智慧運(yùn)管平臺(tái)在地下污水廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用

郝 華，蘆漢超，馬建彬，孫海波，劉彥華，鄭臨奧，武寶鳳

（1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300381；2.上海昊滄系統(tǒng)控制技術(shù)有限責(zé)任公司，上海 200030）

0 引言

在經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)以及人民對(duì)生態(tài)環(huán)境需要日益增長(zhǎng)的背景下，國(guó)內(nèi)污水處理能力得到快速提高。截止2020年底，國(guó)內(nèi)已建城市污水處理廠2618座，處理能力19267萬(wàn)m3/d，污水處理率達(dá)到97.53%，處理能力相比2010年增加了84.63%[1]。值得注意的是，污水處理規(guī)模的快速增加與用地稀缺以及群眾對(duì)污水廠選址極度敏感的矛盾越來越突出，而地下污水廠由于在占地集約、環(huán)境友好等方面的顯著優(yōu)勢(shì)，在各地新建污水廠占比呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[2]。地下污水廠箱體式布置在增加設(shè)計(jì)施工難度的同時(shí)[3]，對(duì)運(yùn)行管理提出了更高的要求。與此同時(shí)，污水廠管理正逐步由“各自為政”向水務(wù)集團(tuán)“集中管理、分散控制、精細(xì)化運(yùn)營(yíng)”模式轉(zhuǎn)變，對(duì)信息化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型需求愈加迫切[4]。此外，新冠肺炎疫情的沖擊凸顯了污水廠信息獲取性差，人員依賴性強(qiáng)，組織協(xié)同效率較低等短板[5]，也加快了污水廠轉(zhuǎn)型的步伐。針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文以佛山城北地下污水廠為例，結(jié)合問題分析及用戶需求，探討了污水廠智慧運(yùn)管平臺(tái)的架構(gòu)、功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用成果，旨在為地下污水廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供啟示與借鑒案例。

1 項(xiàng)目概況及問題分析

1.1 工程概況

佛山城北污水處理廠建于2008年，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)為“一級(jí)B”，處理出水排放至汾江河。隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，結(jié)合城市整體規(guī)劃及水廠提標(biāo)改造要求，對(duì)佛山城北污水廠進(jìn)行全地下式改建，同時(shí)實(shí)現(xiàn)出水指標(biāo)升級(jí)，工程建設(shè)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，總體工藝流程如圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of the WWTP

1.2 運(yùn)行管理問題與分析

傳統(tǒng)污水廠運(yùn)行管理水平直接關(guān)系著污水廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和物耗人耗水平，進(jìn)而影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和周邊生態(tài)環(huán)境效益。與主流地上式污水處理廠相比，地下污水廠除了運(yùn)行管理中存在常見難題、通病外，還需面對(duì)地下相對(duì)封閉空間帶來的特有挑戰(zhàn)，具體分析如下：

1）數(shù)據(jù)可視化與及時(shí)性不足

污水廠數(shù)據(jù)中樞為中控室，人員在中控室之外則無法獲取污水廠生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，形成了數(shù)據(jù)的物理圍墻。此外，日常運(yùn)營(yíng)管理中存在大量的手工報(bào)表情形，如工藝記錄表、現(xiàn)場(chǎng)巡檢表、化驗(yàn)室報(bào)表等。這些數(shù)據(jù)采用人工紙質(zhì)抄錄，結(jié)合手動(dòng)錄入電腦并逐級(jí)上報(bào)的工作形式與流程。人工抄寫不但容易出現(xiàn)錯(cuò)漏，而且報(bào)表的更新速度較慢，往往以“天”或“周”為單位。管理者無法使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析工具，存在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)卡頓甚至無響應(yīng)的情況，進(jìn)一步限制了數(shù)據(jù)利用。

