智能化水厂试点建设要求

智能化水厂试点建设要求

XXX集团目前拥有400多个水厂和污水厂，服务范围遍及全国25个省市自治区170多个地级市，甚至延伸至海外马来西亚、葡萄牙、印度尼西亚、新加坡等地。然而，随着企业规模的不断扩大，水厂地域分散，信息共享困难，不利于统一管理。同时，水厂运营管理模式粗放，人员配置不合理，优秀管理和技术人才短缺，导致水厂运行低效。此外，水厂自动控制系统标准不一，自动化程度低，生产管控功能差，工艺优化分析、节能降耗等精益化管理措施难以推动，难以实现水厂安全、高效运行。为了解决这些问题，XXX集团提出了智能化水厂试点建设要求。该建设计划的目标和要求包括：实现少人/无人值守，保障水厂安全运行，推动水厂精益运营，展示企业形象，建立智慧化水厂设计、建设、运营管理标准。为了实现这些目标和要求，智能化水厂试点建设的实现方法包括以下四部分内容：水厂全流程运行“智能化”，设备设施升级改造，集中监控系统建设，建立智慧化水厂设计、建设、运营管理标准。其中，水厂全流程运行“智能化”是重点和难点，需要确保工艺运行安全、设备设施安全、自动安全运行和厂区安防。此外，设备设施升级改造、集中监控系统建设和建立智慧化水厂设计、建设、运营管理标准也是实现智能化水厂试点建设的重要手段。+智能化运维管理系统。（2）控制策略：采用先进的控制策略，实现对水厂全流程的自动化控制，包括进水、净化、消毒、配水等各个环节。（3）设备选型：选用高效、稳定、可靠的设备，确保系统运行的稳定性和可靠性。4.1.2精益化管理要求（1）制定管理标准：根据水厂的实际情况，制定相应的管理标准和流程，确保水厂的安全、高效运行。（2）管理工具应用：采用智能化、能效管理、工艺运行分析、设备管理等管理工具，实现对水厂全流程的管理和控制。（3）人员培训：加强对水厂管理人员的培训，提高其管理水平和技能水平，确保水厂的高效运行。4.2区域中心集控系统建设方案区域中心集控系统是指将多个水厂的运行数据和管理数据集中到一个中心，实现对多个水厂的集中监控、分析、决策和指挥调度。其建设的重点是实现多水厂集中监控和精益化管理。4.2.1系统架构（1）数据采集系统：包括各水厂的数据采集装置和数据传输网络，实现对各水厂数据的实时采集和传输。（2）数据处理系统：包括数据存储、处理、分析和决策等模块，实现对采集数据的处理和分析，并进行决策和指挥调度。（3）应用系统：包括智能化运维管理系统、能效管理系统、设备管理系统等应用系统，实现对水厂全流程的管理和控制。4.2.2实施方案（1）系统集成：对各个系统进行集成，确保各系统之间的数据交换和信息共享。（2）系统测试：对系统进行测试和调试，确保系统的稳定性和可靠性。（3）系统培训：对水厂管理人员进行系统培训，提高其使用系统的能力和水平。（4）系统运维：对系统进行运维和维护，确保系统的长期稳定运行。自动化设计是水厂运行的关键之一。除了鼓风曝气系统需要远程启停和远程调节风量外，其他工艺单元均实现自动运行。这些工艺单元的独立模块化自动控制是基于工艺核心设备的自动控制和灵活的接口设计。控制信号需要区分设备本体信号、工艺单元信号和监控中心信号。这包括区分告警信号级别及处理策略、冗余信号、需要整理的信号和联锁信号等。安全功能是必不可少的。系统冗余配置和冗余信号处理、关键单元备用、关键安全信号备份处理和工艺单元独立的模块化自动控制是其中的重要部分。关键安全信号备份处理的最高级别是监测仪表备份和信号传输备份。关键信号应具备断线诊断功能。水厂中控要求与集控中心监控功能一致。作为集控中心对本水厂监控的备用功能，平时不需要巡检人员操作。同时，具有具体数据存储功能，当水厂与集控中心出现网络中断时能够存储厂内各类数据，待网络恢复后能够将存储数据同步至集控中心中控。存储时长不应小于2年。视频监控及安防系统要求包括厂区围栏周界报警、探测器、电子围栏布置合理，防范围墙周边入侵。厂区重要的房间门、窗报警系统探测器、门磁开关布置合理，集中组网可控。摄像头布置合理、易组网，图像清晰。