农村污水处理远程监控管理解决方案

农村污水处理远程监控管理解决方案

目录

第一章.项目概述.............................................................1

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

1.2、建设目标...............................................2

1.3、现状分析...............................................2

1.4、建设内容...............................................3

1.5、建设周期...............................................4

第二章.项目需求分析........................................................4

2.1、农村污水处理现状.......................................4

2.2、项目建设的必要性.......................................5

2.3、数据采集改造需求.......................................7

2.4、运维作业管理需求.......................................8

第三章.本期建设方案.......................................................9

3.1、建设原则...............................................9

3.2、方案介绍..............................................11

3.3、总体架构..............................................15

3.4、建设内容..............................................19

3.4.1、数据采集设备建设.................................23

3.4.2、农村生活污水设施运维监管系统.....................25

3.4.2.1、农村污水设施监管子系统.................25

3.4.2.1.1、农村污水治理数据库..................25

3.4.2.1.2、业务系统...........................26

3.4.2.1.3、统计查询..........................27

3.4.2.1.4、报警查询..........................28

3.4.2.1.5、报表管理..........................29

3.4.2.1.6、农村污水治理日常管理..............30

3.4.2.1.7、设施管理.........................31

3.4.2.2、运维作业管理子系统.....................32

3.4.2.2.1、巡检管理.........................32

3.4.2.2.2、维修管理.........................33

3.4.2.2.3、报表统计..........................34

3.4.2.2.4、归档文件.........................34

3.4.3、移动信息平台.....................................35

第一章.项目概述

1.1、项目背景

农村污水处理站泵站远程监控能够远程监测各污水处理站泵

站的进出水水质及水量、污水处理站泵站运行状态，农村污水处理

站工业智能网关解决方案支持泵站启动设备手动控制、自动控制、

远程控制排水泵的启停，支持远程切换控制模式，工业智能网关解

决方案运营或管理单位集中管理污水处理设施的重要手段，有利于

提升农村生活污水处理设施的运维效率和标准化水平，改善农村人

居环境和生态环境，助推乡村振兴。