2）數(shù)據(jù)煙囪與數(shù)據(jù)孤島

許多污水廠在運(yùn)營(yíng)過程中根據(jù)需求建設(shè)了多套信息化系統(tǒng)，如巡檢系統(tǒng)、化驗(yàn)室管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等，但這些系統(tǒng)大多由多個(gè)不同開發(fā)廠商在不同時(shí)間，應(yīng)用不同架構(gòu)所建設(shè)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)接口不一致，導(dǎo)致難以整合。分散式建設(shè)的信息化系統(tǒng)成為了“數(shù)據(jù)煙囪”，進(jìn)而形成“數(shù)據(jù)孤島”。如果上升到水務(wù)集團(tuán)層面，所轄各污水廠更加無法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大量數(shù)據(jù)難以利用，“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。

3）設(shè)備全生命周期管理不到位

污水廠設(shè)備具有數(shù)量多、分布分散的特點(diǎn)。良好運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備是污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。地下空間相對(duì)濕度較大，需對(duì)設(shè)備管理提出更嚴(yán)格的要求，現(xiàn)狀不足通常體現(xiàn)在：①設(shè)備維保周期制定策略不夠精細(xì)，導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低；②使用過程中未嚴(yán)格按照操作規(guī)程，發(fā)生違章操作；③小問題積累成大問題，在使用過程中出現(xiàn)的異常征兆如溫度抖升、螺栓脫落、機(jī)身抖動(dòng)、儀表數(shù)值異常等未能及時(shí)上報(bào)排查，將有可能導(dǎo)致問題惡化以致突然停機(jī)、損壞；④設(shè)備、維修養(yǎng)護(hù)記錄以紙質(zhì)版形式進(jìn)行存檔，容易造成信息丟失，設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)難以傳遞借鑒。

4）人員管理體系有待完善

廠內(nèi)多數(shù)崗位為專崗專用，工作過程不透明，工作量難以量化，準(zhǔn)確考核員工工作成果具有一定難度；人員排班、考勤、假期依賴紙質(zhì)文件，易發(fā)生錯(cuò)漏情況。

5）工藝精細(xì)化運(yùn)行提升仍有較大空間

污水廠運(yùn)行策略以出水達(dá)標(biāo)為核心目標(biāo)，工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)對(duì)人員依賴性極強(qiáng)。實(shí)際上，即使是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)非常豐富的工藝人員，在工藝參數(shù)設(shè)定方面也會(huì)偏保守，此外工藝人員不會(huì)24h盯著中控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行工藝調(diào)節(jié)，總會(huì)產(chǎn)生滯后性，尤其在夜間情況更甚，造成出水波動(dòng)。

6）安全管理需投入更多精力

除地上污水處理廠存在的常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)外，地下污水處理廠因位于地下，部分風(fēng)險(xiǎn)因素大大增加，特別是防洪、池體漏水、毒害氣體、火災(zāi)等，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后的危害程度也大大增加[6]。地下污水廠的安全風(fēng)險(xiǎn)防范不僅與設(shè)計(jì)施工緊密相關(guān)，后期的運(yùn)行管理必須更加關(guān)注地下污水處理廠各類因素的影響。

2 智慧運(yùn)管平臺(tái)建設(shè)

2.1 建設(shè)原則

1）先進(jìn)性

如今技術(shù)發(fā)展日新月異，選擇的方法、技術(shù)、工具、設(shè)備應(yīng)具有先進(jìn)性、前瞻性，技術(shù)架構(gòu)合理，符合信息化發(fā)展趨向，采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)，面向服務(wù)架構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在業(yè)界處于先導(dǎo)地位。

2）可靠性

平臺(tái)在基于硬件備份、冗余、負(fù)載均衡等可靠性技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)的軟件技術(shù)提供較強(qiáng)的管理機(jī)制和控制手段，以提高整個(gè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的可靠性。

圖2 智慧運(yùn)管平臺(tái)架構(gòu)Fig.2 Architecture of the intelligent operation management platform

圖3 生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控Fig.3 Production operation monitoring

3）可擴(kuò)展性

系統(tǒng)建成后在實(shí)現(xiàn)當(dāng)前需求的基礎(chǔ)上，能夠滿足污水廠未來持續(xù)創(chuàng)新的需要，具備擴(kuò)展系統(tǒng)容量、處理能力和支持新應(yīng)用上線的能力。系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行靈活、快速的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)快速部署。

