《城镇污水处理厂智能化评价指南》

ICS号：13.060.30

Z01

中国城市科学研究会标准

T/CSUSXX—20XX

城镇污水处理厂智能化评价指南

GuidelinesfortheIntelligentEvaluationofMunicipalWastewaterTreatmentPlants

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国城市科学研究会  发布

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国城市科学研究会提出。

本文件由中国城市科学研究会标准化管理委员会归口。

本文件起草单位：重庆水务集团股份有限公司、重庆中法环保研发中心有限公司、重庆大学、山东

省城建设计院、重庆工商大学、中国市政工程中南设计研究总院有限公司、重庆市排水有限公司、重庆

中法唐家沱污水处理有限公司。

本文件主要起草人：

II

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城镇污水处理厂智能化评价指南

1范围

本文件规定了城镇污水处理厂智能化评价的基本要求、指标体系、各指标评价要求、评价方法及等

级划分、评价过程。

本文件适用于城镇污水处理厂智能化水平评价。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

HJ212污染物在线监控（监测）系统数据传输标准

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

智能化Intelligent

在数字化的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理和服务，提高生产过程可控性、建设

人工干预，以及合理调控生产。同时集成智能手段和智能系统等新兴技术于一体，实现高效、节能、绿

色目标。

[来源：GB/T38129—2019，3.1.1，有修改]

物联设备InternetofThings(IOT)equipment

污水处理厂中具备通讯能力、支持接入物联网管控平台的各类设备。

智能物联设备IntelligentIOTequipment

配置微处理器，具有显示报警、故障自诊断、通讯及数据处理等功能的物联设备。

物联设备覆盖率IoTequipmentcoverageratio

厂内已建成并通过试运行的物联设备数量，与本标准要求建设的物联设备数量的比值。

物联设备在线率IoTequipmentonlineratio

物联设备按照规定的频率和形式传回数据的时长占设备运行时长的比例。

物联设备准确率IoTequipmentaccuracyratio

运行参数类物联设备监测值与手动监测数据对比，监测值准确度满足设备设计准确度，视为设备准

确。准确率指准确设备数量占设备总数的比例。

设备远控率Remotecontrolrateofequipment

设备远控指通过中控室(分控室)的组态监控系统，实现对厂区主要工艺设备进行启停及主要运行参

数远程设置。设备远控率指实际实现远控的设备数量占应实现远控的设备总数的比例。

工艺过程程控率Processcontrolratio

污水厂所有工艺过程中能够由程序自动发出指令进行控制的工艺过程所占比例。

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程控连续运转率Programmablecontinuousoperationrate