目前，为确保农村生活污水治理设施持续运行，政府明文要求

“对于设计日处理能力30吨以上、受益农户100户以上和位于水

环境功能要求较高区域的农村污水治理设施，要根据环境监管要求,

规范安装或改装处理水量计量和运行状况监控系统，定期监测处理

水量和出水水质状况，并开展污水收集系统、终端处理系统的常态

化运行巡查维修、设备更换工作”O

同时，结合实际情况，要求“对实际日处理能力30吨以上、

实际受益农户100户以上和位于水环境功能要求较高区域的农村

生活污水处理设施，要根据有关环境监管要求，规范安装或改装处

理水量计量和运行状况监控系统。本办法施行之前未安装的，应积

极创造条件、逐步安装，实时数据接入现有系统信息管理系统”。

立足本区实际，在原污水处理系统建设计划安排基础之上，到

xxx年，确保农村生活污水治理村覆盖率达到90%以上，农户受益

第1页

率达到70%以上，力争农村生活污水治理村覆盖率达到100%、农户

受益率达到80%以上。随着农村生活污水治理工程建设进度大力推

进，已取得了阶段性进展。一批污水治理设施建成并投入使用。

对此，亟需规划设计农村生活污水处理设施远程运行管理系统

建设项目。

1.2、建设目标

基于省、市、区的“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节

水”为突破口的“五水共治”总体部署要求，立足本区实际，为确

保农村生活污水治理设施持续运行，采用先进的自动化、网络化和

信息化技术手段，在已建立的工程的基础上建立农村生活污水设施

远程运行监控和信息管理平台，将各村污水处理设施点纳入现有系

统基础设施层，与排水泵站、污水厂和城区排水管网共同构成现有

系统完整的运行管理体系。

1.3、现状分析

根据省、市、区相关文件要求，主要将实际日处理能力30吨

以上、实际受益农户100户以上和位于水环境功能要求较高区域的

农村生活污水处理设施纳入农村生活污水处理设施远程运行管理

建设项目之中，根据现状情况，预计将170座农村生活污水治理点

的实时数据接入现有系统平台。

第2页

目前，农村生活污水处理设施主要采用两种处理工艺：一种是

膜生物反应器一体式处理工艺；另一种人工生态湿地处理工艺，本

期建设主要接入MBR模式的污水治理点。

鉴于当前农村生活污水处理设施数量较多，分布较散，且未全

部建成投入使用的情况，因此，应结合实际工程建设进度，建议采

用“总体规划、分布实施”的方式，一期实施MBR模式的50座农

村生活处理设施，目前已有4座为MBR模式，其余46座待改造为

MBR模式后再行接入。

在此基础上，随着农村生活污水处理设施项目逐步建成，随之

扩大规模。

1.4、建设内容

1.农村生活污水处理设施现场监测设施的建立和完善。

鉴于目前实施的农村生活污水处理设施自动化、电气化及信息

化设计程度较低的现状，如未安装计量设备、状态检测设备、通信

设备等。对此，本项目将对农村生活污水处理设施现场进行技术升

级改造，重点配备农村各生活污水治理点的数据监测设施，奠定农

村生活污水治理远程实时监测管理的基础条件。

2.农村生活污水治理远程数据传输系统的构建

建立基于4G网络的农村生活污水数据远程采集系统，首期选

择50个农村生活污水治理点，纳入村生活污水系统远程监测范围,

整合构成一期农村生活污水治理体系最基础的感知层体系。

3.在现有现有系统平台上集成农村生活污水设施运维监管系统

第3页

农村生活污水设施运维监管系统将作为现有系统平台的重要

组成部分，在已经建立现有系统平台的基础上进行构建，纳入污水

运行监控系统和运维作业监管系统，采用B/M/S综合构架。

1.5、建设周期

根据建设规模，估算建设周期为12个自然月。

第二章.项目需求分析

2.1、农村污水处理现状

目前农村生活污水处理企业还处于相对运行效率低、缺乏有效

监管及运行模式粗放等现状，因此，需要更多、更强大的一些新

技术接入，从而提升效率，完善、监管及维护等响应能力。公司设

计了基于物联网的农村生活污水处理智能监控系统，该系统从感知

层、网络层和应用层3个层面进行构建出农村生活污水处理智能

监控系统方案，为农村生活污水处理运行和管理提供完善的数字化

解决方案污水处理能力和效率均可得到明显提升。

污水处理运营管理中亟待解决的问题：

第4页

运营管理实时监控自动采集智能预警

关键生产生产数据/生产过程;

