一、概述
依托于通信技术、网络技术和软件技术的不断进步和成熟，水务集团型企业迫切的需要彻底改变传统落后的的分散式管理模式。网络“覆盖全国、远程传输、实时在线”的优良特性，完全满足了把分散在各个不同地区的污水处理厂所有与运营管理相关的数据信息、视频信息实时上传到运营管理中心，中心完成实时的查看与控制、海量高精度数据的分析计算以及开放式的信息发布与访问的技术需求，为企业管理的升级提供了可靠的技术保障，使企业管理由分散转向集中，从而提高工作效率、降低运营管理成本。
建设远程运营管理系统的主要目的如下：
> 通过各种网络通信传输线路与各厂级监控系统上位机组态软件进行连接，实现对各水厂的关键工艺数据、关键设备数据、工艺运行参数、设备运行参数、各监控点视频等情况进行实时监控；
> 实现对各个污水处理厂处理水质的监管，以保证出水水质达到甚至高于国家污水排放标准，实现各个污水处理厂建设的最终目标。
> 建立基于数据库、数据处理技术、分析技术，针对海量高精度数据进行快速多维立体分析处理，找出企业生产成本消耗的根源，为科学决策管理提供辅助支持；
> 实现对各个污水处理厂固定资产设备的可视化管理和维护，对设备的工作状态和发挥效能进行分析和评估，以保证设备以最佳健康状态运行工作，发挥最大的效能。
本解决方案主要针对水务集团、排水集团、BOT等关注污水处理厂运营管理的单位，他们同时关注多个污水处理厂的运营状况，而这些污水处理厂通常分布在全国多个不同的省份城市。
二、行业应用现状
目前已经有部分污水运营管理企业建设了类似于远程监控系统或者远程管理系统，用以实现对所辖的污水厂进行远程监管。但是这些系统的建设存在着严重的两极分化情况，有些系统通过SCADA软件平台实现，偏重于现场实时数据的集中监控，而SCADA软件并不属于运营管理层面软件，因此系统存在着很大的运营管理功能欠缺。有些系统则更偏向于OA系统的管理功能，这些系统往往是根据当时的需求由软件厂商定制开发或者企业自主研发，通过编写底层程序代码开发软件的方式来实现，在系统扩展、功能需求变更时非常复杂或者根本无法实现变更和维护，同时也不能实时全面的反应现场的运行状态和远程控制。
由于网络通讯区域发展不平衡，导致了即使污水运营管理企业建设了集中监控系统，也不能把所辖所有污水处理厂运行状况的数据完整的在运营管理中心进行记录。
无论是用SCADA软件平台实现的集中监控系统还是定制开发的运营管理系统软件都存在着系统扩展难度大、工作量大的问题，每增加一个污水处理厂，往往从底层数据采集、数据传输到中心数据展示、数据存储和数据分析都要进行一次工作量巨大的重复性工作，如果系统初期架构设计的不合理更会增加系统扩展的复杂性。
因此，污水处理运营管理企业急需一套完整的、一体化的、模型化的、具有良好的扩展性和可维护性的污水处理厂远程运营管理平台，集远程数据采集传输、实时集中监控、高效数据存储、灵活的数据分析、开放的门户系统于一身的系统解决方案。
三、需求分析
3.1水质监管
建设污水处理厂的目的就是通过一级物理法和二级生物法和三级化学处理法对污水进行处理，去除大颗粒杂物以及一些有害物质，然后再将它排入河中，以减轻水体的自净负担。根据国家最新规定，经过污水处理厂处理后排放的水质要达到国家一级A标准。如果出水水质不能达到国家相关标准的规定，那么污水处理企业将会按照国家相关法律法规受到处罚。
因此，污水处理运营企业最重要的工作就是要保证其所辖各个污水处理厂排放的污水水质达到国家标准，并且通过其不断的研究工作和经验积累，找出提高污水排放水质的方法，改进污水处理工艺和流程，尽量降低污水对人们生产生活和生存环境造成的影响。
污水处理运营企业必须做到对所辖各个污水厂出水水质的实时可视化监管，才能确保各个污水厂的正常运行，排水水质达标。同时当发生排水水质超标的事故之后，要能够追溯到事故的原因和责任，从而能够加以改善，切断事故发生的根源。
3.2生产成本管理
对于企业的经营管理者来说，需要详细的了解企业运营的投入和产出。而传统的管理模式举例来说，管理者只能看出一个污水处理厂每月总的用电费用、总的用药费用，并不清楚这些成本具体消耗在哪里，为什么同样的规模同样的工艺有的水厂运营费用高而有的费用则比较低，想清楚明确的分析出这些内容需要耗费更多的人力物力和时间。