安防异常自识别警示、自动跟踪，信息推送。人员/车辆定位、报警系统，保证单人值班或巡检时人员安全管理。水厂内巡检系统包括手持摄像及查询终端、定位系统、呼救报警系统和落水自救系统等。厂内巡检无线网络全覆盖，巡检人员通过该网络与监控系统进行数据交互。巡检移动终端具有对讲、录像及传输、信息推送、数据分析、曲线查询、记录等功能。3.工艺单元设备和仪表均自成控制系统，采用模块化设计，接口通用性强，组网方便可靠。状态和控制信号完整，异常告警及故障自处理功能强。4.在线仪表准确可靠，尽可能选用易于维护的设备，并优先选择具有数字传输和组网功能的仪表。5.高低压配电系统和关键设备均具有可靠的安全保护功能。关键设备和各工艺段的电量单独计量。6.鼓风曝气系统由鼓风机、曝气系统和推流搅拌器组成，满足远程风量调节和远程系统一键启停功能。鼓风机具有出口恒风压和恒风量自调节功能，完善的运行参数输出、控制输入、保护报警功能。4.1.6水厂运行管理模式为了实现水厂少人无人值守，创新的水厂管理模式应包括运行、巡检、维护和维修功能模块。具体要求如下：1.水厂运行值班模式：水厂基本实现全自动运行，值班人员以巡检维护为主，按照工单巡检到位并处理现场紧急情况，发现无法处理的问题及时上报，并按照区域监控中心指令进行处置。水厂设备维护维修及时到位，保证水厂安全运行。创新水厂维护维修模式，采用集中维护维修模式，维修队伍按照监控中心指令及时到现场处理问题。区域监控中心工艺工程师分析各厂的运行情况和处理效果，出具工艺调整单交由现场值班人员操作。2.水质化验模式：化验室集中管理，各水厂定时采样，混合样的采集由现场自动采样装置采集，水质化验数据与在线仪表数据相互验证，如果在线仪表数据准确则采用仪表数据，以减少水厂化验频次，减轻化验人员工作量。3.设备维护维修模式：以区域中心集中安排维护维修为主，视情况确定是否需要安排驻厂设备人员，同时处理异常紧急情况。方法包括计划集中检修、异常备用切换、移动客户端巡检、异常处理和工单管理，绩效考核。4.2区域中心多水厂集中监控系统建设方案多水厂集中监控系统和运营管理信息系统（MIS）实现水厂集中监控、资源信息共享的高效运营管理。建议在亚控KingSCADA平台的最新版本上开发集中监控功能，并尽量在开放、通用平台上开发MIS功能，符合统一标准接口要求。4.2.1集控监管该系统具备监测、报警、分析、调度功能，并采用模块化设计，可复制、可移植。在功能标准化后，云端布置，减少现场安装调试工作量。具体功能包括：(1)远程监视遥控功能，能够实时显示、控制远端水厂的设备，并完善报警系统。各水厂视频监控系统可根据需要选择性上传至区域中心。(2)生产自控系统和视频监控系统可以设置联动，如自控系统调用风机状态画面时，视频系统自动切换到鼓风机房视频图像，并可调取现场声音，达到声音、图像、自控状态同步联动。(3)自控、视频系统实现联动巡检，即按照设定的顺序，自控系统依次显示各工艺段画面，视频系统跟随显示相应图像。在每个界面停留一定时间（10S-2分可设定），有故障报警信号时需要人工确认，正常则自动切换。(4)监控中心接收厂区周界安保系统报警；监控中心布置水厂门禁对讲可视系统，对外来人员进行甄别。(5)集控系统应具有开放性，可实现报表系统、能效系统、资产管理系统间多系统数据交互功能。4.2.2时效管理集控中心对水厂巡检人员进行管理，下发工单、指令，并对其任务完成情况进行记录、考核。主要功能包括：(1)集控中心运行平台可语音呼叫各分厂手持移动端，通过固定视频和人员移动视频对于各厂巡检人员进行全程监控。(2)集中监控现场设备异常、水质超标和人员应急等情况，一有异常触发报警机制，并可根据优先级进行不同级别短信上报。(3)巡检情况统计，可查看巡检轨迹和巡检完成情况。(4)给手持移动端下达工艺调度和临时任务指令，以及对各分厂值守人员设定排班计划。(5)集控中心手持移动端可根据岗位和权限不同可进行分组登陆使用，查看各分厂水厂运行数据和巡检情况统计，以及报修故障的处理等。