水處理系統(tǒng)作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施,，2012年《關(guān)于開展國家智慧城市試點工作的通知》附件2：國家智慧城市(區(qū),、鎮(zhèn))試點指標(biāo)體系(試行)對供水系統(tǒng)提出明確的指標(biāo)(見表1)，2014年8月,，國家發(fā)改委、工信部,、科技部,、公安部、財政部,、國土部,、住建部、交通部等八部委印發(fā)《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》中,，要求大幅提升電力,、燃?xì)狻⒔煌?、水?wù),、物流等公用基礎(chǔ)設(shè)施的智能化水平,。
無論是國家政策還是地方政策、規(guī)劃,，水務(wù)都是不可或缺的重要一環(huán),，但是，這些政策,、措施仍然是處于規(guī)劃層面,。與城管、交通等以管理為主的行業(yè)和純制造業(yè)不同,，水務(wù)行業(yè)既涉及生產(chǎn),，又服務(wù)于大眾，同時還有上游保護,、下游環(huán)保等職責(zé),。水廠作為具有一定政府職能的企業(yè)，雖然當(dāng)前有各方面特別是很多著名企業(yè)都在努力探索,，推出大量的設(shè)想,、產(chǎn)品和解決方案，但要實現(xiàn)智慧城市要求下的水廠智慧化,，仍然存在沒有清晰脈絡(luò),，沒有形成共識的困境,需要頂層規(guī)劃，探索實現(xiàn)智慧水廠建設(shè)的路徑,。
1明確智慧水廠理念目標(biāo)
建設(shè)智慧水廠的誤區(qū),，是將智慧水廠等同于全自動水廠、無人水廠,。2012年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳《關(guān)于開展國家智慧城市試點工作的通知》明確：“智慧城市是通過綜合運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),，加強城市規(guī)劃,、建設(shè)和管理的新模式。為探索智慧城市建設(shè),、運行,、管理、服務(wù)和發(fā)展的科學(xué)方式,，決定開展國家智慧城市試點工作”,，2014年八部委印發(fā)的《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出：“智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算,、大數(shù)據(jù),、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進城市規(guī)劃、建設(shè),、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式”,，由此可見，智慧城市的手段是新的技術(shù),，特別是信息技術(shù),，目的是提高規(guī)劃、建設(shè),、管理和服務(wù)能力,。為滿足智慧城市的要求，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施,，智慧水廠應(yīng)該是以應(yīng)用新一代信息技術(shù)為手段,，生產(chǎn)、運行,、維護,、調(diào)度和服務(wù)等全方位、全過程各環(huán)節(jié)高度信息互通,、反應(yīng)快捷,、管理有序的高效節(jié)能、綠色環(huán)保,、環(huán)境舒適水廠。
2構(gòu)建智慧水廠框架體系
綜上所述,，智慧水廠應(yīng)該由一個從生產(chǎn)到管理全面信息化,、自動化的框架系統(tǒng)組成。目前在“大眾創(chuàng)業(yè),，萬眾創(chuàng)新”的大背景下,，涉及水務(wù)業(yè)務(wù)的企業(yè)都在探索水務(wù)行業(yè)的智能化、進而智慧化,，如：遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),、管網(wǎng)GIS系統(tǒng)、漏損檢測系統(tǒng),、能耗管理系統(tǒng),、泵房綜合控制平臺以及機器人、視頻識別系統(tǒng)等等,。根據(jù)以往的經(jīng)驗和思路,，整合這些成果，我們通常會提出如圖1的框架,。
該系統(tǒng)以水廠安全,、可靠以及節(jié)能降耗為目標(biāo)，針對目前水廠運營可能存在的問題,，運用先進的信息技術(shù)和控制技術(shù),，建立一系列的管理,、控制系統(tǒng)，加強水廠生產(chǎn)管理,。