因此企业的经营管理者需要一套管理系统，它能够清晰准确的计算出每个水厂每台水泵、每台鼓风机以及其他设备在整个生产过程中，每处理1吨水所消耗的水、电、药的成本，同样的设备能耗高和能耗低的原因在哪里，让经营管理者通过这些数据去决策如何改进经营管理方式，保证生产成果的前提下最大化的降低成本。
运营管理系统需要实时记录所有污水处理厂的工艺数据、设备数据、工艺运行参数、设备运行参数等数据，并且能够满足对这些海量数据的快速分析处理，对于常规的计算可以按照设定算法和周期自动完成，并且可以随时按需查询调用计算结果。
3.3设备管理
污水处理厂整个工艺过程中包含的机械设备少则十几种多达几十种，例如大型的鼓风机、转刷、提升泵和一些小型的回流泵、加药泵等，这些设备在工作过程中消耗着大量的水、电等能源，同时也需要定期的维护保养、更换易损零部件等才能保证设备以健康、稳定、高效的状态工作。
需要为设备建立完整的运行维护数据库，用于记录所有设备的运转数据（设备运行电压、电流、转速、压力、温度等）、操作事件（启动、停止、上升、下降等操作，以及操作时所有跟设备运行相关的条件数据例如格栅前后液位差等）、报警事件（故障、超时等），存储设备的基本信息和设备维修保养计划及维护保养记录。
通过对设备完整信息的记录，实现对设备工作效力和能耗的分析，找出设备运行规律和影响设备运行的条件，建立更加合理的设备维护保养计划，避免或者减少故障的发生，使设备始终保持最佳性能的工作状态，为企业节约设备运行成本。
四、模型化的解决方案
4.1系统结构
污水处理厂远程运营管理系统包括“水务集团模型”、“生产运行监控系统”、“水质监管系统”、“设备管理系统”、“成本管理系统”五个功能模块，“水务集团模型”是整个系统的核心，各功能块之间相互联系而又分工明确。
图1污水处理厂远程运营管理系统的组成
> “水务集团模型”包含其运营管理的各个污水处理厂的基本信息，包括污水处理厂的设计标准、规模、工艺流程、设备种类和数量、每台设备的功能和工作能力、所处理的水质水量情况等，这些信息是对每个污水处理厂进行管理的最基础的数据，所有运营管理都要基于这些信息进行。
> “生产运行监控系统”是建设污水处理远程运营管理系统最基础的部分，该系统实现对水务集团企业所辖的所有污水处理厂的可视化监控，实现对各水厂的关键工艺数据、关键设备数据、工艺运行参数、设备运行参数等情况进行远程数据采集传输和实时监控。
> “水质监管系统”是对污水处理厂建设绩效考核的最关键指标，一个污水处理厂的建设是否达到建设初衷要求，是否能够真正的发挥作用，有没有正常的运营都由水质监管系统来体现。
> “成本管理系统”对企业的管理者来说是至关重要的，通过成本管理系统可以清晰的了解各个污水处理厂运行过程中成本具体的消耗，哪些部分成本消耗大，为什么消耗大，通过哪些有效途径可以降低成本的消耗，为企业创造更大的经济效益。
> “设备管理系统”主要的功能就是对污水处理厂少则十几种多达几十种的设备进行统一的维护管理与运行状态分析，其中包括设备的基本信息、维护检修记录、运行故障记录、制定运行维护计划、进行运营状态及功效、能耗的分析。
根据污水处理厂远程运营绩效管理系统的功能和系统组成构建出的污水处理厂远程运营管理系统架构，如图2所示。
图2污水处理厂远程运营管理系统架构图
4.2解决方案亮点
> 使用模型高度复用性和个性属性设置功能，通过实时监控模型、水质监管模型、成本管理模型和设备管理模型可以组建出一个独立的污水处理厂远程运营管理模型，通过模型可以快速的生成工艺流程图形画面、各种分析管理报表、趋势以及各种复杂计算对象，“一键生成”一个水厂的运营管理系统实例对象。
> 覆盖全面的污水处理行业模型，通过实时监控模型、水质监管模型、成本管理模型、设备管理模型除了可以生成每个污水处理厂独立管理系统外，也可以实现污水处理厂之间的水质、成本、设备数据分析对比，把用户系统建设和扩展的工作量降到最小化。
> 集远程数据采集传输、实时集中监控、高效数据存储、灵活的数据分析、开放的门户系统于一身，为污水运营管理企业提供全方位的管理模式。
4.3解决方案介绍
4.3.1远程生产运行监控