工艺过程按程序控制方式不间断运行的分钟数占总运行分钟数的比例。

4基本规定

4.1参评污水厂应稳定运行1年以上。

4.2参评污水厂近1年未出现出水超标情况。

4.3参评污水厂近3年无较大及以上安全、质量、环境事故。

5评价指标体系

城镇污水处理厂智能化评价指标体系如表1。

表1污水厂智能化评价指标体系表

序号一级指标二级指标三级指标分值

1覆盖率5

2在线率5

物联设备

3准确率5

4智能物联设备配置比率3

5基础设施设备远控率5

6控制系统工艺过程程控率5

7程控连续运转率5

8网络环境3

保障条件

9信息安全4

10智能控制智能控制工艺过程数15

11办公管理2

12设备管理3

13巡检管理3

生产辅助

16智能运营化验管理3

17能源管理3

18安全管理3

19全面数据分析4

智能决策

26智能技术应用4

27水质稳定性—5

28直接生产值守人员—5

应用效果

29节约电耗情况—5

30节约药耗情况—5

6各指标评价要求

基础设施

6.1.1物联设备

6.1.1.1基本要求

6.1.1.1.1污水处理厂物联设备技术参数及安装工作应满足国家相关要求；

6.1.1.1.2污水处理厂物联设备技术参数及安装工作应满足污水处理厂使用要求；

6.1.1.1.3应配套编制物联设备运行维护管理要求文件，明确物联设备检定、校准相关要求；

6.1.1.1.4物联设备应符合稳定性与耐用性标准，能够在污水处理厂的工作环境中实现持续稳定运行。

仪表材料和设计需满足抗腐蚀、抗污及防尘的要求。

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6.1.1.2评价内容与方法

6.1.1.2.1对照附录A，根据参评厂实际工艺情况，统计应建设物联设备总数。以参评厂实际建设物

联设备数量和应建设物联设备总数，计算设备覆盖率；

6.1.1.2.2检查实际建设的各物联设备，能否按照规定的频率和形式传回数据。统计各设备在线率数

据，以各设备在线率平均值作为评价依据；

6.1.1.2.3采用全面检测的方式，将运行参数类设备监测数据与手动监测数据进行对比，设备准确率

低于设备规定范围的，视为不准确。以准确设备数量和运行参数设备总量，计算设备准确率；

6.1.1.2.4统计厂内智能物联设备数量，以智能物联设备数量与实际建设的物联设备数量的比值作为

评价依据。

6.1.1.3评分标准

根据表2进行评分，计算总分即为物联感知部分得分。

表2物联设备评分对照表

序号评价指标评价结果分值

190%5

2覆盖率70%-90%3

3＜70%0

4100%5

5在线率≥97%3

6＜97%0

7100%5

8准确率≥95%3

9＜95%0

10高于50%3

11智能物联设备配置比率30%-50%2

12低于30%0

6.1.2控制系统

6.1.2.1基本要求

6.1.2.1.1污水处理厂水泵、风机、电动阀门等关键设备应具备远程启停控制功能，控制指令响应时

间不应超过5秒；

6.1.2.1.2远程控制接口协议应符合《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》（HJ212-2017）

中的ModbusRTU协议要求，并兼容工业以太网通信；

6.1.2.1.3主控PLC需配置主备冗余，切换时间≤1秒；通讯中断后本地控制逻辑可持续执行≥12小时。

关键I/O模块支持带电插拔更换；

6.1.2.1.4控制柜防护等级应符合以下要求：室内设备≥IP44，室外设备≥IP54，浸水区域（如泵房）

传感器防护等级≥IP67。电缆敷设应采用屏蔽双绞线，抗电磁干扰能力≥10V/m；

6.1.2.1.5污水厂供电系统应满足设施连续、安全运行的要求，电气设备的配置数量应满足检修维护

情况下生产能力要求，其中关键设备备用冗余率应满足国家现行相关规范、标准的要求。

6.1.2.2评价内容与方法

6.1.2.3对照附录B，根据参评厂实际设备情况，统计应远控设备总数。以参评厂远控设备总量和应

远控设备总数，计算设备远控率；

6.1.2.4工艺过程程控率拟考察的工艺过程包括：污水提升泵运行控制、就地制备药剂控制、除磷药

剂配制控制和投加控制、碳源投加控制、沉淀排泥控制、除砂控制、曝气过程控制、推流及混合过程控

制、内外回流控制、深度处理过程控制、消毒过程控制、污泥处理控制、废水回收控制等。对于成套引

进的封闭系统，如污泥处理系统、深度处理工艺系统等，应具有现场集中显示和控制功能。对于碳源投

加等厂内可能不存在的工艺过程，根据实际情况确定是否纳入总计；

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6.1.2.5以实现了程序控制的工艺过程为评价对象，考察评价周期内各控制程序的连续运转率。以各

