中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
近年來，隨著視頻識別、機器人技術(shù)、建筑信息模型（BIM）、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及大數(shù)據(jù)等前沿科技的不斷涌現(xiàn)和高速發(fā)展，智慧水務(wù)的理念正逐漸深入人心，并得到大力推廣。當(dāng)前，智慧水務(wù)在優(yōu)化城市管網(wǎng)管理、緩解城市內(nèi)澇壓力以及提升自來水廠運營效率等方面已展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用價值。然而，污水處理過程涉及復(fù)雜的生物、物理和化學(xué)反應(yīng)，其本質(zhì)上是一個包含眾多變量且難以實現(xiàn)完美協(xié)同的動態(tài)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有顯著的非線性、時變性、滯后性和不確定性，加之影響因素繁多，使得過程建模、耦合控制及參數(shù)優(yōu)化變得異常棘手。因此，盡管智慧水務(wù)在污水處理廠實現(xiàn)系統(tǒng)性應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)，但其發(fā)展?jié)摿薮?，前景一片光明?/p>
回顧傳統(tǒng)污水處理廠的運作模式，其生產(chǎn)、辦公及配套系統(tǒng)通常涵蓋污水處理主體、污泥處理、加藥、曝氣、除臭、供電、自控、人員管理、安防以及綠化養(yǎng)護等多個子系統(tǒng)。這決定了污水廠的管理工作本質(zhì)上是一個涉及多專業(yè)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且規(guī)模龐大的系統(tǒng)工程。
理想的智慧污水廠處理，應(yīng)充分運用新一代信息技術(shù)作為驅(qū)動，力求在生產(chǎn)、運行、管理及維護的每一個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)全流程、全方位、全智能化的精準控制。通過促進信息互通、實現(xiàn)聯(lián)動控制、推行有序管理等手段，最終目標(biāo)是打造出水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)、運營綠色節(jié)能、廠區(qū)環(huán)境宜人的現(xiàn)代化污水處理廠。
活性污泥模型（ASM）在污水處理領(lǐng)域扮演著過程模擬、運行優(yōu)化及自動控制的關(guān)鍵角色?；贏SM發(fā)展出的GPS－X、BioWin、AQUASIM等軟件工具應(yīng)運而生，但它們普遍存在模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所需參數(shù)繁多的問題，這使得它們與自控系統(tǒng)進行深度聯(lián)動，實現(xiàn)智慧化控制變得相當(dāng)困難。與此同時，盡管儀表、控制和自動化技術(shù)早已進入污水處理控制領(lǐng)域，但多數(shù)污水廠目前的應(yīng)用仍停留在基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控層面，反饋調(diào)節(jié)及系統(tǒng)間的復(fù)雜聯(lián)動功能相對簡單。此外，在污水廠的實際建設(shè)與運營過程中，常出現(xiàn)自控儀表安裝不完整、運行數(shù)據(jù)記錄不全面的情況，例如污泥回流量、混合液回流量、生物池內(nèi)磷酸鹽及硝酸鹽濃度，以及各處理單元進出水參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能缺失。這使得污水廠的自控系統(tǒng)往往只能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和簡單的控制指令，而未能充分發(fā)揮反饋調(diào)節(jié)及系統(tǒng)聯(lián)動控制的功能。
大量寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)未能得到充分挖掘和有效利用，加之污水廠運營中缺乏高水平的專業(yè)技術(shù)人才，導(dǎo)致日常運行在很大程度上依賴經(jīng)驗判斷，調(diào)控決策缺乏科學(xué)量化的依據(jù)。目前，大部分污水廠的智能化控制主要集中在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對于辦公系統(tǒng)及生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的智能化應(yīng)用則相對較少。因此，污水廠迫切需要從現(xiàn)有的“自動化”階段向更高層次的“智慧化”進行轉(zhuǎn)型升級。
智慧污水廠運營平臺堪稱整個智慧系統(tǒng)的“中樞大腦”，其核心功能包括數(shù)據(jù)采集、信息深度分析、智慧化決策、信息反饋、自動優(yōu)化調(diào)整及故障自修復(fù)等，從而構(gòu)建起一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中，智慧決策是貫穿整個過程的核心環(huán)節(jié)，它依賴于大量的工藝模擬計算，并通過大數(shù)據(jù)的深度發(fā)掘與分析，逐步構(gòu)建起一個強大的“專家系統(tǒng)”。當(dāng)實時采集到的數(shù)據(jù)輸入這個“專家系統(tǒng)”后，系統(tǒng)能夠自動進行參數(shù)匹配與分析，迅速且準確地生成優(yōu)化決策方案，并將指令反饋給控制系統(tǒng)執(zhí)行后續(xù)操作。在確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過智能化的精準控制來降低能耗、減少藥劑消耗、優(yōu)化人力資源配置，進而有效降低整體運行成本，這是智慧污水廠的基本要求。除此之外，為了保障正常的生產(chǎn)活動和辦公需求，智慧污水廠還應(yīng)配套建設(shè)智慧運營系統(tǒng)和智慧管理系統(tǒng)。一個推薦的智慧污水廠框架體系結(jié)構(gòu)如圖所示。
中交路橋科技基安云智慧污水廠運營平臺（SSP），實現(xiàn)對污水廠進行集中監(jiān)控，真實反應(yīng)污水廠的建設(shè)施工、生產(chǎn)、運維全過程狀況。通過智慧污水廠管控平臺對各個工藝環(huán)節(jié)設(shè)備設(shè)施進行集中監(jiān)控，使得各級管理人員能夠及時、準確、全面、直觀的了解和掌握生產(chǎn)狀況，進而實現(xiàn)對整個污水廠生產(chǎn)運維的統(tǒng)一指揮和智慧調(diào)度。同時基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立智慧污水廠數(shù)學(xué)模型，通過監(jiān)測進水水質(zhì)、水量，智能調(diào)節(jié)加藥量、曝氣量、污泥回流量等，以降低污水廠的生產(chǎn)運營成本，科學(xué)指導(dǎo)污水廠的智慧運營，實現(xiàn)整個污水廠的節(jié)能降耗、出水水質(zhì)的穩(wěn)定達標(biāo)。
