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【畅想】“科技感”爆棚的智慧污水处理厂

龙凰
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  2008年11月,在纽约召开的外国关系理事会上,IBM提出了“智慧的地球” 这一理念,2010年,IBM正式提出了“智慧的城市”愿景。随之国内也掀起了一股建设“智慧城市”的热潮(见图1)。2013年1月,住房城乡建设部公布首批国家智慧城市试点名单。作为“智慧城市”的重要组成部分之一,“智慧水务”的概念也逐步被大家熟知和认可。“智慧水务”当然也包含“智慧污水处理厂”,“智慧污水处理厂”重点在“智慧”二字,如何能充分体现智慧,将是本文的研究重点。

  “智慧”中的“智”是技术、“慧”是人,智慧的注重点在于“人机结合、人网结合、以人为主”,做到“集大成、成智慧”。注重在“智慧污水处理厂”的运营管理过程中,依靠人、为了人、服务人。而推动实现“智慧”的两种驱动力则表现为:一是以物联网、云计算、大数据、移动互联网为代表的新一代信息技术,二是创新管理模式下逐步孕育的自动化、智能化、智慧化管理。由此可以看出创新在推动“智慧”发展中起到了重要驱动作用。新一代信息技术与创新2.0是“智慧”的两大基因,缺一不可。

  

  图1 智慧城市细分领域

  “智慧污水处理厂”将借助视频采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别、视觉标签、无线通讯、可视对讲、语音识别等顶尖技术,构建智能视觉物联网对污水处理厂进行智能感知,涵盖污水处理厂运营管理的生产运行、设备、安全、优化调度、预测等方面,将采集的数据可视化和规范化,让管理者能进行可视化、智能化、综合化的生产运行管理。具体到污水处理厂实际管理中的应用场景展现如下:

  1、与城市气象、排涝调度、管网泵站等相关环节智慧感知

  污水处理厂不是一个独立的个体,它作为城市排水工程系统中的一个核心环节,与城市的污水收集管网有着密不可分的联系。所以它需要实现与城市气象、城市的排涝调度、管网提升泵站等关联环节进行智慧感知。

  城市污水厂辖区降雨量、配套的管网中的水量和水质、泵站的集水量、流量等都直接影响到污水处理厂的工艺与运行情况。通过感知上述信息并借助水力模型和历史数据,实现对工艺调整优化的预测与分析。当获取未来三天天气预报信息后,以历史运行数据作为典型分析数据,借助水力模型、工艺模拟模型,分析天气变化对来水量的影响,分析水量变化引起的水质变化,及时进行工艺调整预测并建立调整预案。当实际发生天气变化时,再结合感知到的实际降雨量、管网中的水量和水质、泵站的集水量、流量的实际数据,进行更精细化的模拟和预测,实现对工艺运行情况的准确调整,减少水量、水质变化对生产运行的冲击。

  典型应用场景有:(1)暴雨天气,来水量增大、水质中COD降低、泥沙含量增大,需提前做好防范和工艺调整。(2)高温天气,城市用水量增大,来水量增加、洗涤和洗浴引起水质变化,需提前做好防范和工艺调整。(3)低温降雪天气,来水量增加、除雪剂含量增多,引起水质变化,需提前做好防范和工艺调整。

  

  图2 3D模拟信息(来源:电影《钢铁侠》)

  上述工作在未来的展现效果为:借助高性能的计算机系统进行工艺模拟分析和预测,分析预测结果及实时工艺运行数据以全息投影的方式展现在中控室(见图2),并智能地与实际发生数据进行分析比对,形成远、中、近三个时期的调整方案,展现给中控室管理人员;系统根据预测结果进行紧急程度的区分,将预测结果通知到不同管理级别人员的移动办公设备上。中控室及各级管理人员可直观查看全息3D的工艺模拟信息和各类参考数据,同时通过高速的无线网络快速查看各关键节点的现场实时视频,通过移动设备上的对讲功能,可实现与现场人员的实时对话沟通。

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