程序连续运转率平均值作为评价依据。

6.1.2.6评分标准

根据表3进行评分，计算总分即为控制系统部分得分。

表3控制系统评分对照表

序号评价指标评价结果分值

1高于90%5

270%-90%3

设备远控率

350%-70%1

4低于50%0

5高于90%5

670%-90%3

工艺过程程控率

750%-70%1

8低于50%0

9≥95%5

1090%-95%4

程控连续运转率

1180%-90%2

12＜80%0

6.1.3保障条件

6.1.3.1基本要求

6.1.3.1.1信息安全相关工作应符合国家、本地网络信息安全相关法律及标准；

6.1.3.1.2参评污水处理厂应保障其涉及的通用安全、云安全、移动互联安全、物联网系统安全及工

控系统安全，提高抵御网络攻击的能力；

6.1.3.1.3参评污水处理厂信息安全建设应符合安全等级保护评级规定，且不低于安全等级保护二级

的要求。

6.1.3.2评价内容与方法

6.1.3.2.1从以下七个方面考察参评污水厂网络环境符合性，以满足要求的数量作为网络环境评价依

据：

——采用带宽不低于50M的互联网企业专线、内外网隔离；

——采用主流成熟的工业现场总线通信，使用具有冗余功能的通信网络；

——网络与通信协议可提供数据传输保密性和完整性保护，提供可信接入保护；

——生产监控网及安防网相互独立；

——生产监控网采用环网结构；

——网络传输介质采用光纤；

——核心交换机采用万兆配置，接入交换机和汇聚交换机不低于千兆配置。

6.1.3.2.2从以下七个方面考察参评污水厂信息安全符合性，以满足要求的数量作为信息安全评价依

据：

——具备用户标识和鉴别能力；

——具备访问控制能力；

——具备安全审计能力；

——具备可信性验证能力；

——具备保护用户数据能力；

——安装防恶意代码软件，软件病毒库有自动更新功能；

——具备重要数据的备份与恢复能力。

6.1.3.3评分标准

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根据表4进行评分，计算总分即为保障条件部分得分。

表4保障条件评分对照表

序号评价指标评价结果分值

173

25-62

网络环境

341

4＜40

574

663

信息安全

752

8＜50

智能运营

6.2.1智能控制

6.2.1.1基本要求

6.2.1.1.1采取智能控制手段的工艺过程，应将人工智能技术、工艺建模等技术和程序控制技术相结

合，在无人干预情况下，仿效人的智能，获得最佳运行参数，实现污水处理生产运行过程安全高效运行；

6.2.1.1.2智能控制场景的选取应结合控制环节特性、现有条件和实际情况合理选择，当条件不满足

和必要性不强时，不宜盲目追求智能控制；

6.2.1.1.3各智能控制工艺过程宜增加人工干预机制，在自动控制出现故障或仪表数据出现异常时可

进行人工手动控制，确保运行稳定；

6.2.1.1.4开展智能控制功能建设的工艺环节，应设定临界值延迟保护机制，避免设备频繁启停。

6.2.1.2评价内容与方法

检查厂内以下各工艺过程是否建设了智能控制模型，模型是否正常用于指导实际生产。以建成并稳

定运行的智能控制工艺过程数量作为评价依据：

——提升泵组智能控制；

——污水预处理智能控制；

——生物池曝气智能控制；

——硝化液内回流智能控制；

——生物池污泥外回流与排放智能控制；

——生物池推流智能控制；

——生物池碳源投加智能控制；

——除磷剂投加智能控制；

——氯消毒剂投加智能控制；

——污泥脱水智能控制。

6.2.1.3评分标准

根据表5进行评分，计算总分即为智能控制部分得分。

表5智能控制评分对照表

序号评价指标评价结果分值

1≥515

2412

339

智能控制工艺过程数

426

513

600

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6.2.2生产辅助

6.2.2.1基本要求

6.2.2.1.1污水厂内部各生产辅助系统之间数据应互联互通；

6.2.2.1.2污水厂应对生产运行进行集中化监控、业务线上化办理、信息可视化展现，实现污水厂管

理数字化。

6.2.2.2评价内容与方法

6.2.2.2.1查看参与评价的污水厂是否建设了办公管理系统，并能支撑无纸化办公需求；

6.2.2.2.2查看参与评价的污水厂是否建设设备管理对应系统并稳定运行；

6.2.2.2.3查看参与评价的污水厂是否建设巡检管理对应系统并稳定运行；

