淺談智慧水務配電能效平台下數字化轉型的挑戰與實踐

hth下载地址 陳聰

摘要：當前，我國在水務數字化轉型方麵取得了一定的成效，但也麵臨(lin) 一定的挑戰，各個(ge) 地區的水務數字化轉型，都應該立足自身的實際情況和總體(ti) 的工作目標，積極走出一條適合自己的數字化轉型路徑。基於(yu) 此，文章從(cong) 智慧水務視角出發，分析了水務數字化轉型所麵臨(lin) 的挑戰，研究了水務數字化的相應實踐，對加快水務數字化轉型具有一定的指導價(jia) 值。

關(guan) 鍵詞：智慧水務；數字化轉型；水務企業(ye)

水務行業(ye) 在當下已經邁入了新的發展階段，行業(ye) 內(nei) 增大了信息化、數字化的探索，尤其是智能化技術出現以後，智能水務概念的提出使得水務數字化轉型成為(wei) 可能。但我國水務行業(ye) 經曆了漫長的發展時期，在很長一段時間內(nei) 因為(wei) 存在發展思路、技術條件、資源配置等限製，水務行業(ye) 的很多工作都是由人工來完成的，效率偏低且不同流程之間的銜接性不夠，給整個(ge) 行業(ye) 的發展帶來了巨大的困境。信息技術的日漸發展，使得各個(ge) 地區的水務工作都突破了原先的限製，在水務數字化、智慧化方麵的大量研究和投入，使得我國在水務數字化轉型方麵取得了一定的成效，但同時也麵臨(lin) 著一定的挑戰，未來為(wei) 推進智慧水務目標的實現還有很長的一段路要走。

1智慧水務的概念

智慧水務是在原有的水務係統中融合了智能化技術而出現的新型管理模式，所形成的水智能係統可在水務運營的全過程中實現一體(ti) 化、標準化管控。信息技術支持下，不同子係統之間可高度銜接起來，係統的融合使得水智能係統能夠對自來水、汙水、中水等的處理都開展智能化管控，與(yu) 常規的管理係統相比，智慧水務下的水循環效率顯著提高，也可創造更大的社會(hui) 和經濟效益。

智慧水務作為(wei) 水務行業(ye) 的一個(ge) 新概念，要求每個(ge) 水務企業(ye) 都需要立足自身的發展，實現運營管理模式的調整，經由數據采集、傳(chuan) 輸等各種智能化技術和設備，對水務係統的運行狀態、參數等開展實時監測，最終的結果能夠以可視化的方式呈現出來，打造水務物聯網體(ti) 係。水務企業(ye) 經由數字化管理平台的建設，可將全部的水務信息都加以收集、存儲(chu) 、分析和利用起來，將得到的數據信息作為(wei) 後續決(jue) 策和工作的參考。為(wei) 利用數字化平台采集相應的數據，需在各個(ge) 汙水處理廠、泵站都進行數據采集前置機的安裝，或者進行DSP模塊的設計。在這種關(guan) 聯關(guan) 係下，在各汙水廠、泵站運行的過程中，這些數據采集模塊可自動進行數據的采集，最終經由4G或5G網絡，將數據進行上傳(chuan) 並在數據庫中存儲(chu) 起來[1]。智能化模塊通過對各個(ge) 關(guan) 鍵數據的實時監控與(yu) 智能分析，可在發現異常狀態的情況下及時預警，通知有關(guan) 人員及時進行異常問題的處理，實現水務運營的精細化、智能化管控。

2 新形勢下水務行業(ye) 所麵臨(lin) 的問題

從(cong) 2019年底以來，各行各業(ye) 就麵臨(lin) 著巨大的發展危機，新形勢下也使得傳(chuan) 統水務行業(ye) 暴露了越來越多的問題，難以適應現代化的發展步伐。為(wei) 實現智慧水務的目標，必須在解決(jue) 了這些問題以後，針對當下行業(ye) 所麵臨(lin) 的挑戰，進行相應的數字化轉型探索。