4）可維護(hù)性

采用可視化的開發(fā)工具，保障產(chǎn)品代碼完整度，重要業(yè)務(wù)流程可通過配置進(jìn)行靈活設(shè)定和調(diào)整。系統(tǒng)具有良好的用戶操作界面、全面的幫助信息、完備的運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，易于管理人員對(duì)其進(jìn)行管理和維護(hù)。

5）安全性

通過多種安全技術(shù)和防護(hù)手段，保證系統(tǒng)自身的安全性。如登錄、密碼等關(guān)鍵功能有較好的安全策略，支持對(duì)配置文件中的賬號(hào)、密碼等敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，支持完善的日志功能等。支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸加密機(jī)制，監(jiān)管系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等，提高系統(tǒng)安全性。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)

數(shù)據(jù)是平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)流向?yàn)閷?dǎo)向搭建智慧管理平臺(tái)架構(gòu)，涵蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)生、感知、采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)，平臺(tái)架構(gòu)依次為：數(shù)據(jù)感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層、用戶交互層，以及配套的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全體系。

1）數(shù)據(jù)感知層

感知層解決的是數(shù)據(jù)獲取的問題，利用基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)及設(shè)備，對(duì)接入污水廠SCADA/DCS的水質(zhì)儀表、過程儀表、傳感器等產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)按照工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采集并上傳，其他數(shù)據(jù)可通過人工錄入或污水廠現(xiàn)有系統(tǒng)開放端口接入方式予以補(bǔ)充，形成全面的數(shù)據(jù)流。

2）基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層在硬件載體方面需配備水務(wù)數(shù)據(jù)中心，并具有對(duì)應(yīng)的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源，高性能的服務(wù)器配置、高速傳輸?shù)?G網(wǎng)絡(luò)、千兆光纖，共同構(gòu)成了堅(jiān)實(shí)的污水廠ICT基礎(chǔ)設(shè)施底座。

3）數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層包括業(yè)務(wù)中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)和技術(shù)中臺(tái)。業(yè)務(wù)中臺(tái)著眼于污水廠業(yè)務(wù)頂層設(shè)計(jì)，根據(jù)整體規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)體系，細(xì)分業(yè)務(wù)場(chǎng)景，建立業(yè)務(wù)模型，構(gòu)建業(yè)務(wù)抽象模型和可復(fù)用的能力。數(shù)據(jù)中臺(tái)是大數(shù)據(jù)階段的衍生與擴(kuò)展，數(shù)據(jù)存在不再依賴于某個(gè)廠家的某個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而是經(jīng)過匯集、清洗、加工、提純，形成企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。技術(shù)中臺(tái)包括流計(jì)算、分布式存儲(chǔ)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、消息、分布式服務(wù)、負(fù)載均衡、應(yīng)用容器、軟負(fù)載、配置中心和分布式鏈路跟蹤、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)處理層將分布式實(shí)時(shí)計(jì)算引擎與微服務(wù)相結(jié)合，微服務(wù)架構(gòu)將單體應(yīng)用和服務(wù)分解成更小的、松散耦合的組件，更加容易升級(jí)和擴(kuò)展，用來解決污水廠業(yè)務(wù)快速發(fā)展與創(chuàng)新時(shí)面臨的系統(tǒng)彈性可擴(kuò)展、敏捷迭代開發(fā)等難題，分布式計(jì)算在協(xié)議解析、實(shí)時(shí)報(bào)警、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)、單位換算、平滑處理等數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景，扮演重要角色。

4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層根據(jù)不同角色用戶按不同場(chǎng)景劃分，提供多種應(yīng)用及服務(wù)，包括生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備管理、安全生產(chǎn)、人員管理等功能，提升企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理能力。在生產(chǎn)運(yùn)行、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大量累積基礎(chǔ)上，深入挖掘各類數(shù)據(jù)間的關(guān)系，合理利用數(shù)據(jù)，發(fā)掘數(shù)據(jù)潛在的利用價(jià)值。