远程生产运营监控即在运营中心实现对各个污水处理厂的可视化管理，系统通过数据采集模型、工艺流程图模型相结合，把所有污水处理厂需要在中心监控的关键数据进行实时可视化显示，让管理者能够随时了解到每个污水处理厂当前运行状况，及时发现存在的问题和隐患，提高对各个污水处理厂管理的效率，并且能为集团企业减少管理成本，污水处理厂远程生产运营监控工艺流程图如图4所示。
图4 污水处理厂远程生产运营监控工艺流程图
4.3.2水质监管
污水处理厂主要监测的水质数据包括：进水COD、进水PH、进水氨氮、进水浊度、出水COD、出水含磷、出水含氮、出水浊度等。
每日进入污水厂处理的总污水量和每日处理污水量，是考核污水处理厂处理能力的重要指标，也是污水处理厂运行管理中的一个重要基础数据。处理质量可按设计的不同处理工艺应达到的出水水质进行考核。污染物质去除率也是衡量污水处理厂运营效果的一个重要指标。
污水处理厂远程运营管理系统将各个污水处理厂的水质数据进行实时采集、显示和历史记录，在运营管理中心可以实时监视各个污水处理厂实时变化动画、趋势、报表。通过系统提供的水质分析报表模型、水质分析曲线模型，可以实现对某个污水处理厂或者污水处理厂之间的水质对比分析和统计。例如，某污水处理厂一季度进出水水质分析统计报表，其中包括各个参数的最大最小值变化范围、污染物质去除率计算结果等如图5所示。
图5 水质分析统计报表
4.3.3生产成本管理
城市污水处理厂生产过程中消耗的成本分析通常包括污泥处理部分。生产成本分析项目包括能源消耗费、药剂费、固定资产基本折旧费、大修基金提存、日常维护检修费、工资福利费等。
其中估算能源消耗费用、药剂费、日常维护检修费等费用分析要基于各个污水处理厂上传到污水处理运营管理中心的生产数据进行。
污水处理厂消耗的能源主要是指电能，污水处理厂的鼓风机、转刷、水泵都属于高能耗设备，其耗电量占整个污水厂耗电量的比例高达80%。通过污水处理厂远程运营绩效管理系统的能耗分析功能，分析出各个设备的能耗比例和能耗变化趋势，可以为运营管理工程师提供改进设备使用方法、改进工艺的依据，以达到节能降耗的目标。
污水处理厂另一主要消耗为药剂，例如絮凝剂等，絮凝剂的投加以往都根据水厂工程师的经验进行，没有严格的标准。通过对投加药剂量的记录和不同剂量水质的变化趋势的分析，即可得出在不同水质、水温、季节等情况下投加药量的最佳值，这样即可避免投加药量不够或者是过量浪费。
污水处理厂远程运营管理系统提供丰富的成本分析报表、曲线、棒图、饼图模型，用户可根据需求选择对应的模型生成成本分析对象，灵活方便的完成各种复杂的数据分析。
4.3.4设备管理
污水处理厂的所有设备都有它的运行、操作、保养、维修规律，只有按照规定的工况和运转规律，正确地操作和维修保养，才能使设备处于良好的技术状态。同时，机械设备在长时期运行过程中，因摩擦、高温、潮湿和各种化学效应的作用，不可避免地造成零部件的磨损、配合失调、技术状态逐渐恶化、作业效果逐渐下降，因此还必须准确、及时、快速、高质量地拆修，以使设备恢复性能，处于良好的工作状态。
设备管理包括设备的基本信息管理、设备运行管理和设备维护管理三个部分。
设备基本信息包括：设备名称、设备编号、设备型号、生产厂家、生产日期、设备类别、设备规格、同类设备数量、设备负责人、所属污水处理厂、所属工艺、设备保养维护技术手册资料等信息。设备基本信息管理包括：录入、修改、删除、查询设备及设备相关信息。
设备运行管理主要包括的内容：设备运行日志、设备运行统计、设备运行分析等功能。
设备维护管理的主要内容是：设备故障记录、设备故障统计分析、设备维护保养计划和设备维护保养记录。
污水处理厂远程运营管理系统提供针对各种不同设备特征的设备管理模型，设备管理模型中包含着设备所有的相关信息，为管理人员了解设备运行状况、工作效率、成本消耗等变化提供各种数据信息。如图6所示，设备维护计划提醒表。
图6设备维护计划提醒表
五、结束语
亚控科技模型化的污水处理厂远程运营管理系统解决方案，为用户提供全新的信息化管理系统开发模式，让用户可以快速的组态创建信息化系统并且易于维护和扩展，为污水运营企业提供功能强大的可视化在线生产过程监控、生产成果管理、成产成本管理、设备维护等功能，为管理者决策提供支持，降低企业运营成本。
