智慧水务信息系统方案

智慧水务

信息系统方案

目录

第1章项目概述..........................................................................1

1.1项目背景........................................................................1

1.2总体目标........................................................................1

1.3建设思路........................................................................2

第2章需求分析..........................................................................3

2.1面临挑战.........................................................................3

2.2解决方案.........................................................................4

2.3应用场景.........................................................................5

2.4预期效益.........................................................................6

第3章平台建设..........................................................................8

3.1设计依据.........................................................................8

3.2设计原则.........................................................................9

3.1系统架构........................................................................11

3.2功能建设........................................................................12

3.2.1基础设施平台...............................................................12

3.2.2数据采集平台...............................................................12

3.2.3数据处理中心...............................................................13

3.2.4应用支撑平台...............................................................14

3.2.5生产运营平台...............................................................14

第4章基础环境设计......................................................................19

4.1推荐硬件.......................................................................19

4.2支撑软件........................................................................20

第1章项目概述

1.1项目背景

国务院印发的“十三五”生态环境保护规划对生态环境综合治理提出更全面、严格的要

求，各地政府纷纷响应，也为环保企业带来前所未有的发展机遇。随着十九大顺利召开，党

利政府把加快生态文明体制改革，建设美丽中国作为一项重点工作，提出推进绿色发展、着

力解决突出环境问题等一系列任务，壮大环保产业已成为我国绿色发展的重点工作之一。

环保智能化是国家大数据发展战略的重要组成部分，是覆盖环保产业的一项综合性工

作，是环保工作决策的保障。离开数据，势必影响管理决策科学化，制约环保产业发展运营

的效能和水平。环境治理设施运营商需主动顺应时代发展的潮流，加强环保数字化、智能化

建设，为环境保护充分发挥在生态文明建设中的主阵地作用，为推动科学发展提供强有力的

基础支撑。目前规模化环境治理设施运营商的数字化建设体系尚未完善，整体处于较为初级

的阶段，尚无法满足企业转型升级的需求。如何借助信息化手段，提升现有环境治理水平，

己迫在眉睫。

环境综合治理智慧云平台建设计划利用物联网和大数据技术开发针对规模化运营环境治

理设施运营商的环境综合治理智慧云平台，对环境监测网络、环境污染治理设施进行符合工

业4.0要求的标准化接入和整合，采集环境治理过程的各类实时监控数据，在大数据智能分

析处理.、机器学习的基础上，实现治污设施运行远程智能监控(无人值守)，提高治污效率、

降低治污成本，为促进企业转型升级和增强核心竞争力开辟新路径。

1.2总体目标

本项目建设“以标准化为流程基础、集约化管理为手段、生产运行为业务主线、提高治

污效率、降低治污成本”为目标的管控体系设计思想，建设系统平台，实现生产管理、设备

管理等业务系统的深度集成、整合，为各级管理人员提供绩效分析、生产指挥和决策。主要

建设目标如下：