從工業(yè)化,、電氣化到自動化，都是通過技術(shù)的創(chuàng)新,，來提高我們的生產(chǎn)力,，水廠的發(fā)展也是如此，電和電動機,、水泵的發(fā)明,，使給水能夠工業(yè)化、電氣化,，繼電器技術(shù)產(chǎn)生了“一鍵啟動”,，PLC使“自動化”成為可能，網(wǎng)絡(luò)成就了“中央控制”,，這些發(fā)展,，其共同的特點就是：發(fā)明新的技術(shù)-解決現(xiàn)有問題-提高生產(chǎn)效率-推進管理進步，這是一種從下而上發(fā)展思路,，我們可以稱之為“自動化”思路,，上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強調(diào)管理,，智慧水廠的建設(shè)思路應(yīng)該是自上而下的思路,，即：完善管理體系-利用信息技術(shù)-提高管理效率-提升生產(chǎn)水平-實現(xiàn)新的目標(biāo)。這一思路,，我們可以稱之為“智慧”思路,。基于目前的水廠管理制度,，是長期生產(chǎn)實踐的結(jié)晶,，雖然在手段上可能不夠先進，但在實踐中證明是可靠適用的,。因此,，建議通過分解現(xiàn)有水廠生產(chǎn)管理功能，以現(xiàn)有管理體系為依據(jù),，將現(xiàn)有的管理需求分解整合為各功能模塊,，這些可組合、可分期,、可擴展的模塊,，應(yīng)該包含了現(xiàn)有水廠管理的各種需求，并可通過擴展?jié)M足水廠管理的新需求。
水廠除了最重要也是自動化最為關(guān)注的生產(chǎn)工藝外,，還包括：為確保生產(chǎn)可靠運行的人為保障工作,、原材料的管理工作、設(shè)備的維護,、建構(gòu)筑物的維護以及人員的管理,、安全的保障等。分解,、分析和完善水廠的管理體系,，推薦的智慧水廠框架體系如圖2。
這些系統(tǒng)以及在此基礎(chǔ)上不斷補充完善,，構(gòu)建了完整的水廠生產(chǎn),、管理、服務(wù)體系,，通過其智慧解決方案,，可以解決目前存在的管理、服務(wù)手段落后的痛點,，滿足智慧城市對水廠的管理需求
3落實智慧水廠解決方案
針對水廠管理,、服務(wù)的要求，細(xì)化各功能模塊的需求,，借鑒本行業(yè)已有的經(jīng)驗和其他行業(yè)的經(jīng)驗,，提出需求目標(biāo)，設(shè)計硬件框架,、開發(fā)軟件產(chǎn)品,，提出一攬子解決方案。各模塊的大致需求如下：
智慧生產(chǎn)系統(tǒng)：完善水廠生產(chǎn)自動化,，建立能耗管理等系統(tǒng),，盡可能減少現(xiàn)場人工干預(yù)的需求,，在智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下,，高效低耗、保質(zhì)保量完成制水任務(wù),。
智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)：利用視頻識別,、機器人等新一代IT技術(shù)，建立生產(chǎn)巡檢系統(tǒng),、水質(zhì)分析系統(tǒng),、應(yīng)急處理系統(tǒng)等，監(jiān)視整個生產(chǎn)過程,，及時發(fā)現(xiàn)并處置計劃外事件,，達(dá)到全廠保質(zhì)、保量、安全生產(chǎn)的目標(biāo),。
智慧原料管理系統(tǒng)：建立生產(chǎn)藥劑,、試驗藥劑、沙料等生產(chǎn)原材料倉儲管理系統(tǒng),、供應(yīng)商信息系統(tǒng),、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等，根據(jù)生產(chǎn)計劃和歷年原材料供應(yīng)采購大數(shù)據(jù),，自動制定采購計劃,，在確保原材料安全、可靠供應(yīng)的前提下,，做到少存儲,、零存儲。
智慧設(shè)備維護系統(tǒng)：重要設(shè)備設(shè)立在線監(jiān)測系統(tǒng),，利用BIM等技術(shù),，建立機械、電氣,、儀表,、自控、試驗等設(shè)備檔案管理系統(tǒng),、供應(yīng)商信息系統(tǒng),、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)、針對設(shè)備運用情況,，自動制定設(shè)備維護,、檢修計劃，規(guī)范維護工作,。
