數(shù)字水廠解決方案
一、邊云結合基于ECU和大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)字水廠
1.數(shù)字水廠理念
①自動化 ②信息化 ③ 數(shù)字化
實時采集 預測性維護 統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺
遠程控制 環(huán)境管理 專家系統(tǒng)
預警報警 人員管理 BIM+GIS三維管控平臺
AR/APP輔助運維 云組態(tài)
二、全廠閉環(huán)聯(lián)動控制系統(tǒng)
-從PLC自動化到ECU邊緣計算
全廠閉環(huán)聯(lián)動及工藝優(yōu)化智能控制
工藝控制顯示功能
工藝控制顯示功能主要是人機界面功能。在水廠中心控制室內(nèi)的操作員計算機顯示器上動態(tài)顯示全廠各工藝流程、各工藝設備和高低壓配電設備的實時運行工況，各工藝和電氣等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的顯示，使生產(chǎn)管理人員實時掌握全廠的生產(chǎn)運行情況，能從總圖到詳圖多層次監(jiān)視。
人機界面總體結構為分層展開式，總圖用來顯示所有的工藝流程和主要裝置，通過光標，我們可以進入各個子系統(tǒng)的畫面。畫面分三種圖形來表達：結構示意圖、三維圖、過程圖表。本次工程全套計算機人機界面應用軟件須有三維畫面效果，并需經(jīng)業(yè)主確認。
三、全廠工藝優(yōu)化智能控制
-從經(jīng)驗到專家系統(tǒng)控制
1.工藝優(yōu)化智能控制系統(tǒng)
工藝優(yōu)化智能控制系統(tǒng)主要包含：精確曝氣流量控制系統(tǒng)、污水處理工藝優(yōu)化與高級控制系統(tǒng)、碳源投加智能控制系統(tǒng)、加藥除磷優(yōu)化控制系統(tǒng)。
工藝優(yōu)化智能控制系統(tǒng)是一套基于計算機高級語言開發(fā)，建立在PLC自控系統(tǒng)之上，能夠處理復雜算法和業(yè)務邏輯的智能化控制軟件平臺。它能夠為水廠提供較為全面的邏輯冗余控制策略、精細化的控制方案，為實現(xiàn)水廠全自動、高可靠、智能化運行提供技術支撐。
用戶通過在控制平臺上新建工程項目，定義采集變量、按需選取功能運算塊(FB，定義為一類在控制平臺中已經(jīng)封裝好的具有輸入、算法處理和輸出三個部分的高級運算對象)，配置各項運行參數(shù)等一系列工程建模過程，實現(xiàn)水廠的邏輯冗余控制、工藝優(yōu)化控制、控制回路監(jiān)視、自控性能分析、數(shù)據(jù)趨勢分析和全廠閉環(huán)控制等功能。
2.污水處理工藝優(yōu)化與高級控制軟件
采用污水處理工藝優(yōu)化與高級控制軟件（以下簡稱：ProSee）針對全廠工藝運行進行建模和仿真，為污水廠的運行管理提供運行效果預測、方案決策支持、工藝優(yōu)化等功能。通過對實際污水廠建模與仿真，一方面可為污水廠的運行管理提供運行效果預測、方案決策支持、工藝優(yōu)化等服務；另一方面可對新/擴改建污水廠的工藝可行性進行驗證，提高改造方案的科學性。ProSee基于污水廠生物處理工藝流程建立數(shù)學模型，以運行報表記錄的進水歷史數(shù)據(jù)，或來自在線監(jiān)測儀表的進水實時數(shù)據(jù)作為模型的輸入?yún)?shù)，對污水廠的各種運行狀況進行仿真、診斷，優(yōu)化關鍵運行參數(shù)，滿足污水廠出水水質(zhì)達標和節(jié)能降耗的要求。
3.碳源投加智能控制系統(tǒng)
外加碳源投加控制系統(tǒng)，將綜合考慮流入缺氧區(qū)的硝態(tài)氮的濃度、出水硝態(tài)氮的目標值、進水水質(zhì)和水量等參數(shù)，利用模型實時計算出碳源的投加量。為了降低生化反應過程的非線性、大時滯對外加碳源投加控制系統(tǒng)控制性能的影響，引入了模型預測控制（Model Predictive Control，MPC）對外加碳源投加投加進行控制，提升了控制性能，實現(xiàn)外加碳源的精細化控制。