5）用戶交互層

平臺(tái)為用戶提供多渠道的展現(xiàn)方式，可使用計(jì)算機(jī)登陸Web網(wǎng)站，移動(dòng)端安裝APP方式使用系統(tǒng)。用戶包括污水廠各級(jí)人員及水務(wù)集團(tuán)管理人員，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)安裝智能交互屏，供員工和參觀人員分別使用。

2.3 主要功能

1）多維信息展示

搭建污水廠3D模型，按照地下污水廠層級(jí)結(jié)構(gòu)將構(gòu)筑物、管線、設(shè)備與采集的數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控整合，實(shí)現(xiàn)實(shí)體水廠的虛擬呈現(xiàn)。包括三維電子沙盤展示（地面層、地下一層、地下二層）、參觀虛擬導(dǎo)游、生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備等多主題核心指標(biāo)展示、視頻畫面聯(lián)動(dòng)等功能。

2）管理駕駛艙

管理駕駛艙根據(jù)角色職責(zé)分為綜合看板、設(shè)備看板、能耗看板、安全看板，用戶在權(quán)限內(nèi)可自定義編輯看板及內(nèi)部各內(nèi)容模塊，充分發(fā)揮個(gè)性化定制優(yōu)勢(shì)。

3）生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控

①實(shí)時(shí)監(jiān)管。通過畫面配置與數(shù)據(jù)加載，實(shí)時(shí)監(jiān)控各工藝段參數(shù)以及有害氣體濃度，方便人員遠(yuǎn)程掌握污水廠運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)監(jiān)管模塊基于組態(tài)方式開發(fā)，可自定義展示畫面、圖文說明、測(cè)點(diǎn)鏈接，在工藝調(diào)整時(shí)能夠非常方便地進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)展靈活。

②數(shù)據(jù)管理。支持按照天、周、月、年周期展示單項(xiàng)指標(biāo)或者組合指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)于每分鐘采集一次的儀表繪制全年歷史曲線的時(shí)間不超過30s。曲線可顯示平均線、報(bào)警線、最大值和最小值，支持同比環(huán)比分析、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)與化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

③報(bào)警管理。對(duì)主要設(shè)備和工藝參數(shù)設(shè)置異常狀態(tài)報(bào)警規(guī)則，提供所有報(bào)警信息，如報(bào)警位置、警報(bào)值、發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間，是否解除等。在警報(bào)發(fā)生時(shí)，根據(jù)不同的警報(bào)等級(jí)，通過平臺(tái)消息和手機(jī)短信方式推送給相應(yīng)人員，可與工單系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)派遣人員處理處置，實(shí)現(xiàn)報(bào)警全閉環(huán)。

④視頻管理。平臺(tái)能查看現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，方便管理和運(yùn)維人員遠(yuǎn)程掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況，同時(shí)設(shè)置定時(shí)抓拍和報(bào)警抓拍。

4）綜合生產(chǎn)管理

①值班管理?？蓪⑷藛T編組進(jìn)行班次排班，設(shè)定循環(huán)周期后自動(dòng)生成視圖版排班計(jì)劃，對(duì)于班組人員的管理更加直觀與方便，各班次在交接班時(shí)需線上填寫標(biāo)準(zhǔn)流程模板的記錄表，部分?jǐn)?shù)據(jù)可一鍵采集，剩余數(shù)據(jù)如SV30需手動(dòng)錄入。

②巡檢管理。設(shè)置巡檢執(zhí)行班組或執(zhí)行人、循環(huán)時(shí)間頻率即可完成巡檢計(jì)劃任務(wù)的建立。值班人員掃描現(xiàn)場(chǎng)二維碼或NFC標(biāo)簽進(jìn)行巡檢，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的異常問題可通過文字、語(yǔ)音、圖片、視頻等多種表達(dá)形式進(jìn)行上報(bào)。平臺(tái)支持巡檢任務(wù)統(tǒng)計(jì)分析，方便追溯巡檢任務(wù)的狀態(tài)、巡檢時(shí)間、巡檢人以及巡檢耗時(shí)等信息，支持對(duì)不同的時(shí)間段、巡檢任務(wù)狀態(tài)進(jìn)行篩選。