2.1部分水務企業(ye) 缺乏頂層規劃

傳(chuan) 統水務行業(ye) 的管理模式下，將工作的重點集中在價(jia) 值鏈的延長和效益的創造上，並未從(cong) 根本上以客戶的實際需求出發來進行相應的管理模式創新、技術更新。就傳(chuan) 統水務行業(ye) 的發展現狀來看，市場上的水務企業(ye) 數量眾(zhong) 多，部分水務企業(ye) 在頂層規劃方麵存在問題，並未根據行業(ye) 總體(ti) 的發展來製定可行的發展方向和路徑，導致在自身的各項工作開展時，缺乏明確的指向，整體(ti) 工作混亂(luan) ，數字化轉型困難。

2.2運營環節和操作流程管理仍顯粗放

對傳(chuan) 統的水務行業(ye) 而言，因為(wei) 深受觀念、技術等的局限，也沒有對水務工作有正確的認知，不論是企業(ye) 內(nei) 部的領導層還是基層員工，在實際的工作過程中，往往都未形成精細化的思維，在運營環節和操作流程方麵多為(wei) 粗放型理念，使得水務工作常常存在很多不足，如運營成本偏高、能耗過大、資源配置不合理。

2.3大部分水務企業(ye) 仍處於(yu) 信息化初級階段

水務行業(ye) 在我國發展曆史悠久，在傳(chuan) 統的行業(ye) 發展過程中，一些前瞻性的水務企業(ye) 雖然有數字化的意識，但是因為(wei) 技術條件的限製，在一些環節雖然采用了信息技術，但信息化水平偏低，並未在企業(ye) 內(nei) 部或者行業(ye) 範圍內(nei) 實現信息化的覆蓋[2]。

2.4產(chan) 業(ye) 鏈和新消費鏈尚未打通

在當前的發展條件下，因為(wei) 時代在變化，為(wei) 使水務行業(ye) 的工作能夠與(yu) 總體(ti) 的經濟形勢保持一致，就需要打通產(chan) 業(ye) 鏈和新消費鏈，給各個(ge) 水務企業(ye) 的業(ye) 務開展提供切實的指導。但顯然，市場上的部分水務企業(ye) ，其發展思路尚未轉變過來，數字化進程緩慢，未形成嶄新的產(chan) 業(ye) 鏈條和消費鏈條。

3 智慧水務視角下水務數字化轉型麵臨(lin) 的挑戰

3.1水務行業(ye) 創新發展的挑戰

智慧水務對行業(ye) 改革的影響巨大，雖然在驅動行業(ye) 變革方麵有著重要的作用，但是在運營模式創新、認知創新和技術創新方麵，卻帶來了一定的挑戰。實際上，如果要在智慧水務條件下實現供排水運營模式的重構，將需要投入大量的資源，再加上業(ye) 務與(yu) 數字化尚未形成合力，數字化轉型倒逼業(ye) 務架構的重構，給運行模式的創新帶來了很大的難題。如果能夠實現數字化轉型，就可以有效打破原先的業(ye) 務、機構等壁壘。但顯然，當下的水務工作中，對先進管理理念和模式的掌握不夠，業(ye) 務流程與(yu) 信息技術之間的融合不佳，都導致水務行業(ye) 的創新發展麵臨(lin) 著巨大的壓力。

3.2水務數字化轉型方向的挑戰

智慧水務視角下的水務數字化轉型應該向全麵感知、智能控製、數據驅動、智能決(jue) 策等方麵邁進，但不論涉及的是哪一個(ge) 方麵，都需要進行相應的技術革新、資源配置。比如，要實現全麵感知的目標，在全行業(ye) 範圍內(nei) 要擴大廠站規模，並在原有基礎上擴大管網的動態感知範圍，開展全域的智能感知；智能控製條件下，需在原先的基礎上引入自動化技術並配置相應的智能化設備；數據驅動下，要對數據進行全麵的采集、管理和分析，形成良好的數據生態。不論要實現哪一方麵，所涉及的工作難度都是非常大的，水務企業(ye) 在數字化轉型的過程中，要立足自身的資源、技術和設備不足，突破這些不利因素的限製。

