【畅想】“科技感”爆棚的智慧污水处理厂

    

   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。

  2、现场巡检、设备养护、设备设施维修中智慧感应

  污水处理厂日常生产运行过程中现场巡检、设备养护、设备设施维修等工作占了较大比重,这关系到污水厂的稳定生产运行。

  1.现场巡检工作可借助无线定位系统、RFID、条码识别、无线通讯、视频对讲、语音识别等技术实现如下的工作场景:

  (1)巡检人员手持专用巡检设备,依照定义好的巡检线路,行走在巡检路上,当偏离巡检路线时,手持巡检设备将自动提醒;

  (2)当巡检到设备感应范围内时,手持巡检设备将显示该设备的档案信息、巡检工作内容以及当前该设备的运行参数数据,同时手持巡检设备启动视频传输功能,将该设备现场运行图像实时传递到中控室并存储记录(见图3);

  (3)当需要进行数据记录或问题反馈时,可借助手持巡检设备的语音识别与视频对讲功能实现语音录入或与相应工作人员可视对讲;

  (4)当该设备的运行参数存在异常情况时,将自动反馈到巡检设备上,提醒巡检人员重点检查;

  (5)当该设备的巡检完成后,设备将自动提醒前往下一巡检点。

  2.设备养护工作可借助设备性能分析模型、设备运行参数感知、RFID、条码识别等实现如下的工作场景:

  (1)设备养护人员每日上班后,通过手持专用设备接收本次养护工作安排,获取养护设备信息、养护内容、养护材料、养护方法等信息,前往仓库领取养护材料和工具,在离开仓库时,手持专用设备会自动对携带物资进行扫描,发现缺失自动提醒;

  (2)到达现场后,手持专用设备会语音提醒养护要求及安全事项,并演示养护步骤;

  (3)养护人员将手持专用设备固定在要求位置后即可进行养护工作,此时手持专用设备将开启视觉识别功能,对养护工作过程进行监督,发现不合规程的操作及时提醒。

  

  图3 手持扫码远传信息

  3.设备设施维修工作,除具有上述设备养护的相关功能外,还具有智能探测功能,该工作的典型场景如下:

  (1)在维修前,设备设施维修人员首先会接收到维修规程、安全规程和操作要求。智能的维修探测仪会安照这些规程的要求,对设备设施进行全面检查,例如:是否按照规程关闭了上下关联的闸门、阀门,关闭了相应设备的供电,井下的有害气体浓度是否异常,是否进行了通风操作等;

  (2)在维修过程中,维修探测仪将作为移动可视对讲设备,实现现场维修人员与设备专家或厂家专业人员间的远程实时视频对讲,方便进行远程指导维修。

  3、实时、可视、预测分析、辅助决策,提升科学管理水平

  对管理人员来说,智慧污水处理厂体现在实时、可视、预测分析、辅助决策方面,借助办公电脑或移动管理终端,可以随时随地查看全厂生产运行情况、了解厂内整体运营数据、查看现场设备运行、与其他管理人员可视对讲甚至召开视频工作会议、随时掌握各类模拟与预测信息、智能化地按重要等级发送信息给各岗位人员、语音识别与语音控制等。

  

  图4 三维图形图像模拟显示

  这些操作的具体展现可以使用目前正蓬勃发展的移动互动投影技术。具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的三维图像模型,借助大屏幕投影显示设备把计算机上的三维图形图像模型显示到桌面屏幕上(可以是台面投影、地面投影、墙面投影显示等,见图4),管理者以自然的手势动作与大屏幕投影的三维模型交互作用,多方位多层次浏览查询,从而快速获取简明、精确、优美、逼真的动态信息。

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     收录时间:2016-08-05 07:27 来源:水工业市场杂志  作者:匿名
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