(1)构建“环保云”服务体系：基于"laaS-PaaS-SaaS"的多元化“云服务”理念，打

造“环保云”服务平台，提供面向环保监测、环境治理运营等行业领域的专业化云服务。

（2）对接自动采集数据，自动分析生产运行状况：基于环境综合治理智慧云平台实现对

所有污水厂的自控系统自动采集的工艺数据（无论厂站地点分布多广，均可集中到一个管理

平台中管理）、设备维修保养周期（故障率、完好率）等进行分析，为污水厂安全生产提供有

效的、可靠的安全保障。

（3）精细化管理，实现运营成本控制：基于环境综合治理智慧云平台实现精细化的备件

库存管理，对集中化采购物品流程及成本进行监控，减低污水厂采购成本；实现工作流程的

电子化流转，降低办公耗材、人工费用、交通费用等管理成本。

（4）质量管理标准规范化：基于环境综合治理智慧云平台实现对关键活动进行记录、审

核、评估、反馈，保证出水水质达标和对环境保护的要求；管理流程具体化、自动化，提升

运行管理能力和企业信誉。

（5）远程控制指挥，信息高效传递：基于环境综合治理智慧云平台实现管理层直接对污

水厂的仪器仪表、设备运行状态、现场视频等情况进行远程监视和指导，并且第一时间收到

所有污水厂仪器仪表异常信息的通知，实现风险因素实时掌握、应急预案及时实施、管理信

息高效传递。

（6）环保行业大数据分析：智能提醒、故障预警、企业对标分析、成本预测等。

1.3建设思路

按照“统一规划、统一标准、分级管理、分块实施、分步推进”的设计思路，统筹开展

环境综合治理智慧云平台建设，有效整合各厂站数据资源，简化生产运行管理模式，提升人

员运维管理能力，实现多污水处理厂站的数据互联互通，做到运行生产中出现的问题及时发

现、及时上报、及时处理；统一展示、统一整合、统一调度和统一指导，最大限度地提升治

污企业的工作效能。

第2章需求分析

2.1面临挑战

1、站点分散，管理不便

农村污水治理设备分布广，数量多，污染治理设施通常设在偏远区域，运维人员少且巡检

路途远。农村污水治理设备在高温高湿的野外环境部署故障率较高，当设施出现异常情况，

无法及时掌握，同时，缺乏必要的手段对故障类型进行远程预判，造成维修人员往往因为没

有携带适当的备件而难以一次性解决故障，导致故障处置滞后，造成严重的污染事故。

2、依赖人工，效率低下

传统的污水处理厂生产运行管理模式单一，没有集中化管控平台，依靠传统的人工巡查

方式效率低，人力损耗大。同时，日常生产经营中所需的大量数据通过人工制表后汇总上

报，这种模式不仅在制表上报过程中浪费了大量的人力物力，而且对于决策层与管理层比对

数据的时效性有较大影响。

3、多头采购，议价困难

各污水厂的备品备件采购难以统一化管理，导致采购难以形成规模，没有议价能力，设

备采购成本偏高，同时，同一类型产品存在多个不同的供应商，导致备品备件质量难以统一

管控。

4、协同不足，影响生产

在资产设备与备件管理方面，缺少集中管理、统一部署、协同联动的规划。设备的监管

与没备信息的记录有所缺失，特别是设备与备件脱节严重，备件储备不均，调度周期较长，

容易造成因备件不到位导致设备运行不良的情况出现。

5、数据滞后，阻碍决策

生产经营数据虽有中控设备进行提取并形成报表，但从污水厂到上级管理部门的上报路

径均为人工操作，这样数据的有效性及实时性将大打折扣，会造成决策层对各厂生产经营情

况信息掌握不及时，难以及时指导各水厂的生产经营工作。

6、预警缺失，存在隐患

各污水处理厂的系统各自为政，存在数据孤岛，难以通过生成数据的留存分析指导生成

运营工作，对突发情况缺少应急措施，对原有故障数据进行留存分析的环节缺失，难以为同

类故障的预警防范提供帮助。

2.2解决方案

针对污水处理企业当前普遍存在的以上问题，结合企业在污水处理信息化方向的成功经

验，特梳理了以下解决办法：

1、远程管控，优化成本

通过数采仪等前端感知设备对水质、能耗等指标的实时监测实现农村污水治理设施的远

程管控。结合视频图像采集设备，对设备故障类型进行精准定位，合理人员维修，保障故障

第一时间发现，第一时间解决。同时通过系统可优化设备能耗，避免设备空转，降低运营管

理成本。

2、再造流程，提升效率

通过平台实现生产运营数据的标准化采集，规范化上报，智能化处理，通过数字化台账

管理生成规范化的报表，改变了原有手工制表上报数据的工作模式，提升了工作效率，为企

业管理决策提供真实可靠的运营数据。

3、统一采购，降低价格

通过系统平台建立统一的备品备件采购体系，规范采购流程，实现污水处理厂备品备件

的统一采购，形成采购数量优势，降低采购成本。

4、协调联动、保障生产

通过平台对资产设备与备件的集中化、流程化管理，突破设备与备件脱节，备件储备不

均，调度周期较长的原瓶颈，同时通过平台实现药剂及备品备件的集中式采购，建立健全备

品备件（物料）供应商资信评估体系，结合各厂对使用产品的评分，加强采购产品的质量把

控，提升采购的备件品质，保障企业生产运营。

5、实时监测，辅助决策

基于系统实现管理层直接对污水厂的仪器仪表、设备运行状态、现场视频等情况进行远

程监视和指导，并且第一时间收到所有污水厂仪器仪表测量的非正常运行的通知，实现生产

运行的全方位管理，保障系统问题的第一时间发现，第一时间解决，解决人工巡检存在的问

题死角，保障生产运行稳定。在此基础上，通过感知设备构建的数据监测体系，减少了人工

上米的环节，提升了数据流通的速度，结合监测数据的应用分析，为企业领导的经营决策提

供高效直观的数据应用服务。

6、监测预警、降低风险

通过环境综合治理智慧云平台实现生产运行数据的统一留存，借助关联分析应用，进行

同类数据的横向比较，为生产运行中存在的问题隐患进夕亍提前预测预警，实现风险因素实时

掌握、应急预案及时实施、管理信息高效传递，降低运行•风险，提升管理能力。为持续安全

的生产过程提供有效可靠的保障。

2.3应用场景

本次项目系统建设主要涉及数据采集及分析应用两大层面的建设，通过对各厂站多源异

构数据的采集、加工、治理，为企业的安全生产、优化人力、降低成本提供可靠保障，系统

建成后的应用场景如下:

生产运营优化态势感知

辅助决策

在线监管

统一生产管理统一人员管控

统一流程计控远程设备管控

统•采购管控

区或环境综合治理

在线监管云平台鬼务蓊集器

移植・

巡检上报

数据填报

盛用・人工填报tttWUKM

图2.3-1应用场景设计

2.4预期效益

本次项目系统建设主要以提升效率、优化成本、降低风险、保障生产、提升品质为核

心，将全面提升污水治理企业的信息化管理水平，为企业创造长久的经济效益及社会效益。

1、预期经济效益

（1）实现了农务站的远程配置，远程监测，远程巡检，大幅降低管理运行成本；

（2）通过物联网与大数据分析的结合，实现数据自动监测、采集、分析、统计，解放人

力的同时降低了突发安全事件造成的重大损失的可能。

（3）通过统一化备品备件采购，提升了企业备品条件采购的议价能力，降低了备品备件

的采购价格，保障了采购产品的质量。

通过环境综合治理智慧云平台项目，将有力推进节约型管理和资源节约型企业建设，为

企业在管理方式上带来变革，节约大量人力、物力、财力。平台建成后，预计将为企业节约

每年30%以上的经营管理成本投入，为企业主营业务快速发展提供助力。。

2、社会效益

（1）环境综合治理智慧云平台开发完成后，全面实现污水处理企业业务的高效运行和开

展，降低污水厂运营成本，成为污水处理企业提高运营质量的重要抓手。相比传统污水厂，

本顶目的实施，预计年均节省运营成本15%以上。

（2）污染治理作为一项民生工程，环境综合治理智慧云平台可增强企业在污染治理行业

的竞争力。率先在全国建立可统一管控80座污水厂的大型环保环境综合治理智慧云平台，促

进广东省环保产业的两化进程，提升广东省环保行业两化融合在全国范围内的竞争力。

（3）通过环境综合治理智慧云平台对数据、设备、人员的监控和预警，可以对运营管理

的方式、方法等进行快速调整和改善，从而有效地提高对各地污水运营数据的分析和突发事

件处理的能力，减少处理响应时长和人员工作量，从而提升污水处理质量，使省内各河、涌

水质得到改善，并使污水处理设备在信息化的帮助下节能降耗，可创造更好的环境效益。

（4）环境综合治理智慧云平台可有效整体管控各地污水厂运营情况，设备运行情况和相

应分析报表，为决策层和管理层提供有力的数据支持，从而更科学化的实现企业信息化管

理。通过信息化手段完善各项管理制度，同时配套在线检测、视频监控等系统，可进一步提

高污水处理厂的自动化、科学化、规范化管理水平，为面向全国的环境综合治理智慧云平台

提供管理经营模式。

第3章平台建设

3.1设计依据

1、政策依据

编号文档名称

1《中华人民共和国环境保护法》

2《中华人民共和国水污染防治法》

3《中华人民共和国海洋环境保护法》

4《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》

5《“十三五”国家信息化规划》

6《国家信息化发展战略纲要》

7《城镇污水处理厂污染物排放标准》

2、技术依据

编号文档名称

1《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8567-88

2《计算机软件开发规范》GB8566-88

3《计算机软件需求说明编制指南》GB9385-88

4《软件工程术语》GB/T11457-1995

5《信息技术软件生存周期过程》GB/T8566-1995

6《信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求》GB/T22239-2008

7《信息技术软件生存周期过程》TSO/IEC12207:1995

8《计算机软件质量保证计划规范》IEEE730

9《环境影响评价基础数据库共享服务接口规范》

10《环境信息分类与代码》(HJ/T417-2007)