全数字化/

指标/运行运行数据运行状况

1虚拟化/集

指标实时自动采集、等异常报

约化管理

雌霞

2.2、项目建设的必要性

智能监控平台做为一个新兴的技术层面，在工业自动化领域,

正带来和影响着深层次的变革。工业自动化工程往往处在地域偏

僻、环境恶劣以及基础设施不理想的地方，而且具有分散地域广、

自动化程度参差不齐等特点，难以进行集中管理。工程现场情况错

综复杂，如何准确及时地获取现场设备运作情况并下达控制指令,

对于生产安全、成本控制、高效协作有着深远的影响。

农村生活污水处理监测点一般较偏僻，面积大，结构复杂，安

全等级要求非常高。但是日常维护很多情况下还是采用轮巡检查策

略，由值班人员定时到现场查看。这种模式浪费人力且故障规避

率低。将物联网应用于项目，各个系统运行参数、状态在中控室一

第5页

目了然，而且可以调取现场摄像头视频进行检查确认，做到了快速

反应、精确定位、及时报警。

远程运行数据采集与汇总

监管需求

解

决

方

案

需

求

应用需求

制定针对性的维护计划

第6页

2.3、数据采集改造需求

根据省、市、区要求，建立农村污水治理点运行状况监控系

统，同时考虑到远程监测终端运行状况自诊断的技术要求，每个

农村污水治理点需上传的数据如下：

监测对象监测内容监测设备

排污管道流量流量计

提升并液位液位仪

电控箱电量电量计

风机运行状态接触器

水泵运行状态接触器

系统前端实时平台承担各子系统的数据提取的接口功能，将

实时工况数据完整、正确、及时、安全地传送到农村生活污水治

理前端数据库，按统一规范存储，为农村生活污水治理监管信息

的应用建立基础。

数据流模型包含数据源、数据路径和前端数据库三个断面，

数据由三个路径流向前端数据库，其中有两路是已建的现有系统

平台，包括两个污水厂和多个排水泵站，采用远程VPN宽带业务；

另一路为农村生活污水治理数据路径，采用4G无线网络。

数据源：包括监测点以及本项目是立的农村生活污水处理点,

从而形成完整的现有系统管理体系的数据源。

数据路径：建立包括沿VPN宽带网络、GPRS无线网络以及

有条件的地方采用4G网络在内的多通道数据传输路径，建立实

时系统和前端数据库的数据传输链路。

第7页

实时数据库：由实时数据存储软件将实时工况数据存入数据

库，为后续的应用建立基础数据。

历史数据库：各远传监测的历史数据库，包括历史远传数据

以及历史分段分析数据等；

业务数据库：各监测点的基本信息、用户权限信息、组织机

构信息、维修业务、巡检业务等；

多媒体数据库：各相关视频、文档的数据库，现场照片等。

2.4、运维作业管理需求

在现有系统平台中的运维作业监管系统基础上进行扩展和

整合。

第8页

第三章.本期建设方案

3.1、建设原则

本项目建设遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本

的原则。并综合考虑维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、

改造等因素留有扩充的余地。本期建设内容是系统的、总体的、

完整的、全面的，具有科学性、合理性、可操作性。应具有以下

原则：

1.一次规划，分步实施

本项目遵循“一次规划，分步实施”原则，按国内领先的要

求，基于已有的现有系统信息总体平台，建设农村生活污水信息

监控平台，包括现有系统平台扩展、远程网络系统的安装调试和

开发。将农村生活污水治理业务与现有排水综合管理业务整合到

一起，形成完整、一体化的现有系统平台。

2.先进性与适用性

设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和

提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。系统的安

装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合实际情况

和本项目的特点。

3.可靠性与安全性

基于已有的现有系统平台成熟、稳定的技术设备，与现有系

统平台具有一致性，能够保证全天候长期稳定运行。

4.开放性和标准性相结合

第9页

以现有系统平台为基础，同时考虑到农村生活污水治理系统

的定制化要求，采用标准通用的网络通讯口，协议规范，确保系

统具有良好的二次开发能力。

5.集成化和可扩展性相结合

软件和网络应借助现有系统平台强大的扩展能力，并允许数

据库、存储器和通信信道等可扩展，从而使系统能安全、可靠地

进行重新组态，充分考虑系统需求的成长空间，所提供的系统平

台与技术将充分配合未来功能及扩充系统的需求，以避免将来重

复的投资。

6.易用性和灵活性相结合

系统继承现有系统的易用性、易管理性、易维护性原则，具

备先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、

信息资源查询与检索等有效工具；故障诊断、维修简便，并能在

2个小时内恢复正常运行；系统设计合理，能够通过硬、软件的

最小变动，获得更好的后备保障性能。

7.实用性和经济性相结合

确保系统具有较高的性价比，尽量整合目前已投入使用的设

备资源，在此基础上进行优化和扩充。对于设备的性能，实现在

系统同时须完成打印、编程、画面显示时，实时数据采集系统不

被中断。

第10页

3.2、方案介绍

基于物联网技术的智物联GARDS系统平台，在污水处理自

动控制系统从感知层（适配器/传感器）、网络层和应用层3个

层面进行构建。

整

钵

解

决

方

噪

构

成

通用数据采集中间件模块，负责实现对感知层的物体进行编

号、物体识别及信息采集与反馈等功能。通用消息通信中间件

和基础数据管理立台负责对从感知层获取的数据进行通信和预

处理。企业生产优化调度与控制管理中间件在应用层通过前面收

集、反馈的数据信息结合污水处理行业的需求，最终形成基于

物联网的污水处理企业智能化管理解决方案。

第11页

农村生活污水设施运维监管系统依托现有系统的三层构架:

