北京城市排水集團高工翟家驥11月8日在CIOAE2017帶來了“智慧引領 融合創新 ‘智慧水廠’”的報告，為大家詳細介紹了智慧水廠的思想、演化、設計等內容。
國外：水務管理 “智慧化”宗旨不盡相同
美國：側重于“智能”，強調“自動化、交互性、智能化”
據翟家驥介紹，2015年北京排水集團赴美國考察。“2015年10月集團赴美國培訓團組考察報告”中指出，美國水廠自動化運行程度高：
水廠自控系統可以遠程登錄監視和控制，節省水廠值班和巡視人員工作強度。
水質在線儀表安裝較多，在工藝環節的進水、中間過程和出水均安有流量、DO、氨氮、硝酸鹽等儀表，根據在線水質變化通過PLC直接進行自動控制。
水廠人員可以在異地遠程對水廠進行控制，實現無人值守。
“2015年10月集團赴美國培訓團組考察報告”中指出，Regional San水廠設備管理系統有以下幾個特點：
一是在系統應用上，設備基礎信息、臺賬內容與設備實際參數完全一致。
二是設備維護內容里對重要的轉動設備有定期的狀態監測記錄，從而指導和調整設備維修和維護，并形成初步的預防性維修和維護體系。
三是在維修模塊中，可以點擊相應設備的維修菜單，可以生成設備狀態趨勢分析圖，歷史維護和維修情況列表，再下一級還可以查詢到維護部位、操作人員以及維修的詳實記錄，包括維修成本。
美國在水務管理方面特點是：健全的水務管理體制，行政區域管理與流域管理相結合，完善的法律調控體系，高度重視水資源的節約與保護。
2009年5月，由一個名為水創新聯盟的私人組織創建的基金會率先提出“智能水網倡議”。該概念的初始發展階段，引領者群體主要是由包括IBM、西門子、蘇伊士等在內的一些涉水事務及信息化技術大型企業共同組成。IBM公司將智能水網作為其“智能地球”概念的重要組成部分，并為智能水網提出了三個關鍵詞：自動化、交互性、智能化。
智能水網在美國的發展大致可分為四個主要方向：
基于先進的計量基礎設施建立水管理系統（AMI）；
基于水資源管理設施和智能電網的優化能源使用方案；
水質和水量的聯合檢測平臺；
水資源高效管理系統的構建。
澳大利亞：旨在解決水資源保障問題，是供水領域的理念
在歷經2004-2007年嚴重水資源短缺危機后，澳大利亞初次提出了“智慧水務”的概念，隨后澳大利亞發生歷史上最大的旱災，主要儲水設施的儲水率下降到17%，加速了智慧水務工程建設的進程，其典型案例包括SEQ智慧水務工程、維多利亞智慧水務和寬灣智慧水務工程等。
設計特征：水域聯通、水源分區、管道化輸水。
運行目標：
多元化：將氣候適應性提高25%；
聯通性：覆蓋23000km2，保證飲用水無所不至；
安全性：安全保障25年。
國內：政策導向+行業引領
1、水污染防治行動計劃（水十條）于2015年4月16日正式發布
第四條，強化科技支撐。完善環保技術評價體系，加強共享平臺建設，推廣示范先進適用技術；要整合現有科技資源，加強基礎研究和前瞻技術研發；規范環保產業市場，加快發展環保服務業，推進先進適用技術和裝備的產業化。
2、國家十三五信息化規劃
2016年12月7日召開的國務院常務會議，審議通過了《“十三五”國家信息化規劃》。規劃明確我國將加快信息化發展，提升數據資源利用效率和產業數字化、智能化水平，對推動“中國制造2025”和“雙創”帶來積極影響，提高群眾生活品質。
3、污水處理企業/水務企業本身
依靠原有的“人治”及“手工作業”不能滿足現有的需求；
提升處理水質（提標改造）；
提高運營效益（成本收益分析）；
科學精細化管理作為發展的重點空間；
實現科學化管理、科學化調度、規范化的業務流程。
水務行業主流“智慧”思想
近年來，“智慧”理念成為水務行業實現管理能力提升的關鍵因素，該理念主要體現在以下方面。
序號
核心內容
思想群體
1
智能設備（采集+遠傳）
儀表、設備廠家
2
實現了廠站遠程控制
自動化廠商
3
用信息系統實現廠務管理（設備資產、人員、維修維護等）
水務信息化廠商
4
實現了移動化應用
水務信息化廠商
5
引入了模型軟件，模擬水廠運行場景
模型廠商、高校、科研機構
6
以上都有
最終用戶