3.3水務業(ye) 務與(yu) 信息技術融合的挑戰

在水務數字化轉型的過程中，保持業(ye) 務與(yu) 信息技術的高度融合至關(guan) 重要。雖然越來越多的水務企業(ye) 加入了數字化轉型的探索隊伍，但因為(wei) 深受傳(chuan) 統發展思路的影響，信息技術的應用還停留在初期階段，未進入信息技術的深入應用環節，企業(ye) 內(nei) 部也未形成完善的業(ye) 務與(yu) 信息管理模式，業(ye) 務與(yu) 信息技術的融合效果不理想。

4 水務數字化轉型的意義(yi)

4.1能夠實現日常辦公管理

當水務行業(ye) 進行了數字化轉型以後，經由數字化平台的構建，可使每個(ge) 水務企業(ye) 的各項業(ye) 務和服務工作在數字化平台的基礎上開展，使日常的辦公呈現出數字化的特征。比如，以雲(yun) 計算為(wei) 基礎的數字化平台使企業(ye) 中的公文處理流程大大簡化，相應的審批手續更簡單，對提高企業(ye) 內(nei) 部的工作效率十分有效。數字化平台形成後，不同部門、崗位人員之間可實現高效溝通，平台可滿足視頻會(hui) 議、文件收發與(yu) 即時通信的需求。

4.2能夠實現水務全過程管理

智慧水務視角下所構建的數字化平台，還可以使水務企業(ye) 在開展各項業(ye) 務活動的過程中，能夠由其中的智能化、數字化模塊實現全過程的監管，因為(wei) 在平台內(nei) 可自動對相應的數據信息加以收集，再加上自動的數據分析、圖表生成功能，也就可實現全過程監管，及時發現工作漏洞並進行相應的工作改進。

4.3能夠實現用戶的故障報修

智慧水務視角下，水務數字化轉型各項工作開展過程中，往往是以用戶需求作為(wei) 出發點的，力求為(wei) 用戶提供優(you) 質服務。由於(yu) 數字化係統和平台的使用可快速接收到用戶的使用反饋，水務企業(ye) 的相關(guan) 人員在接收到了這些反饋信息以後，也就可在原有的工作模式下進行相應的服務調整、業(ye) 務更新。

5 智慧水務視角下水務企業(ye) 數字化轉型的實踐

北京生態環保集團股份有限公司結合行業(ye) 發展趨勢及自身實際，提出按照"係統規劃，控節奏；標準先行，統流程；業(ye) 務驅動，強根基；管理為(wei) 輔，提效率；資源共享，生態加"的方針，采取先行先試、小步快跑、迭代升級的路徑，力爭(zheng) 實現以安全為(wei) 保障，覆蓋全業(ye) 務價(jia) 值鏈，提升水務運營安全、效率與(yu) 效能，並可靈活應對可持續運營、可持續響應業(ye) 務需求變化、可持續賦能的目標，實現業(ye) 務+數字化的高質量融合發展；推進水廠由粗放型管理到精細化管理轉變，由經驗指令型調度轉化為(wei) 量化分析型調度，利用數字化工具提高安全保障係數，提高水廠運營效率和專(zhuan) 業(ye) 人員素質，優(you) 化生產(chan) 組織結構。

5.1供水廠數字化轉型實踐

以馬鞍山與(yu) 徐州項目為(wei) 試點的遠傳(chuan) 抄表平台，采用其自定義(yi) 自有通信協議，統一平台，實現公司管理三百多萬(wan) 隻水表，每年超過20億(yi) 元的水費收入在同一個(ge) 平台中管理。試點以來效果，以馬鞍山為(wei) 例，實現了運行成本的降低，運行人員管理的平台從(cong) 之前的4個(ge) 變為(wei) 1個(ge) ，可提高近40%的調試工作效率，在檔案資料管理工作方麵可降低30%的人日工作量，為(wei) 每月曆次開賬管理工作提高50%的效率，同時公司不再受製於(yu) 水表供應廠家的硬件或軟件產(chan) 品。此外，通過規範抄表協議，並將製定的流程製度植入，通過軟件驅動管理製度和運營模式應用實施方式，促進管理標準的落地，提高企業(ye) 韌性。