基础设施、通信设施、运维管理，并作为现有系统的嵌入式扩展

模块，在运维作业监管系统的设施运维管理、档案归档、巡检管

理、考核支付管理等相应模块中增加对农村生活污水治理业务流

的嵌入和扩展。

农村生活污水设施运维监管系统基于现有系统的三层构架

如下：

底层基础设施为农村各污水治理点的远程终端；

中间层通信设施为基于4G广域区络；

顶层管理纳入现有系统平台。

一、是24小时实时在线监控污水处理情况，具备自动报警

功能；

二、是具备实施污染物排放总量、浓度控制功能以及反控功

能；

三、是为污水处理厂进水水质超标和农村河道污染源头的梳

理排查提供快捷准确的依据和路径；

四、是实现排水公司、环保局的在线监控数据共享；

第12页

实现监测自动化、传输网络化、管理数字化，及时预警突发

事故，实现预警，调度，处理，评估的联动运营机制。

1、农村污水处理设施布局分散，泵站数量多，长期派驻人员管

理成本太高，巡查又不能及时发现泵站存在问题，一旦发生异常,

农村污水处理站不能及时处理，就会影响老百姓的日常生活。

2、农村污水处理站泵站远程监控解决方案能够远程监测各污水

处理站泵站的进出水水质及水量、污水处理站泵站运行状态，数

据异常自动报警，统计分析水质达标情况，视频/图像监控现场

实况，远程/自动控制站内格栅机、提升泵、鼓风机等污水处理

站设备的运行。

第13页

3、该系统是运营或管理单位集中管理污水处理设施的重要手段,

有利于提升农村生活污水处理设施的运维效率和标准化水平，改

善农村人居环境和生态环境，助推乡对振兴。

第14页

3.3、总体架构

平台系统架构如图所示：

系统整体架构示意图

用

户

层

售后管理人员技术专家现场服务工程师

亶用服务

异常预誓、报警远程动态监控

故障远程诊断维护计划制定

数据收发任务管理功能逻辑应用接口

数据管理权限管理功能参数

数据访问

互联网

C"（睛SO

数适

据获取工业装备数据现场数据规范化配

层器

数据通过网络发回平台接收平台下发信息指令

控制工业装备执行下发的信息指令

/

1、污水数据采集终端一适配器

第15页

考虑到系统主要用来检测工业污水的处理状况，所以监测的

内容为污水处理环节中的污水中各物质含量的变化状况。作为

采集终端必须有比较准确的污水取样系统，设计禀行准确随机

和代表性原理，将各个取样点的数据通过工业上通用的标准协议

进行传输，实时将现场各种数据采集到智能监控终端内，并保

证数据的准确性和实时性。

适配器（传感器）是通用的。这里指的通用，是指电子结构。

针对不同的适配类型，需要调整软件。这是因为不同装置（设

备）本身传感器类型会不同，获取数据的方式也有所区别。GARDS

支持一个装置上，根据需要，选择使用一个（或多个）适配器，

分别对接不同类型的数据，这样使得安装时更加灵活。

第16页

2、应用系统

GARDS基础数据平台，是GARDS的数据服务基础。尽管基

础数据平台里面，都是客观运行数据，但是，基础数据平台本

身并不这些数据的做任何加工和使用。例如监控大屏应用：

第17页

3）基础数据平台

基础数据平台是公司自主研发的物联网基础平台支撑系统，

我们使用GARDS作为污水处理智能管理物联网的基础系统平台,

提供整个体系的数据服务。包括监测数据接收子系统，报警子

系统,数据分析统讨子系统和WEB发布子系统，各部分相互I办

作共同完成数据的接收分析与处理以及后期的发布存储，是监控

系统的中心枢纽。

A

工况CMQ应用服务

J①

12程序

数据EQ.