6.2.2.2.4查看参与评价的污水厂是否否建设化验管理对应系统并稳定运行；

6.2.2.2.5查看参与评价的污水厂是否建设能源管理对应系统并稳定运行；

6.2.2.2.6查看参与评价的污水厂是否建设安全管理对应系统并稳定运行。

6.2.2.3评分标准

根据表6进行评分，计算总分即为生产辅助部分得分。

表6生产辅助评分对照表

序号评价指标评价结果分值

1是2

办公管理

2否0

3是3

设备管理

4否0

5是3

巡检管理

6否0

7是3

化验管理

8否0

9是3

能源管理

10否0

11是3

安全管理

12否0

6.2.3智能决策

6.2.3.1基本要求

污水厂宜建设信息系统，支撑智能决策功能实现。宜针对污水处理厂多设施、多维度和多目标的复

杂业务场景，综合利用数学模型、大数据和人工智能数据模型等数字技术，通过模拟仿真、数据挖掘、

预警预测和智能诊断等方法，实现复杂业务的预判规划、优化调度、应急管理及情景分析，辅助制定科

学、精准、有效的决策方案，提升污水处理厂生产、调度和管理水平。

6.2.3.2评价内容与方法

6.2.3.2.1考察参与评价的污水厂，是否实现对全厂数据的归档存储与全面整合，是否应用智能分析

对整合数据进行分析挖掘；

6.2.3.2.2考察参与评价的污水厂，智能控制系统或信息化系统应用(视频监控相关系统除外)中

采用人工智能算法建立的模型数量。人工智能算法包括但不限于逻辑回归、决策树、贝叶斯、神经

网络、支持向量机、集成学习、聚类算法、降维与度量学习(如k-近邻算法)、强化学习等以及衍

生算法。线性回归算法不在本标准人工智能算法统计范围内。

6.2.3.3评分标准

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根据表7进行评分，计算总分即为智能决策部分得分。

表7智能决策评分对照表

序号评价指标评价结果分值

1是4

全面数据分析

2否0

32个4

4人工智能技术应用1个2

50个0

应用效果

6.3.1基本要求

要求参与评价的污水处理厂通过智能化建设，至少实现了水质稳定、减少直接生产值守人员、节约

电耗、节约药耗中两项目标。

6.3.2评价内容与方法

6.3.2.1出水指标应尽量控制在适应企业实际需求的水平，并保持相对稳定，以出水各水质指标监测

值在年算数平均值±20%以内的年运行时间占比作为出水水质稳定性评价依据。疫情、暴雨、水质水量

冲击等情况的影响期不计入年运行时间。

6.3.2.2鼓励污水厂实现少人值守，以现场每班直接负责生产运行的值守人员数量作为评价依据；

6.3.2.3计算参评厂内当年电单耗数据，对照参评污水厂智厂建成前一年单位电耗数据，计算节约电

耗比例。历史数据不足的新建污水厂或未集中开展智厂建设项目的厂，采用同类同规模污水厂经验值作

为计算基准；当智厂建成前污水厂单位单位电耗已处于行业较低水平时，可酌情降低下降率评价限值。

6.3.2.4计算参评厂内当年药剂单耗数据，对照参评污水厂智厂建成前一年单位药剂耗数据，计算节

约药耗比例。历史数据不足的新建污水厂或未集中开展智厂建设项目的厂，采用同类同规模污水厂经验

值作为计算基准；当智厂建成前污水厂单位单位电耗已处于行业较低水平时，可酌情降低下降率评价限

值。

6.3.3评分标准

根据表8进行评分，计算总分即为应用效果部分得分。

表8应用效果评分对照表

序号指标评价结果得分

1≥80%5

2水质稳定性≥60%3

3≥40%1

现场直接负责生产运行的值守人员限值：规模小于

1每班不超过人员限值得

万（无人），规模万（人），规模万5

直接生产值守人员t/d1-5t/d25-10分，值守人数每多人扣

4（人），规模万（人），规模大于11

t/d310-40t/d440分，扣完为止。

万t/d（5人）

5≥10%5

6≥8%4

7节约电耗情况≥6%3

8≥4%2

9小于4%0

10≥10%5

11≥8%4

12节约药耗情况≥6%3

13≥4%2

14小于4%0

9

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7等级划分

城镇污水处理厂智能化等级划分方法如表9。

表9应用效果评分对照表

基本要求综合得分城镇污水处理厂智能化等级

60-79分三星级

全部满足80-89分四星级

≥90分五星级

8评价过程

评价方式

城镇污水厂智能化评价可分为污水厂自我评价及第三方评价两种方式。