5.2汙水廠數字化轉型實踐

環保以太原項目為(wei) 試點，采取由上而下統籌規劃、以點帶麵輻射推廣的方式，探索汙水廠數字化係統應用係統。該係統充分利用物聯網、大數據等技術. 實現了集控層、邊緣層、企業(ye) 層和應用層的融合統一依靠線上工單流轉解決(jue) 汙水廠規範化運行、過程管理量化問題，包括生產(chan) 監控、運行巡視、設備維修、報警平台、庫房管理等模塊。係統的業(ye) 務場景涵蓋水廠工藝、設備、化驗3個(ge) 管理維度，滿足水廠自動化提升和工具類、管理類、輔助業(ye) 務類數字化需求，實現生產(chan) 過程顯化管理。

5.3管網GIS雙平台建設

數字化的前提是首先建立數據標準，統一管理流程與(yu) 業(ye) 務。環保立足自身，進行管網GIS平台建設，該平台是對水務運營薄弱環節管網資產(chan) 管理的開始，也將是管網業(ye) 務的進一步升級基礎。該平台使管網管理業(ye) 務走向移動端與(yu) 數據化，創造了業(ye) 務運營的新模式，實現了總部與(yu) 項目之間業(ye) 務的穿透式管理，同時專(zhuan) 家資源的價(jia) 值得到一定程度上的發揮。

6 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

6.1平台概述

hth下载地址電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

6.2平台組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、電力監控及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。

6.3平台拓撲圖

6.4平台子係統

6.4.1變電站綜合自動化係統及電力監控

對水務配電係統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。

監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

6.4.2電能質量監測與(yu) 治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電係統中存在大量諧波，通過監測其配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，並配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

6.4.3電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關(guan) 信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

6.4.4能耗管理

為(wei) 水務搭建計量體(ti) 係，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guan) 能源的參數集中在一個(ge) 看板中，從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個(ge) 工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中汙水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體(ti) 係要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環比、對標等。通過汙水處理產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在汙水單耗中生成汙水單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析，同時將汙水的單耗與(yu) 行業(ye) /國家/指標對標，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

6.4.5智能照明控製

係統為(wei) 汙水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控製管理方案，支持單控、區域控製、自動控製、感應控製、定時控製、場景控製、調光控製等多種控製方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控製功能，盡量利用自然光照，實現室內(nei) 、廠區照明的智能控製達到安全、節能的目的。

6.4.6電氣安全

①電氣火災監測：監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對汙水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

②消防應急照明和疏散指示：根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

③消防設備電源監測：監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

④防火門監控係統：防火門監控係統集中控製其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關(guan) 閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位並保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

6.4.7 環境監測

汙水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體(ti) 濃度展示和預警，保障汙水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體(ti) 或有害氣體(ti) 濃度超標可自動啟動排風風機或新風係統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

6.4.8分布式光伏監測

實時監測低壓並網櫃每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關(guan) 狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側(ce) 每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪製上述監測的各個(ge) 參量的曆史數據。

平台結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平麵圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、並網點位置，各個(ge) 屋頂的裝機容量。

6.4.9工藝仿真監控

平台通過2D、3D方式實時監視粗格柵、汙水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、汙泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、汙水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控製櫃或低壓饋電櫃安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

7 相關(guan) 平台部署硬件選型清單

8 結束語

數字化轉型是大勢所趨，是未來環保企業(ye) 核心競爭(zheng) 力所在。但也應充分認識到數字化轉型是一個(ge) 過程，絕非一朝一夕可完成的，也不應停滯在某個(ge) 階段，而是一項長期工作，應該鞏固轉型成果，持續創新，不斷提升企業(ye) 的核心競爭(zheng) 力。具體(ti) 實施過程中也需要綜合應用麵向穩態需求的經典實施模式和麵向創新需求的敏捷模式，並按照頂層設計進行統籌管理。同時，隨著時代的變化，水務行業(ye) 麵臨(lin) 著新的發展機會(hui) ，信息技術的發展刺激了智慧水務建設步伐，各個(ge) 水務企業(ye) 都要根據自身的工作特點，積極開展數字化轉型，以通過數字化實現業(ye) 務、服務的變革。

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