0

第18页

3.4、建设内容

1、监测数据应用

监测数据接收子系统是一个十分重要的子系统，它负责各种

现场实时数据的监测及数据的接收。现场反控即通过修改监测采

集方案来启动现场设备，通过参数修改反向控制系统；各种现

场监测仪表的不同类型测量值的接收和识别的功能，并可以查看

各监测站连接状态和运行状态并将接收的数据保存于后台，实

现数据的备份与保护。

2、数据分析统计系统

＞实时显示水体污染编号，实时监测原始数据的查询、偏离

修正、监测数据有效性审核、预报数据录入。

A监测数据历史记录的维护并可以结合历史数据生成水体

污染指数曲线图。

＞监测数据异常分析、实时地通过短信向指定对象发布报警

信息。

A各种数据汇总报表、统计报表的制作及上传。

»默认、自定义监测采集方案维护并进行现场自动采样器操

作。

A现场样本试验数据录入、与自动监测数据对比、偏离报告

并进行数据备份。

»现场维护记录及现场设施系统双限的分配。

A应用系统能根据预设数据模型，自动产生故障告警。

第19页

A监控中心及时得到提醒，并采取有效办法，将故障信息及

时反馈给管理人员和维护人员。

3、客服/售后服务/技术支持系统

客服/售后服务/技术支持模块，是体系中的一个服务模块。

该应用系统规划的主要目的，是提供一个直接的服务平台，接

收客户/技服部门的诉求。同时，对系统中的某些需要关注的状

态、事件、警情，做出相应的对策。

售后和技术支持的应用，可以以事件、异常事件、报警为线

索；显示线索，按时间、事件类型、报警类型分类；记录线索

的跟进和处理。售后/技术支持可以考虑跟呼叫中心一起使用。

第20页

4、设备生命周期管理

设备生命周期管理可以是一个WEB浏览器应用，也可以使

手机PC端应用。如果说监控程序是一个时间点的实时应用，

那设备生命周期管理就是一个时间段的记录应用。设备生命周

期管理是一个数据存储中心，用于记录所有设备的基本信息，基

础信息平台按逻辑规则触发的事件信息、通过基础数据平台加

工、分析后的应用信息。

第21页

新农村生活污水处理设计详细解决方案V3.0

GARDS本身并不限定在某个行业和领域，不同的客户对

设备生命周期的管理需求不一样，设备的基础信息也一定

不同，这要求GARDS提供的设备生命周期管理工具，能迅

速应对不同客户的不同需求，根据实际情况配置对应的”

容器对特定的数据进行存储。

a自定义数据格式。

a自动匹配事件数据到基础信息。

＞自定义条件统计分析历史数据。

当客户对污水处理设备进行生命周期管理时，设备的基

本信息可能包括：设备外形尺寸、变频器容量（kVA）、额

定输入电压、输入频率、输出频率分辨率等。事件信息可能

包括：异常停机事件、风机故障事件、水流异常事件等。

第22页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

3.4.1、数据采集设备建设

典型的农村生活污水处理点设施如图所示

现场数据采集设施主要包含下列设备：

•在线仪表：流量计、液位计、电量计、电流检测装置

等；

•数据采集终端：在线仪表数据连接和预处理及数据暂

存、报警触发等；

•网络接入：4G网络接入终端。

生活污水治理点现场数据采集设施总体配置如图所

示

第23页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

单个农村生活污水处理点新增配置表

序号项目数量单位

1远传终端1套

2工业远程4G通讯模块1块

3流量计1台

4液位计1块

5电量计1块

6互感器3块

7安装附件1套

第24页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

3.4.2、农村生活污水设施运维监管系统

农村生活污水设施运维监管系统分为设施监管和作业

运维两个子系统，分别详细设计如下：

3.4.2.1、农村污水设施监管子系统

3.4.2.1.1、农村污水治理数据库

农村生活污水治理数据库纳入现有系统数据平台，将扩

建下列数据表：

•流量监测数据表：记录污水治理点污水瞬时流量和

累积流量；

•水位监测数据表：存储污水治理点提升井污水水位

信息；

•电量监测数据表：记录三相电压、三相电流、电量

等信息；

•风机运行监测数据表：记录风机累计运行时间、启

停时间等信息；

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特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

