——以六安市毛坦厂镇污水处理厂智能化远程在线监测系统为例
侯灵灵 边培生 杨勇 杨向阳 韦开旺
蚌埠市清泉环保有限责任公司 安徽蚌埠 233000
摘要：六安市毛坦厂镇污水处理厂位于六安市金安区毛坦厂镇，靠近合肥饮用水源地，该地区人口密集，生活污水排放量大，如果不经处理直接外排，将会严重污染饮用水源，当地政府考虑到环境保护的重要性，决定对原有污水处理设施进行升级改造，采用运营托管制，委托专业环保公司进行托管运行，目前该污水厂引用大数据智能化监管系统，利用大数据环保新技术解决了污水运营管理中产生的技术难题，提升了现场管理水平。
关键词：大数据环保；污水运营；远程在线监测；互联网感知；数据采集与传输；智能分析与反馈
1、大数据远程运营监管平台建设背景
中国污水治理行业经历了近三十年的发展。污水处理排放量目前已超过4 500 000吨/小时。污水处理工艺用水的制备过程中水的有效利用率普遍低于60%，污水处理设施普遍存在着水资源综合利用率低、运营成本浪费严重、系统运行安全性能低等状况［1］。
我国环境设施第三方运营已发展数年，其环保设施的处理形式及技术差异较大，从而导致技术服务人员队伍庞大、服务企业成本高昂，且专业技术支持的及时性不能有效保证，无法形成第三方服务的产业大格局［2］，是目前污水处理领域推行环境污染第三方治理遇到的现实瓶颈。
解决污水处理设施运营效能低、规模化推进第三方运营服务中的成本和资源浪费两大难题，可以借助远程运营管理云平台来拓展挖掘［3］。
2.大数据远程运营监管平台建设概述
大数据智能化云平台技术是将废水处理第三方运营与大数据、云计算等信息
（1）基金项目：安徽省科技重大专项计划项目（15czz03133）农村沼气工程装备智能化技术创新示范及产品开发。
（2）作者简介：侯灵灵（1983-），女，硕士，工程师，蚌埠市清泉环保有限责任公司。
（3）*通讯作者：边培生（1956-），男，副研究员。电话：0552-2831078，E-mail：qingquanhuanbao@163.com。
管理技术相结合，通过“互联感知（采样）——实时传输——智能分析——实施结果输送”实现系统运行过程监管［4］，降低水处理设施运营成本，为托管单位节省大量费用开支，达到节能减排目的。
3.毛坦厂污水处理厂智能化远程在线监测系统建设运行
3.1 工程概况
毛坦厂镇位于舒城、霍山、金安三县区交界，是安徽省会合肥的重要水源地。总面积59.6平方公里，总人口45096人，是省级中心镇。毛坦厂镇在方圆4平方公里内居住的人口约为4万人，人口极为稠密，日排污水约12000m³/d，包括饭店、洗浴等商业污水汇入。污水若不经处理直接外排，将会严重污染合肥水源。毛坦厂镇领导对环保工作十分重视，该项目经过不断扩建与升级改造，委托专业环保公司进行托管运行。公司在运营管理过程中不断探索新技术模式，公司应用大数据远程运营管理平台实现数据在线监测、数据采集传输及分析、信息查询、站内业务管理、智能分析、问题反馈、方案决策等各项功能。
3.2 毛坦厂污水处理站智能化控制建设
3.2.1 前端设备——数据采集、传输
运营现场的数据获取包括数据采集、信号输出、信号分流、前端数据汇集和数据处理等模块。
作为数据采集端，传感器不间断对污水处理前端的水量、水温、PH、COD、氨氮等指标进行数据采集，将其转换成模拟信号并输出。为保证数据传输的稳定性、安全性，传输通道采用信号隔离器保证模拟信号的稳定性和精度。前端数据汇聚采用嵌入式智能感知数据汇聚服务器（FIDAS）得以实现。FIDAS基于服务器内置传感器值域，将传感器输出电流信号转化成为各项监测指标的实测值，并通过无线网络发送到服务器。服务器一方面对实时监测数据进行展示，另一方面通过数据的标准化处理、环比分析等进行数据的预测、预警和对比分析等，使工作人员实时掌握现场情况，并及时作出响应。
3.2.2 终端设备——实时监控、远程运营
企业管理人员和技术人员通过企业PC端或手机APP实时查看系统运行工况，实现24小时在线监控。当运行指标数据超出正常值范围时，FIDAS会向平台发送异常信号，平台接到报警后会自动显示报警提示，并自动推送报警信息和处置预案给该运行现场操作工手机客户端，操作工收到报警信息和报警处置预案后，按处理预案进行处理，保证异常报警实时捕获实时处理，同时通过PC端将该项报警的处置进行反馈。操作人员将现场异常报警状况处理至正常范围内，报警信息才会解除，实现了远程对现场污水运行管控目的。