③報(bào)表管理。報(bào)表管理以實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)集合為基礎(chǔ)，通過匯總計(jì)算生成各類系統(tǒng)管理報(bào)表，如水質(zhì)水量報(bào)表、能耗報(bào)表、設(shè)備情況報(bào)表等。支持模板自定義、報(bào)表定制自動(dòng)生成、報(bào)表歷史修改記錄批注、報(bào)表全格式導(dǎo)出等功能，降低報(bào)表制作的人工投入和誤差。

④庫(kù)存管理。庫(kù)存管理功能模塊支持水廠庫(kù)存管理要求，規(guī)范倉(cāng)庫(kù)、物料管理流程，對(duì)物料全生命周期信息進(jìn)行科學(xué)管理，包括查詢、入庫(kù)、出庫(kù)、調(diào)撥、盤點(diǎn)等功能組成。

5）設(shè)備管理

①設(shè)備檔案。設(shè)備檔案用于管理設(shè)備臺(tái)賬信息和狀態(tài)信息，其中前者包括臺(tái)賬基本信息、附屬設(shè)備、原廠附件、相關(guān)資料、上級(jí)設(shè)備等信息，設(shè)備狀態(tài)支持查看設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)詳情、相關(guān)測(cè)點(diǎn)、相關(guān)報(bào)警、缺陷歷史、維修歷史、保養(yǎng)歷史。設(shè)備狀態(tài)支持定制輸出二維碼，利用移動(dòng)端APP進(jìn)行掃描即可快速獲取信息。

②設(shè)備維修。運(yùn)行人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)的缺陷通過工單交由維修組負(fù)責(zé)，維修工單顯示在任務(wù)區(qū)，通過任務(wù)分派給指定用戶。對(duì)已生成的維修工單，系統(tǒng)可跟蹤工單的處理進(jìn)度與完成情況，并將維修工單進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，為形成設(shè)備選型庫(kù)提供豐富的真實(shí)樣本數(shù)據(jù)。

③設(shè)備保養(yǎng)。設(shè)備在安裝調(diào)試完成之后，根據(jù)設(shè)備廠家要求和后期實(shí)際經(jīng)驗(yàn)制定保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括保養(yǎng)內(nèi)容、保養(yǎng)步驟、保養(yǎng)級(jí)別和觸發(fā)條件等，并以此形成保養(yǎng)計(jì)劃。保養(yǎng)任務(wù)由保養(yǎng)計(jì)劃生成，或根據(jù)客戶需要可創(chuàng)建臨時(shí)保養(yǎng)任務(wù)。指定了執(zhí)行人的保養(yǎng)任務(wù)會(huì)以待辦任務(wù)的形式出現(xiàn)在執(zhí)行人的任務(wù)列表中，在保養(yǎng)人員執(zhí)行保養(yǎng)任務(wù)后，平臺(tái)會(huì)對(duì)保養(yǎng)任務(wù)進(jìn)行記錄，在保養(yǎng)統(tǒng)計(jì)中可以進(jìn)行相關(guān)信息查詢。

6）人員管理

①考勤管理。員工可進(jìn)行加班申請(qǐng)、請(qǐng)假申請(qǐng)、個(gè)人假期余額查詢，管理者可查看員工能加班情況及假期情況，合理安排員工工作與休息。

②績(jī)效管理?？?jī)效模塊是對(duì)全廠及各部門的人員進(jìn)行績(jī)效評(píng)估考核，對(duì)預(yù)先設(shè)定好的考核標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)月自動(dòng)生成績(jī)效考核數(shù)據(jù)到人員系統(tǒng)中，由領(lǐng)導(dǎo)對(duì)下方的人員進(jìn)行每個(gè)月的績(jī)效評(píng)估，支持績(jī)效結(jié)果排名展示及多維度統(tǒng)計(jì)分析。

7）安全管理

安全管理包括安全文檔、安全檢查、安全培訓(xùn)、安全會(huì)議、應(yīng)急事件、作業(yè)票，安全報(bào)表，為用戶提供一套完整的安全管理體系。