•水泵运行监测数据表：记录水泵累计运行时间、启

停时间等信息；

•基础信息数据表：存储流量计、水位仪、电量表、

风机、水泵以及污水治理点技术参数、地理位置等

资料信息。

3.4.2.1.2、业务系统

1、列表数据：以汇总的形式集中显示各生活污水处理

点的污水存量、流量、水质状况（人工定期检测并输入数据）、

设备状况等内容；列表显示的内容用户可以自定义。

2、地图展示：将农村生活污水处理设施、管网监测设

备实时数据显示在在现有系统平台中，能定位显示、任意矢

量放大缩小，直观展示农村污水处理点运行数据；地图上显

示的测点和内容用户可以自定义，即集成至现有系统平台的

GIS图中。

3、生活污水处理点监视面板：当操作员点击主界面上

某一治理点时，即进入改主界面，工艺流程图的形式，或三

维图的形式展现改治理点的运行状况。

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特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

在污水治理点界面内，不仅显示污水治理运行状况、数

据列表、工况趋势图，同时显示改MBR设备的技术参数、投

运日期、管理员等资料信息。

监视界面还可以采用三维图方式展示

4、报警显示和查询：污水处理设施、管网监测设备相

关故障、超限、停电等状态通过颜色显示表示，严重故僮须

弹框且语音重点提示，报警记录要方便查询。

3.4.2.1.3、统计查询

调度员可以方便地统计查询农村污水治理数据，查询结

果可以打印预览并以EXCEL格式输出。历史数据、历史曲线

的查询功能有助于工作人员对历史数据对比和分析。

•可以按不同监测点的监测数据进行查询统计；

•可以选择时间范围进行数据的查询统计；

•系统可以进行环比和同比，系统支持多轴满足不同量

纲的数据展示；通过设定时间段进行单曲线单时间段、

单曲线多时间段（同期比较）、多曲线单时间段的对比、

查询;

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特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

•图表、列表、颜色状态等丰富的信息表达形式；输出

EXCEL文件格式；

•系统可以定制各种查询方案，包含查询条件、显示的

测点和检测量，满足日常汇总统计工作；

•定制的统计查询方案可以保存并分享给他人；

•数据存储间隔时间为5分钟，数据查询的时间区间应

不小于三年，查询三年内历史数据响应时间应小二3

秒。

3.4.2.1.4、报警查询

水质报警、液位报警和运行报警数据实时展示；

报警形式：声光、醒目的颜色字体等多种方式进行展示,

并可以通过短信等方式提醒指定人员。

系统提供报警列表展示功能，查看当前所有报警记录,

列出测点、检测量、发生时间、恢复时间、报警类型和数据

等信息；

第28页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

报警类型要求包括：上下限报警、突变报警、数据不变

报警、断电得电报警、通讯中断恢复报警、电池低电压报警

（如有电池供电终端）等。

3.4.2.1.5、报表管理

系统要求采用报表设计平台，可根据需要生成各类报表、

趋势曲线、实用图表，用户可自动打印或按需自定义打印。

•系统提供类似Excel方式的报表设计平台，用户根据

业务要求进行报表设计。

•用户可以输入各种查询条件查询满足条件的报表结

果。

第29页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

•系统支持报表以Excel文件格式导出。

•系统可以打印日报、周报、月报、年报，报表内容满

足工艺和管理要求。

•系统具有数据填报功能，有问题的数据或者不具备条

件的数据可以手工调整或者录入；再进行汇总统计。

数据修改具有日志追溯功能。

•对存放在数据库中的数据，可进行最大值、最小值、

平均值、偏差值、累积值和其它各种特殊的运算处理,

并可根据需要生成各类报表、趋势曲线、实用图表。

•具备人工录入数据接口界面和检测化验数据录入界

面，支持数据审核后自动汇入生产报表。

3.4.2.1.6、农村污水治理日常管理

系统提供污水治理日常调度方案的编制功能，由人工配

置生成，使用者可以挑选展示的内容，也可以设置数据的表

现形式，比如柱状图、曲线图、面积图等。

系统提供治理点责任人信息查询。存储农村生活污水治

理点巡检人员、系统管理人员、责任厂商、系统维护人员等

第30页

特色小镇生活污水平台解决方案V3.0

信息，包括：姓名、职务、联系电话、联系地址等信息，可

以检索、编辑。

3.4.2.1.7、设施管理

设施信息化档案管理，建立设施档案信息库，录入建设

时间、建设地点、设备配置、