3.2设计原则

1、标准化原则

平台建设参考相关国家标准、行业标准，严格遵循《计算机软件开发规范》、《广东省危

险危废信息化建设数据规范》及《环境信息分类与代码》(HJ/T417-2007)等标准的相关要

求，结合本地实际，为平台建设打下坚实基础。

2、系统性原则

本项目建设要选择成熟技术是保证系统可靠性的重要手段。要尽量采用现有成熟、可靠

的网络、服务器等硬件产品和软件系统平台及产品。除此之外，考虑部分冗余设计、备份方

案等措施。

3、实用性原则

系统要力求最大限度地满足实际工作需要，充分考虑各业务层次、各管理环节数据处理

的实用性，把满足用户工作和管理业务作为第一要素进行考虑。

使管理员能对系统中涉及的一些角色和组织机构进行维护，支持多级管理员管理机制，

用户能够对其密码口令进行定期和不定期维护，严格执行统一的标准规范，通过统一身份管

理、身份同步来实现用户管理需求。

充分利用已有的软硬件资源，整个项目从实用性角度出发，按用户实际需要提供服务，

将关注的重点放在业务的实用性上。

4、扩展性原则

为适应将来的发展，平台建设应具有良好的可扩展性，平台建设计划采用三层架构的体

系结构，充分考虑到系统今后纵向和横向的平滑扩张能力，实现服务不间断的升级和应用扩

展。充分考虑业务规模和结构的发展变化，系统规模的才大和保护投资。系统构架和应用开

发均具备可扩展性，能够随着应用的逐步完善和信息量的逐渐增加不断地进行扩展，整个系

统可以平滑地过渡到升级后的新系统中，具有良好的可于充性和可移植性。同时在软件系统

的开发中，各个功能模块可重复利用，降低系统扩展的复杂性。

5、安全性原则

本系统安全性要求高，建成后须具有较强的系统安全性和灾难恢复能力。能够按各用户

的实际需求设定其严格安全等级来保证系统的可靠性。以商用密码技术为核心，其他安全手

段为支撑，确保整个系统安全。系统设计时，有足够的安全措施，避免敏感信息受到破坏。

对信息访问与使用进行严格的权限管理，采用统一身份管理，在技术上提供与数字证书结合

的登录认证方式，支持与安全认证结合，确保整个系统的安全可靠。支持采用身份认证、数

据加密、授权认证等手段，使系统具有一定的安全性和保密性。

6、先进性原则

确保系统符合信息化技术发展的趋势，具有明显的技术先进性。从技术层面讲，项目建

设立足于先进技术，基于SOA架构建设，采用构件化、面向对象的设计，将各功能模块封装

为服务，采用细粒度、松耦合架构，便于今后系统的扩展与升级。以SOA架构思想为指导，

建立一个合理、开放和基于标准的技术支撑平台，其中包括了资源管理、工作流等。使系统

不但能够满足当前的需求，而且能够满足以后的发展。在保证系统实用性的前提下，最大程

度的提高系统的安全性、可升级性、平台无关性和可扩展性。项目建设中所选用的软硬件系

统可以方便地实现集成，使应用系统降低系统维护的难度和要求，也方便用户日后的应用和

管理。

7、兼容性原则

系统建设技术选型最大限度的利用现有资源和已有业务系统，同时可以在较K时间段内

满足用户业务发展以及技术发展可能带来的潜在需求。

软件设计严格执行国家有关软件工程和行业标准，保证系统质量，提供完整、准确、详

细的开发文档。系统建设中充分考虑了“标准和开放”的原则，要支持各种相应的软硬件接

口，使之具有灵活性和延展性，具备与多种系统互连互通的特性，在结构上实现真正开放。

应广泛采用遵循国际标准的系统和产品，以便于与其他网络系统的互联和扩展，同时易于向

今后的先进技术实现迁移，充分保护用户的现有投资，其综合反映在可移植性、互操作性、

系统独立性和集成性。

8、稳健性原则

本项目的建设要充分考虑到安全稳定性，在网络稳定的环境下操作性界面单一操作的系

统响应时间小干3秒。并能够提供7X24小时的连续运行，平均年故障时间：。天，平均故

障修复时间：1小时。按照稳健性原则的要求将系统打造成高稳定平台。

9、管理性原则

采用合理的系统体系结构，建立对交换平台和节点服务器集中管理和监控：

（1）系统运行状态监控：中心平台与各委办局的前置服务器的运行状态可进行集中监

控;

