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數字水廠(chǎng)解決方案

一、邊云結合基于ECU和大數據平臺的數字水廠(chǎng)

1.數字水廠(chǎng)理念

①自動(dòng)化          ②信息化                    ③ 數字化

實(shí)時(shí)采集           維護                統一數據平臺

遠程控制           環(huán)境管理                   系統

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(chǎng)閉環(huán)聯(lián)動(dòng)控制系統

-從PLC自動(dòng)化到ECU邊緣計算

全廠(chǎng)閉環(huán)聯(lián)動(dòng)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(chǎng)控制室內的操作員計算機顯示器上動(dòng)態(tài)顯示全廠(chǎng)各工藝流程、各工藝設備和高低壓配電設備的實(shí)時(shí)運行工況，各工藝和電氣等生產(chǎn)數據的顯示，使生產(chǎn)管理人員實(shí)時(shí)掌握全廠(chǎng)的生產(chǎn)運行情況。

人機界面總體結構為分層展開(kāi)式，總圖用來(lái)顯示工藝流程和主要裝置，通過(guò)光標，我們可以進(jìn)入各個(gè)子系統的畫(huà)面。畫(huà)面分三種圖形來(lái)表達：結構示意圖、三維圖、過(guò)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(huà)面效果，并需經(jīng)業(yè)主確認。

三、全廠(chǎng)工藝優(yōu)化智能控制

-從經(jīng)驗到系統控制

1.工藝優(yōu)化智能控制系統

工藝優(yōu)化智能控制系統主要包含：曝氣流量控制系統、污水處理工藝優(yōu)化與控制系統、碳源投加智能控制系統、加藥除磷優(yōu)化控制系統。

工藝優(yōu)化智能控制系統是一套基于計算機語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，建立在PLC自控系統上，能夠處理復雜算法和業(yè)務(wù)邏輯的智能化控制軟件平臺。它能夠為水廠(chǎng)提供邏輯冗余控制策略，為實(shí)現水廠(chǎng)、穩定、智能化運行提供技術(shù)支撐。

用戶(hù)通過(guò)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(lèi)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(gè)部分的運算對象)，配置各項運行參數等一系列工程建模過(guò)程，實(shí)現水廠(chǎng)的邏輯冗余控制、工藝優(yōu)化控制、自控性能分析、數據趨勢分析和廠(chǎng)閉環(huán)控制等功能。

2.污水處理工藝優(yōu)化與控制軟件

采用污水處理工藝優(yōu)化與控制軟件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：ProSee）針對廠(chǎng)工藝運行進(jìn)行建模，為污水廠(chǎng)的運行管理提供運行效果、方案決策支持、工藝優(yōu)化等功能。通過(guò)對實(shí)際污水廠(chǎng)建模，一方面可為污水廠(chǎng)的運行管理提供運行效果、方案決策支持、工藝優(yōu)化等服務(wù)；另一方面可對新/擴改建污水廠(chǎng)的工藝可行性進(jìn)行驗證。ProSee基于污水廠(chǎng)生物處理工藝流程建立數學(xué)模型，以運行報表記錄的進(jìn)水歷史數據，在線(xiàn)監測儀表的進(jìn)水實(shí)時(shí)數據作為模型的輸入參數，對污水廠(chǎng)的各種運行狀況進(jìn)行診斷，優(yōu)化關(guān)鍵運行參數，滿(mǎn)足污水廠(chǎng)出水水質(zhì)達標和降耗的要求。

3.碳源投加智能控制系統

外加碳源投加控制系統，將綜合考慮流入缺氧區的硝態(tài)氮的濃度、出水硝態(tài)氮的目標值、進(jìn)水水質(zhì)和水量等參數，利用模型實(shí)時(shí)計算出碳源的投加量。為了降低生化反應過(guò)程的非線(xiàn)性、大時(shí)滯對外加碳源投加控制系統控制性能的影響，引入了模型控制（Model Predictive Control，MPC）對外加碳源投加投加進(jìn)行控制。

以Prosee污水處理工藝優(yōu)化與控制系統為依托，外加碳源投加控制系統能夠實(shí)時(shí)計算外加碳源的投加量。Prosee污水處理工藝優(yōu)化與控制系統以水協(xié)IWA的污泥系列模型ASMs為基礎，以污水廠(chǎng)進(jìn)水的水質(zhì)、水量作為輸入信號，對整個(gè)生物反應池的水力和污泥反應。從時(shí)間和空間兩個(gè)維度追蹤上述重點(diǎn)指標的變化情況，從而為加藥控制系統提供準確的數據支撐。

四、設備PHM維護

-從人員巡檢到人工智能分析

PHM維護系統

故障與健康管理——PHM（Prognostics and Health Management）技術(shù)，是指利用傳感器技術(shù)，獲取設備運行狀態(tài)信息和故障信息，根據系統歷史數據，借助大數據和AI技術(shù)，對設備進(jìn)行狀態(tài)監測，同時(shí)對設備的健康狀態(tài)進(jìn)行評估，給出維修建議，以實(shí)現輔助管理和改進(jìn)設計的功能。

五、廠(chǎng)級IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺

廠(chǎng)級工業(yè)IOT數據平臺

構建統一開(kāi)放的IoT聯(lián)接管理平臺。IoT聯(lián)接管理平臺包括數據管理、設備管理和運營(yíng)管理，實(shí)現統一網(wǎng)絡(luò )接入、各種終端的靈活適配、數據的采集分析。

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(guān)進(jìn)行互聯(lián)互通，簡(jiǎn)化各類(lèi)終端廠(chǎng)家的開(kāi)發(fā)，屏蔽各種復雜設備接口，實(shí)現終端設備的接入；同時(shí)面向水務(wù)行業(yè)提供開(kāi)放能力，支撐行業(yè)伙伴實(shí)現各種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應用，滿(mǎn)足各水務(wù)客戶(hù)的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求接入無(wú)關(guān)（任意設備、任意網(wǎng)絡(luò )）。豐富的協(xié)議適配能力，支持多樣化終端設備接入，支持無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)等多種網(wǎng)絡(luò )連接方式，支持業(yè)界主流網(wǎng)關(guān)接入。網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)化各類(lèi)終端廠(chǎng)家的開(kāi)發(fā)，屏蔽各種復雜設備接口，實(shí)現終端設備的接入。

IOT平臺北向支持云組態(tài)，也就是讓組態(tài)上云，和現場(chǎng)控制器解耦。

廠(chǎng)級IOT平臺和集團大數據平臺通過(guò)SDN進(jìn)行數據同步，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.設備管理

資產(chǎn)、庫存一賬清，狀態(tài)、降耗實(shí)時(shí)通

2.人機協(xié)同，實(shí)時(shí)快捷

移動(dòng)終端工單聯(lián)動(dòng)+多系統聯(lián)動(dòng)，遠程指導

3.所見(jiàn)及所得

設計、施工全BIM支撐，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)、工藝調優(yōu)

模擬，系統決策樹(shù)