水廠智慧化演變
水廠運行面臨的問題有：進水水質水量分析、關鍵指標工藝分析、監督與考核、污泥處置、成本控制、新技術新設備應用以及技術人員素養等。
水廠智慧化的演變主要分為6個階段：
1、工業自動化階段
自動化：SCADA系統
2、兩化融合階段
自動化：SCADA系統
信息化：管理系統
3、互聯網+階段
自動化：SCADA系統
信息化：管理系統
互聯網+：移動終端
4、物聯網階段
自動化：物聯網系統
信息化：管理系統，離線、在線模型
互聯網+：移動終端
5、智能化階段
自動化：物聯網系統
智能化：專家診斷
互聯網+：移動終端
6、自我學習階段
自動化：物聯網系統
智慧化：自我學習
互聯網+：泛在交互
其中，前3個階段屬于早期的水廠管理，主要依賴人工填報，系統形態中心化核心是數據管理，主要包括采集、查詢、統計、展現、業務流程、IT資源物理邊界清晰。后3個階段屬于智能化的成熟階段，系統形態去中心化核心是智能交互，主要包括：數據挖掘、建立知識、復雜算法、機器學習、智能交互、IT資源云化。翟家驥指出，減少人工干預是智能化的成熟階段。
水廠信息化進程經歷了3個階段：
1、2009年 生產數據管理系統以及水廠在線監測系統
特點：生產數據指標化、標準化；生產數據采集規范化；生產信息統計及時準確；水廠在線監測數據可靠。
2、2013年 生產調度管理系統
特點：生產運行情況分析；特許經營（即政府花錢購買服務）情況分析；多維度靈活查詢；移動化管理。
3、2017年 廠網一體化管理
特點：廠網一體信息展現；旱季、雨中運行方案；水廠檢修維護水量調配。
據翟家驥介紹，7.21大雨后，北京所有的管網都交給排水集團進行管理。廠網一體其中一個好處是可以實現跨區域調水。
水廠信息化有以下優點：
開展生產數據指標化、標準化工作，在線監測和生產數據統一管理，確保數據來源唯一、準確推進“兩化融合”，實現生產運行遠程監控，快速發現和處置生產異常。
輔助生產運行決策，開展運行、成本、計劃、設備等各專題數據分析，提升生產精細化管控能力。
對廠、站等關鍵節點的水量、水質進行監測、分析、判斷，對關鍵節點的閘站設備進行監控，實現流域內和流域間的水量調控，提升城市污水收集、處理系統的能力。
“智慧水廠”總體設計
北京排水集團水廠運行經驗豐富，在國內處于領先水平。將多年運行水廠的經驗、方式、方法以信息化的方式進一步固化。以“智慧”理念構建水廠運行決策支持系統。
智慧水廠運行支持系統
兩大組成：專家系統、工藝參數挖掘分析系統。
全新方法：知識庫、故障樹算法、自學習算法、預測預警算法、大數據分析方法。
三個方向：運行管理經驗查詢、水質超標推、工藝參數分析。
智慧水廠運行支持系統，適用于水廠各級運行管理人員，提供污水處理問題解決方案，輔助提高人員運行管理水平。
項目實施計劃
1、確定智慧水廠的建設目標，開展前期調研，主要包括：
梳理水廠工藝難點、管理難點、現有工作流程的優化空間。
健全完善水廠基礎資料，包括水廠的基礎信息、設備檔案信息、特許經營協議等文檔性資料進行信息化存檔。
收集水廠運行問題資料，包括故障處置信息、應急預案等，形成知識庫，為智慧工廠的知識庫后臺積累規則。
整理水廠運行的歷史數據，為模型及預測做數據積累。
調研設備及控制層，梳理水廠現有的采集數據及廠區自動化程度，自動采集儀表覆蓋度，根據建設需要確定是否新增改造儀表。
基于現有水廠的數據采集及存儲方式、存數空間、數據交換對接方式等，按照系統需要進行生產數據標準化。
調研廠區的網絡通信能力，包括現有的覆蓋能力，傳輸能力，在符合工控系統網絡安全要求的前提下，確定組網方式。
2、確定智慧水廠的信息化建設方式，主要包括：
調研現有工作問題，確定信息化要解決的問題。
調研未來工作目標，確定建設總體規模，合理劃分項目建設期。
確定系統安全防護框架、網絡架構、通訊規約、數據庫類型、軟件架構、部署方式、開發語言等。
組織項目采購、實施，確保系統建設滿足進度要求。
調研現有集團內部用戶對已上線的生產管理系統使用問題并調整現狀生產系統業務應用，數據存儲方式，協調跨部門系統的應用協同。