（2）信息共享的可管理性：基于统一信息资源目录的资源授权服务管理。

3.1系统架构

应用展示平台应用终端大屏系统

功能应用

‘环保在线监透'■।r生产运三优化j

M产H忻ASKF?潘芹口找I电密U曲故用分桁节辘生产

修心泌检［设称曾咪，态势的%*加光

PaaS

应用支撑平台操作系我

WEB服务器

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基础数据生产监测的ig分析调度数据

全

［人员数据］厂站敛据空间地理数据［生产数据运营故据岂理故据预测预警体

DaaS系

数据处理中心

数据汇聚数据分类敛据贴标数据质早监控收据交换服务

企业现有系统数据污水处理厂上报数据感知设备采集数据互联网数据

laaS

基础设施平台

存储系统服务器集群机房系统安全系统网络系统

AaaS

数据采集平台

00环境数采仪

视频采集设备监测设备

PLC工控设备移动巡检迩端

图3.1-1系统架构设计

环境综合治理智慧云平台将建设信息标准规范、运维管理体系和信息安全体系为保障,

以云计算、大数据技术为支撑，在分层规划下建设，建设一个数据采集平台，一个基础设施

平台，一个数据处理中心，一个应用支撑平台及一个生产运营平台，提供环保在线监管，生

产运营优化等服务，开发隐患排查、故障分析、预警预测、生产管控、流程管控等功能应

用，提供大屏、移动端、PC端三大展示手段，运用大数据等前沿技术突破传统信息系统的局

限，实现各厂站数据可通、设备远程可查、生产安全可控、人员调度有序、备件质量保障，

进而提升效率、优化成本、降低价格、提升品质、保障生产、降低风险。

3.2功能建设

3.2.1基础设施平台

环境综合治理智慧云平台建设将充分利用现有的软硬件资源，从实用性角度出发，按用

户实际需要搭建可供系统运行所需的软硬件环境，保障用户业务的连续稳定。基础设施平台

建设主要涵盖服务器系统建设、存储系统建设、网络系统集成及安全体系加固。在机房及网

络系统完备的基础上，通过虚拟化等技术整合服务器、存储系统形成硬件资源池、基础软件

资源池；利用防火墙、安全网关、入侵防御系统、堡垒机、安全审计系统、网络防病毒系

统、漏洞扫描系统及分布式副本机制，逐步健全数据容灾备份、安全防护监测等信息安全管

理手段,为平台开发、运行部署提供统一、安全、高速、稳定的基础软、硬件支撑环境C

系统同时支持云平台的部署方式，可通过租赁的形式接入第三方的云平台，从而缩短部

署时间，优化建设成本，降低维护费用。

3.2.2数据采集平台

大数据采集平台在依托物联网感知设备的基础上，通过汇聚各厂站的运营监测数据（PLC

系统数据）、移动巡检终端的数据、系统应用终端填报的数据，结合视频监测系统数据、互联

网采集的同类上市企业经营数据、接口对接的笫三方系统数据，构建完整数据支撑体系，为

污水处理企业的运营管理提供全面、完整、可靠的数据支撑。

①数据采集方式

其数据采集方式主要通过环境综合治理智慧云平台与各厂站工控管理系统数据接口同步

的与各污水处理厂数据定期上报结合方式进行，辅以互联网采集的数据及第三方系统接入的

数据，同时系统提供数据导入、移动巡检上报等多个数据汇聚入口。

②数据传输网络

系统数据传输网络包含了通信网、互联网、物联网、企业内网等多种网络，实现设备与

平台、系统与平台的数据对接和传输。其中针对污染治理单位、上级管理部门均采用互联网

的专线模式进行接入，通过互联网的信息交换实现数据的上传及流转，以便实现新的业务节

点“即查即用”的入网模式。

③数据安全保障

系统提供IPSec、SSL、身份认证、数字水印等多种加密方式对企业敏感经营数据及财务

指标进行加密传输，从而保证数据的应用安全。

3.2.3数据处理中心

数据处理中心是应用分析平台建设的基础，为企业的运营管理.，分析决策提供了多维的

数据服务。

①数据标准规范建设

数据中心建设首先构建数据标准规范体系。在《计算机软件开发规范》GB8566—88及

《环境信息分类与代码》等国家、行业标准规范的基础上，建立健全系统所需的数据体系，

保障应用数据的真实有效。

②数据汇聚流程设计

数据处理中心所需数据将依托数据采集平台，按不同场景，不同密级，通过不同渠道进

行数据汇聚。污水处理厂站的数据从PLC至前端采集控制系统（中控系统）通过传输网络，

按标准接口规范进行汇聚至存储平台，结合其他对接整合系统的数据，为生产监控、运营管

理及生产指挥调度提供服务。

现场本地■传输网络,数据接口■数据存储应用月睡对接整合

工业云

地图

I第三方

数据源

图3.2T数据汇聚流程设计

③数据处理架构设计

通过采集平台，在对多源异构数据进行汇聚的基础上，实现对数据的清洗、整合等加工

处理，按应用需要加对应的数据类别汇入对应的应用专题库，完成各业务板块基础数据的接

入、存储、分析和应用发布功能，为上层应用提供完整的数据支撑服务。

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