8）移動(dòng)APP

移動(dòng)端可實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)的大部分功能，保證各級(jí)管理和操控人員在第一時(shí)間及時(shí)掌握運(yùn)行狀態(tài)。與電腦端平臺(tái)相比，APP端特有功能如下：

①遠(yuǎn)程協(xié)助。利用視頻通話+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）標(biāo)記的方式，生產(chǎn)人員在APP端即可連線專家，請(qǐng)求技術(shù)支持?？墒褂脙銎猎黾臃€(wěn)定性并用標(biāo)注功能快速定位細(xì)節(jié)，求助過程可截圖、錄屏，以便后期學(xué)習(xí)復(fù)盤。

②AR交互。采用圖像識(shí)別和AR技術(shù)對(duì)水廠的關(guān)鍵設(shè)備和工藝位置的圖像識(shí)別，并將數(shù)據(jù)和信息疊加到實(shí)景物體上，如：設(shè)備的基本信息、報(bào)警詳情、測(cè)點(diǎn)、缺陷工單和維修情況。

③混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）展示。應(yīng)用MR技術(shù)，合并現(xiàn)實(shí)和虛擬世界，在新的可視化環(huán)境里實(shí)現(xiàn)區(qū)域、位置、設(shè)備等模型與數(shù)字化信息的實(shí)時(shí)互動(dòng)。

圖4 手機(jī)APP功能Fig.4 APP Function

2.4 應(yīng)用效果

1）平臺(tái)能夠直觀展示污水廠的運(yùn)行情況，打破數(shù)據(jù)圍墻與數(shù)據(jù)孤島壁壘，實(shí)現(xiàn)了全面信息感知，異?？焖夙憫?yīng)，大幅提高管理者決策的及時(shí)性和科學(xué)性，使用期間出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，無安全生產(chǎn)事故。

2）通過設(shè)備全生命周期管理體系的構(gòu)建，設(shè)備管理模式實(shí)現(xiàn)了由應(yīng)急搶修到預(yù)防性維護(hù)轉(zhuǎn)變。及時(shí)的巡檢維護(hù)使設(shè)備故障率相比之前降低20%，從報(bào)警到處理的時(shí)間降低30%，減少了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及設(shè)備維修采購(gòu)的經(jīng)濟(jì)成本。

3）通過線上無紙化辦公，將人員從日常簡(jiǎn)單反復(fù)的工作中解放出來，釋放更多的勞動(dòng)力到其他崗位，將“專崗專用”變成“一崗多用”，實(shí)現(xiàn)人員價(jià)值和綜合素質(zhì)的雙重提升。

4）數(shù)字化轉(zhuǎn)型改變了污水廠工作方式，實(shí)現(xiàn)從憑認(rèn)知工作向憑數(shù)據(jù)工作，從憑經(jīng)驗(yàn)指揮向憑數(shù)據(jù)指揮，從憑感覺決策向憑數(shù)據(jù)決策的轉(zhuǎn)變，提高企業(yè)管理水平，為集團(tuán)業(yè)務(wù)向更高層次的信息化、智慧化發(fā)展奠定基礎(chǔ)和案例支撐。

5）打造成為對(duì)外展示窗口，扭轉(zhuǎn)了市民對(duì)污水廠“臟亂差”的誤區(qū)。數(shù)字化賦能結(jié)合全地下綜合布置，使群眾更易接受，實(shí)現(xiàn)了污水廠的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)價(jià)值。

3 結(jié)論

針對(duì)佛山城北地下污水廠運(yùn)行管理中存在的問題，及時(shí)代、政策背景下水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的迫切需求，依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等新一代ICT技術(shù)，基于先進(jìn)性、可靠性、可拓展性、可維護(hù)性、安全性原則，建設(shè)了污水廠智慧運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)。平臺(tái)的投用不僅顯著地提高了運(yùn)營(yíng)單位信息獲取與決策制定能力，實(shí)現(xiàn)了污水廠安全生產(chǎn)與增效降耗，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理模式的革新，提升了企業(yè)形象，具有良好的區(qū)域乃至行業(yè)示范意義。