(6)分厂巡检时集控中心自动跟踪人员移动视频画面，达到中控与值守人员进行同步巡检。人员巡检到固定巡检。(7)异常信息的高速定向发布，支持手机、pad等多种终端。4.2.3工艺分析(1)工艺分析：关键指标按照应用功能分组；关键指标分组显示（曲线饼图等）；关键指标汇总统计；关键指标基准值设置；计算、输出、推送预警告警信息。(2)报警管理：报警设置、报警机制、报警提醒、报警查询、报警统计分析；报警信号分级处理；异常数据报警功能包括数据超标、数据停滞、周期异常和数据突变自动报警。拐点和趋势数据曲线分析功能可以识别异常运行数据并在报警曲线上进行数据点备注、修改和查询。同时，该功能可以生成拐点分析文件，其中包含趋势图和拐点分析内容列表。对于发现的异常，系统会生成工艺调整单并下发执行。优化调度功能包括工艺运行优化调整单的执行和反馈，告警信息处置，以及设备维护、维修和润滑等形成工单并推送至移动终端，下达维护维修任务。环保对标功能包括开发环保核查应对功能，对超标异常数据进行告警并记录原因分析过程和结果。同时，对于运行数据曲线上的异常数据点，系统可以进行备注和修改。数据清洗与存储功能包括失真修复、数据整理（如求和、最值、算术平均、加权平均、去跳点、滤波、补缺等）等。设备管理功能包括设备运行维护维修及资产、物资管理工具。通过设备运行数据、维护维修数据的统计分析，系统可以对设备进行集中监控和故障预警，实现设备维护维修的集中管理，并对设备维护维修的及时性和维护维修质量进行判定。同时，通过大数据分析，系统可以对各类设备质量、运行成本进行全生命周期的精细化管理，变革设备维护维修管理模式，实现水厂无人少人值守的保障。具体功能包括设备地图、设备台帐管理、设备维护维修计划、大修重置改造计划管理、设备工单管理、设备运行、巡检、维护、维修记录管理及分析、设备维护维修费用统计分析、设备维护维修材料及备件购置管理，以及设备主要故障应急处置预案及流程等。能效（成本）管理功能包括水厂节能降耗、成本管理工具。通过水厂各工艺单元与关键设备电能计量，并融合水厂自控系统在线仪表数据、化验数据，系统可以实现水厂设备经济运行和能效评价，对电耗、药耗、污泥处置等生产运行成本进行分析控制和运行值班绩效管理。记录报表功能包括值班记录具有数据手工录入和数据整理功能，包括数据失真修复、数据求和、最值、算术平均、加权平均、去跳点、滤波、补缺等功能。同时，系统内嵌报表设计器，用户可以自行设计报表模板，或者修改已有的报表模板，在设计过程中可以立即预览最终效果。报表模板需完全兼容Excel格式，允许直接导入Excel文件作为模板。软件提供报表数据字典功能，报表模板的数据源可以由用户从历史数据库的数据字典中自由选择。生成的报表分目录管理，并可设置查询权限。本系统支持手工输入或数据导入的方式获取需要人工检测和采集的数据，包括工艺数据和各种管理指标数据，如维修费用和污泥外运数量等。同时，数据录入界面支持审核功能和权限控制，确保数据的安全性。经过审核的数据将自动进入生产历史数据库，并和自动采集的数据一起绘制比较曲线或填充报表。针对水厂“具象化”展示系统，合作伙伴可以选择合适的展示系统，如大屏幕拼接显示系统、移动客户端和VR等，展示集控中心典型监控画面和运营管理信息系统功能，典型水厂3D巡游动态模拟，工艺运行及水厂管理模拟、讲解、展示，以及水厂精益化管理工具及效果等内容。在实施计划方面，2017年计划在南部大区已运营的东莞大岭山、常平、横沥3厂和揭阳新建的9厂进行全流程智能化水厂和区域中心集中监控系统建设试点。其中，新亨、锡场、西区厂为污水处理一体化装置，装置自带控制系统，本项目只把所需信号传输至空港区域中心平台。系统预算分为四部分，包括已运营水厂智能化改造和新建水厂自控系统建设。已运营水厂智能化改造不包括设备设施、仪表改造及电控系统改造费用，但合作伙伴需提出设备设施、仪表改造要求，由厂内实施。新建水厂自控系统建设需要合作伙伴审核图纸提出设备设施、仪表清单修改要求，并按照智能化水厂建设方案报价全