数字水厂解决方案

一、边云结合基于ECU和大数据平台的数字水厂

1.数字水厂理念

①自动化          ②信息化                    ③ 数字化

实时采集           维护                统一数据平台

远程控制           环境管理                   系统

预警报警           人员管理                   BIM+GIS三维管控平台

                        AR/APP辅助，运维       云组态

二、全厂闭环联动控制系统

-从PLC自动化到ECU边缘计算

全厂闭环联动及工艺优化智能控制

工艺控制显示功能

工艺控制显示功能主要是人机界面功能。在水厂控制室内的操作员计算机显示器上动态显示全厂各工艺流程、各工艺设备和高低压配电设备的实时运行工况，各工艺和电气等生产数据的显示，使生产管理人员实时掌握全厂的生产运行情况。

人机界面总体结构为分层展开式，总图用来显示工艺流程和主要装置，通过光标，我们可以进入各个子系统的画面。画面分三种图形来表达：结构示意图、三维图、过程图表。本次工程全套计算机人机界面应用软件须有三维画面效果，并需经业主确认。

三、全厂工艺优化智能控制

-从经验到系统控制

1.工艺优化智能控制系统

工艺优化智能控制系统主要包含：曝气流量控制系统、污水处理工艺优化与控制系统、碳源投加智能控制系统、加药除磷优化控制系统。

工艺优化智能控制系统是一套基于计算机语言开发，建立在PLC自控系统上，能够处理复杂算法和业务逻辑的智能化控制软件平台。它能够为水厂提供逻辑冗余控制策略，为实现水厂、稳定、智能化运行提供技术支撑。

用户通过在控制平台上新建工程项目，定义采集变量、按需选取功能运算块(FB，定义为一类在控制平台中已经封装好的具有输入、算法处理和输出三个部分的运算对象)，配置各项运行参数等一系列工程建模过程，实现水厂的逻辑冗余控制、工艺优化控制、自控性能分析、数据趋势分析和厂闭环控制等功能。

2.污水处理工艺优化与控制软件

采用污水处理工艺优化与控制软件（以下简称：ProSee）针对厂工艺运行进行建模，为污水厂的运行管理提供运行效果、方案决策支持、工艺优化等功能。通过对实际污水厂建模，一方面可为污水厂的运行管理提供运行效果、方案决策支持、工艺优化等服务；另一方面可对新/扩改建污水厂的工艺可行性进行验证。ProSee基于污水厂生物处理工艺流程建立数学模型，以运行报表记录的进水历史数据，在线监测仪表的进水实时数据作为模型的输入参数，对污水厂的各种运行状况进行诊断，优化关键运行参数，满足污水厂出水水质达标和降耗的要求。

3.碳源投加智能控制系统

外加碳源投加控制系统，将综合考虑流入缺氧区的硝态氮的浓度、出水硝态氮的目标值、进水水质和水量等参数，利用模型实时计算出碳源的投加量。为了降低生化反应过程的非线性、大时滞对外加碳源投加控制系统控制性能的影响，引入了模型控制（Model Predictive Control，MPC）对外加碳源投加投加进行控制。

以Prosee污水处理工艺优化与控制系统为依托，外加碳源投加控制系统能够实时计算外加碳源的投加量。Prosee污水处理工艺优化与控制系统以水协IWA的污泥系列模型ASMs为基础，以污水厂进水的水质、水量作为输入信号，对整个生物反应池的水力和污泥反应。从时间和空间两个维度追踪上述重点指标的变化情况，从而为加药控制系统提供准确的数据支撑。

四、设备PHM维护

-从人员巡检到人工智能分析

PHM维护系统

故障与健康管理——PHM（Prognostics and Health Management）技术，是指利用传感器技术，获取设备运行状态信息和故障信息，根据系统历史数据，借助大数据和AI技术，对设备进行状态监测，同时对设备的健康状态进行评估，给出维修建议，以实现辅助管理和改进设计的功能。

五、厂级IOT物联网平台

厂级工业IOT数据平台

构建统一开放的IoT联接管理平台。IoT联接管理平台包括数据管理、设备管理和运营管理，实现统一网络接入、各种终端的灵活适配、数据的采集分析。

IoT联接管理平台南向支持ECU控制器直接接入，还支持4G/5G网关进行互联互通，简化各类终端厂家的开发，屏蔽各种复杂设备接口，实现终端设备的接入；同时面向水务行业提供开放能力，支撑行业伙伴实现各种物联网业务应用，满足各水务客户的个性化业务需求接入无关（任意设备、任意网络）。丰富的协议适配能力，支持多样化终端设备接入，支持无线、有线等多种网络连接方式，支持业界主流网关接入。网关简化各类终端厂家的开发，屏蔽各种复杂设备接口，实现终端设备的接入。

IOT平台北向支持云组态，也就是让组态上云，和现场控制器解耦。

厂级IOT平台和集团大数据平台通过SDN进行数据同步，支持上行、下行，权限管理。边缘云和集团云相互配合，提供数字化基础。

六、基于BIM三维可视化管理平台

-从二维控制到三维全生命周期

七、总结

1.设备管理

资产、库存一账清，状态、降耗实时通

2.人机协同，实时快捷

移动终端工单联动+多系统联动，远程指导

3.所见及所得

设计、施工全BIM支撑，可视管理

4.故障预知，故障维修

灵活感知，预警+智能诊断，维修

5.水质、工艺调优

模拟，系统决策树