自我评价

污水厂进行自我评价时，应组建由厂内最高管理者代表参加的评价小组，成员包括相关业务部门的

负责人和技术骨干，必要时也可聘请外部专家，并从成员中确定一名组长和一名副组长。

第三方评价

采取第三方评价方式时，应组建不少于5人的评价小组。该小组成员应具有相关专业及信息化知识，

熟悉业务过程。应从信息化评价小组成员中选举产生组长和副组长各一名，并确定采用记名评价或无记

名评价。

评价规则

8.4.1评价时，评价小组每一位成员应对每一评价指标、评价点打分。若出现未评或未评价项或违反

本标准的评分原则时，则该评价者的评价应视为无效评价。

8.4.2第三方评价宜采用现场评价形式，特殊情况且条件具备时，可采用远程评价形式。

8.4.3采用现场评价时，评价前评价者应阅读参评资料，并应到参评污水厂现场进行调查和访谈，观

看该厂智能化的应用演示。

8.4.4采用远程评价时，应查阅对应支撑材料并远程操作厂内智能化的应用。

评价程序及综合评价得分

8.5.1评价程序

污水厂智能化应用水平综合评价，应遵循以下程序：

a)参评污水厂准备并提交相关资料；

b)成立评价小组；

c)参评污水厂针对参评材料进行口头汇报；

d)评价小组针对参评材料进行核查；

e)评价小组实施评价；

f)评价小组撰写评价报告。

8.5.2综合计分

污水厂智能化水平的综合评价得分应按式（1）计算。

（1）

1�

�=1�

10F=��

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式中：

F—智能化应用水平的综合评价得分；

ai—第i个评价者给出的智能化应用水平评价总得分；

n—评价小组中的评价者数。

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附录A

（资料性）

物联感知设备清单

A.1运行参数类

运行参数类物联感知设备清单见表A.1。

表A.1运行参数类物联感知设备清单

序号点位指标

1流量

2COD

3氨氮

4进水总管温度

5pH

6TN

7TP

8单泵流量

提升泵站

9液位

10栅前水深

粗格栅

11栅后水深

12栅前水深

细格栅/精细格栅

13栅后水深

14排泥流量

初沉池

15泥位

16DO

17MLSS

18氨氮

19硝氮

20出水正磷酸盐

21生物池外回流量

22碳源投加量（如有）

23除磷剂投加量（如有）

24回流泵房液位

25空气供气流量/风管压力(总管)

26空气供气流量/风管压力（支管）

27泥位

28二沉池剩余污泥排泥量

29污泥浓度

30DO

31MBR膜池（如有）TS

32液位

33COD

34氨氮

35TN

36总排放口TP

37流量

38温度

39pH

40液位

污泥浓缩池

41泥位

42储泥池液位

43储药池液位

44高、低压配电间温度

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表A.1运行参数类物联感知设备清单（续）

序号点位指标

45湿度

46高、低压配电间总电流

47电压

A.2设备状态类

设备状态类物联感知设备清单见表A.2。

表A.2设备状态类物联感知设备清单

序号点位指标

1电压

2电流

3电量

4运行时间

5轴承温度

提升泵/排口泵

6电机定子温度

7泄露信号

8振动

9有功功率

10频率（针对变频泵）

11电流

12运行时间

内回流泵/外回流泵/排泥泵/加药泵/进泥泵/计量泵

13频率（针对变频泵）

/MBR产水泵/MBR反冲泵

14温度（针对螺杆泵）

15压力（针对隔膜泵）

16电压

17电流

18进口风量

19出口压力

20进出口风温

21功率

22运行时间

23油压（针对单级离心风机）

24喘振情况（针对单级离心风机）

曝气风机/反冲洗风机

25导叶开度（针对离心风机）

26设备温度（针对磁悬浮风机）

27电量

28轴温

29油温

30振动

31有功功率

32冷却液位

33频率（针对变频风机）

34频率

35表曝机电流

36运行时间

37阀位

38进水阀门/曝气总管控制阀/曝气干管控制阀开度

39压力（针对背压阀/安全阀）

40格栅电流

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表A.2设备状态类物联感知设备清单（续）

序号点位指标

41电压