智慧構(gòu)筑物監(jiān)測系統(tǒng)：針對重要構(gòu)筑物,，建立構(gòu)筑物健康監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測構(gòu)筑物應(yīng)力,、變形,、沉降等敏感參數(shù)，與設(shè)計參數(shù)進行比較,，實時評估構(gòu)筑物安全狀況,。
智慧安保系統(tǒng)：利用視頻及其識別、紅外線,、電子圍欄等技術(shù),，建立全面、立體的安保系統(tǒng),，將水廠工作范圍內(nèi)的人員細(xì)化為工作,、維護,、清潔、檢查,、考察,、參觀等不同權(quán)限，通過云計算,、無線覆蓋,、移動終端、人員識別,、人員定位等技術(shù)手段,，通過事先確定的路線和活動范圍，規(guī)范人員的活動,，并提供照明,、通風(fēng)空調(diào)以及說明、講解,、應(yīng)急聯(lián)絡(luò)等服務(wù),，保證生產(chǎn)安全、人員安全,。
智慧辦公系統(tǒng)：通過建立個人辦公,、公共信息、行政事務(wù),、公文流轉(zhuǎn),、知識管理、幫助,、系統(tǒng)管理等模塊,，實現(xiàn)水廠人事管理、財務(wù)管理,、資產(chǎn)管理,、科研管理等信息化和自動化。
智慧環(huán)境控制系統(tǒng)：對全廠照明,、通風(fēng),、空調(diào)等建立控制系統(tǒng)，針對不同設(shè)備,、不同人員的不同需求,，制定精準(zhǔn)的控制策略,，通過與其他系統(tǒng)的配合,，在滿足人員的舒適性、設(shè)備的安全性等前提下,，達(dá)到節(jié)能,、減排,、減少污染的目的。
智慧養(yǎng)護系統(tǒng)：針對水廠綠化多的特點,，設(shè)置自動澆灌系統(tǒng),、植物管理系統(tǒng)，通過氣象信息以及水廠植物檔案信息,，自動澆灌,，并提供養(yǎng)護計劃，適時安排施肥,、修剪等養(yǎng)護工作,。
隨著水廠智慧化建設(shè)的發(fā)展，水廠的管理工作也會不斷地發(fā)展和調(diào)整,，同時,，水廠的管理工作繁復(fù)而細(xì)碎，顯然以水廠為單位的建設(shè)必然帶來軟硬件的大量投入和重復(fù)建設(shè),。而云技術(shù)能夠很好地解決這一問題,，我們應(yīng)該充分利用云技術(shù)的IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)),、PaaS(Platform as a Service,，平臺即服務(wù))和SaaS(Software as a Service，軟件即服務(wù))三大服務(wù)模式,，根據(jù)水廠智慧化建設(shè)計劃,，通過在先期建設(shè)的水廠建立“水廠云”并逐步擴展為“水務(wù)云”的技術(shù)路線，以及利用公用云等方法,，從而達(dá)到硬件共享,、軟件共享、數(shù)據(jù)共享和信息共享,，提高設(shè)施的利用率,，降低軟硬件費用和開發(fā)費用。同時,，新增的管理系統(tǒng)也可以很方便地在“云端”進行開發(fā)而不需要增加終端設(shè)備,。
4建設(shè)智慧水廠示范工程
智慧城市的建設(shè)，涉及到城市的方方面面,，工程龐大,，《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》為此提出來：“以人為本，務(wù)實推進;因地制宜,，科學(xué)有序;市場為主,，協(xié)同創(chuàng)新;可管可控，確保安全”等原則,，并強調(diào)“加強頂層設(shè)計”,。
同樣,，智慧水廠的重點在于管理和服務(wù)的信息化，雖然在長期的實踐中積累了一定的經(jīng)驗,，但仍然需要大量的軟硬件開發(fā),，因此，智慧水廠的建設(shè),，需要盡快建設(shè)示范工程,，在做好頂層設(shè)計的前提下，針對這些管理需求,，有序推進,，逐步實施，為全面推廣智慧水廠乃至智慧水務(wù),，提供經(jīng)驗,，為建設(shè)完善一套可復(fù)制、可推廣的智慧水廠管理體系,，提供實踐基地,。
5結(jié)語
智慧水廠的建設(shè)，應(yīng)該打破以往的思路,，自上而下,，做好頂層設(shè)計，站在智慧城市的高度,，利用云計算,、大數(shù)據(jù)等新的信息技術(shù)和思路，將水廠的管理,、服務(wù)工作全面的智慧化,，通過提升管理、服務(wù)的能效來保證水廠的安全,、可靠,、綠色。