了生活污水对大自然污水的二次污染。动态调控，根据所获取的污水排放数据、管网输送的参数、泵站和污水处理厂的运转实际情况实现对三者之间的协调和控制。及时预警并排障，利用智能网络对破旧，老化以及出现的一系列问题进行有效控制并排查和解决问题，实现不断水检修该系统具有功能全，智能化程度高，整合物联网、云计算和移动互联等新一代技术，融合了“智慧污水”的概念，实现了高度智能化、网络化的智慧安全污水处理方案。提供直观图形并提供智能化的工作协助。全网运行、全网监控，系统通过移动互联网络，能够对网络内所有的污水处理厂设备的性能、故障实时监控。管理人员能够通过移动互联网，使用手机和PC设备，随时随的地了解系统设备及污水处理情况，其中包括性能、负载、故障等情况。提供一站式的监控、管理、修复处理，减少人工，将监控、运维功能都纳入到本系统中来，实现一站式服务，大幅度提升污水处理效率，并实现人机一体化的管理模式。

二、智慧水务在城市生活污水处理应用实现

集团的管理由于“智慧水务”理念的引导而发生了重大变革，它通过大数据的采集以及传输等实时监测水务系统的运行，并采用可视化等方式来整合水务管理系统的设施，形成基于物联网的水务系统。水务集团采用数字化管理平台将大量数据实时分析和处理，在每个污水处理厂和泵站安装数据采集装置，将系统中生产运行的数据通过无线网络传送至总部，统一存储，集中应用。系统通过实时监控和智能分析各个数据，进行分类和预警，当存在问题时能随时随地的通知相关工作人员，并对其提供辅助和建议，以精细和动态的方式来管理水务系统的运营，使其数字化，现代化，智能化，从而形成“智慧”化管理。

国内某省已经实现了智慧水务的建设，利用物联网技术建立了“感知太湖，智慧水利”系统，该系统是基于物联网技术的感知系统，可以对太湖水量、水质进行实时监控；其中重点是对于近岸打捞点的实时感知；进行全程定位、跟踪和监控。构建双向可控的车船资源与人力的网络化信息交互与调度系统，主要包括蓝藻打捞船、蓝藻运输车的智能调控以及水利工作人员与智慧水利信息处理中心的信息沟通。形成基于物联网技术的现代信息资源管理中心，使其智能化管理。对蓝藻打捞、运输、处理、再利用过程的数据集中管理；结合可视化的动态界面；智能化处理蓝藻的湖泛问题，提高效率。