以Prosee污水處理工藝優(yōu)化與高級控制系統(tǒng)為依托，外加碳源投加控制系統(tǒng)能夠實時計算外加碳源的投加量。Prosee污水處理工藝優(yōu)化與高級控制系統(tǒng)以國際水協(xié)IWA的活性污泥系列模型ASMs為基礎，以污水廠進水的水質(zhì)、水量作為輸入信號，對整個生物反應池的水力和活性污泥反應進行仿真（包括碳氧化、氨氮硝化、硝酸鹽反硝化、磷去除）。系統(tǒng)能根據(jù)進水流量和進水污染物濃度實時計算出溶解氧、氨氮、硝態(tài)氮、磷和MLSS等多項指標的濃度在生物池內(nèi)的沿程分布，從時間和空間兩個維度追蹤上述重點指標的變化情況，從而為加藥控制系統(tǒng)提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
四、設備PHM預測維護
-從人員巡檢到人工智能分析
PHM預測維護系統(tǒng)
故障預測與健康管理——PHM（Prognostics and Health Management）技術，是指利用*的傳感器技術，獲取設備運行狀態(tài)信息和故障信息，根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)和AI技術，對設備進行狀態(tài)監(jiān)測、故障預測，同時對設備的健康狀態(tài)進行評估，給出維修建議，以實現(xiàn)輔助管理和改進設計的功能。
五、廠級IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺
廠級工業(yè)IOT數(shù)據(jù)平臺
構建統(tǒng)一開放的IoT聯(lián)接管理平臺。IoT聯(lián)接管理平臺包括數(shù)據(jù)管理、設備管理和運營管理，實現(xiàn)統(tǒng)一安全的網(wǎng)絡接入、各種終端的靈活適配、海量數(shù)據(jù)的采集分析，從而實現(xiàn)新價值的創(chuàng)造。
IoT聯(lián)接管理平臺南向支持ECU控制器直接接入，還支持4G/5G網(wǎng)關進行互聯(lián)互通，簡化各類終端廠家的開發(fā)，屏蔽各種復雜設備接口，實現(xiàn)終端設備的快速接入；同時面向水務行業(yè)提供強大的開放能力，支撐行業(yè)伙伴快速實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用，滿足各水務客戶的個性化業(yè)務需求接入無關（任意設備、任意網(wǎng)絡）。豐富的協(xié)議適配能力，支持海量多樣化終端設備接入，支持無線、有線等多種網(wǎng)絡連接方式，支持業(yè)界主流網(wǎng)關接入。網(wǎng)關簡化各類終端廠家的開發(fā)，屏蔽各種復雜設備接口，實現(xiàn)終端設備的快速接入。
IOT平臺北向支持云組態(tài)，也就是讓組態(tài)上云，和現(xiàn)場控制器解耦。簡化掉OPC轉換層，使系統(tǒng)響應時間提升到毫秒級、同時大幅提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
廠級IOT平臺和集團大數(shù)據(jù)平臺通過VPN/SDN進行數(shù)據(jù)同步，支持上行、下行，權限管理。邊緣云和集團云相互配合，提供數(shù)字化基礎。
六、基于BIM三維可視化管理平臺
-從二維控制到三維全生命周期
七、總結
1.精細設備管理
資產(chǎn)、庫存一賬清，狀態(tài)、降耗實時通
2.人機協(xié)同，實時高效
移動終端工單聯(lián)動+多系統(tǒng)聯(lián)動，遠程指導
3.所見及所得
設計、施工全BIM支撐，高效可視管理
4.故障預知，故障維修
靈活感知，預警+智能診斷，維修
5.水質(zhì)預測，工藝調(diào)優(yōu)
仿真模擬，專家系統(tǒng)決策樹