而系统预警机制是根据企业最近8小时的实时监控数据进行关联、模拟分析，预测未来3小时的系统运行数据指标的走势，得出出现报警的可能性，通过平台及手机APP自动输出预警信息，指导用户对系统状况进行预判及调整，保证系统安全稳定运行。
4.大数据平台建设特点、创新性及功能性
4.1平台建设特点
运营安全性：大数据平台信号源前端采集与企业工控进行物理隔离，两路信号系统独立运行，以保证企业数据采集的安全性。
平台的开放性和延展性：平台数据体系承载量大，全国用户接入容量可达9000户，各用户接入系统后可各自独立使用平台线上及线下服务资源，共同提升经济及环保效益。
平台的可复制性：环保第三方运营服务机构可借此功能平台的区域延伸（区域分平台），实现区域下服务体系的形成，对于培植、规范我国的第三方服务体系具有现实意义。
4.2 平台建设创新性
大数据平台建设创新：大数据平台的建设使环保设施从简单第三方运营走向信息化集中处理服务模式，提高了环保设施运营管理水平，同时建立工业水处理单元模型，实现环保设施自我优化的创新。
监管过程创新：运行由终端监管变为过程与终端全方位监管，对运行过程中存在的各种问题即时纠偏，彻底避免因运营问题积累造成设备性能下降，有效降低设备系统运行成本，并最大化提升水资源的利用率，实现节能减排的目的。
技术集成创新：将物联网、互联网、计算机科学、环境工程、信息管理等领域的成熟技术进行集成，实现环保信息资源开发与再利用。
产业模式创新：大数据平台的创立，为第三方服务提供了一套科学化的应用工具；数据的积累、分析、挖掘为工程优化设计提供来自于实际运行的数据基础；对于用户双效益的提升及行业第三方服务资源的整合、放大起到方向性的引领作用。
4.3 大数据平台主要功能
全程监管：建立以工艺流程为核心的信息采集，将现场运行数据实时传输到监控中心平台，完成数据一体化收集、传输过程。
实时监控、智能预警：实现监测数据从收集、处理、计算、分析到点对点实时交互的进程，对用户工艺运行实现过程自动健康监控。
智能支持、优化运营：通过平台采集到的实际运行数据分析给出最佳运行模型，建立最佳作业方案或提供报警事件的专业处理应急预案，指导水处理系统科学、安全运行。
5 污水处理运营智能化大数据平台建设成果
5.1 运用智能化大数据平台污水处理效果分析
由上可见，污水经处理后，各项指标均达到排放标准。
5.2 大数据平台运用产生经济效益
该项目通过运用大数据服务系统，降低人工成本30%以上；减少药剂投加成本20-30%，综合运行成本降低30%以上；同时降低设备故障停机次数及解决运行效能低下的问题，确保工业设备高效、安全运行。
5.3项目运行产生社会效益
生活污水经过处理后，去除污染物，杀灭有毒有害病菌，减少污染，可减轻对下游舒城及巢湖流域的水污染，同时改善了居民的生产和生活条件。促进了当地生态文明建设，上述分析可以看出，该项工程的实施，既具有一定的经济效益，更具有很好的社会效益和环境效益。
参考文献：
[1]介魏斌. 推进环境保护大数据应用和发展的建议[J]. 环境保护，2015，43（19）：20-24.
[2]李春燕. 大数据及环境保护大数据的应用意义浅述[J]. 移动信息：00072-00073.
[3]程春明，李蔚，宋旭. 生态环境大数据建设的思考[J]. 中国环境管理，2015，7（6）：9-13.
[4]李剑. 内蒙古生态环境大数据建设的思考与探索[J]. 中国环境管理，2016，8（4）：43-47.
作者简介：
侯灵灵（1983-），女，硕士，安徽蚌埠人，蚌埠市清泉环保有限责任公司主任，工程师。
论文作者:侯灵灵,边培生,杨勇,杨向阳,韦开旺
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/7
标签：数据论文; 平台论文; 污水处理论文; 污水论文; 第三方论文; 在线论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第9期论文;