一、技術簡介

　　本技術通過開發經濟耐用的在線水質傳感器，結合針對性的智慧物聯網技術，能夠實現污水處理設施自動化、智慧化的無人值守運維管理，旨在利用新的技術手段解決處理工藝、設備的技術瓶頸和管理難題，適用于農村生活污水處理設施站點分布廣、數量多的地區，有效降低設備后期的運維費用和管理難度。

　　二、適用范圍

　　農村生活污水處理設施智慧化運維管理技術適用于各類農村生活污水處理設施。對采用生物處理工藝的設施，根據所采用的工藝、出水要求和設備自動化程度的現狀，通過針對性地設置在線水質傳感器、配備專用的智能邊緣計算單元和調控過程執行設備，實現污水處理設施的智能化、信息化升級改造，使得云端平臺能夠實時感知設施運行狀態，并根據相應的調控策略實時遠程調控設施的內各子設備的運行參數，實現站點的最優化運行。該技術的采用，無論對應采用生物或生態處理工藝的設施，均可大幅降低設施巡檢費用50%以上，及時的發現并維修設施故障狀態，遠程調控設施運行狀態確保發揮長效。

　　　　三、技術內容　　

　　　　圖1 農村生活污水處理設施智能化運維技術示意圖

　　（1）技術簡介

　　針對農村生活污水處理設施運維管理的三大難點——1.水質水量變化大，污染物濃度低，2.設施站點規模小、數量大，3.缺乏專業運維人員。從在線水質實時監測、工藝設備數字化孿生，工藝智慧分析和調控方法三個方向，形成系統的、標準化的農村生活污水整體解決方案，實現提升處理工藝技術整體的適用性、穩定性和易用性。通過開發和采用光學、離子選擇性電極、微流控等新型的免維護、免試劑、經濟耐用的水質傳感技術，在技術可行和經濟有效的基礎上，針對不同的處理工藝設計了相應的監測方案，實現對處理工藝狀態和效果的實時感知，為進一步實現智慧調控提供了基本依據。根據不同的工藝技術開發的邊緣計算單元，能夠根據不同的處理工藝的調控需求采集相應的水質數據和子設備運行狀態參數，通過邊緣計算按照設定的分析模型對數據進行處理分析，實時構建污染物及其中間體與運行參數的相關性網絡矩陣，并將設備設施的運行狀態實時上傳到云端，實現在云端實時構建污水處理工藝的數字孿生。云端平臺的工藝智慧分析和調控方法可以通過大數據分析不斷挖掘，分析工藝各項運行參數對農村生活污水治理技術、運維及管理效率的影響，不斷優化該技術工藝的運行控制策略，并對存在差異性的不同站點反饋出相應的控制邏輯，指導做出的運維和管理措施，節約運行成本、提升工作效率、同時確保運行有效性。大數據的積累，還用于開展對不同區域環境、不同經濟條件、不同進水條件以及采用了不同模式治理終端的數據分析，對技術工藝的運行參數進行歸納總結和綜合評估，篩選出不同區域、經濟條件和應用場景下的實用治理技術，針對其技術總結處理效果和達標率，為治理技術、運維及管理的需求提供優化依據。

　　（2）數字式在線水質傳感器

　　針對農村污水處理開發有各類在線水質監測傳感器，該型傳感器采用光學法和電化學法等無需化學試劑的檢測方法，具有能耗低、響應快、可靠性高、安裝方便等特點，特別適合戶外遠距離、大范圍的水質環境監測，該型傳感器具備良好的長期穩定性，現場維護工作少，維護方便。

　　　　圖2 數字式在線水質傳感器

　　（3）邊緣計算單元

　　智能物聯網通訊與控制網關系列產品，基于32 位ARM處理器和移遠通信模組的硬件平臺；模塊與服務器通訊采用TLS加密連接，保證信息安全。設備集成多種接口，能夠將現場關鍵設備直接接入云端，設備運行穩定可靠，保證系統持續在線。支持移動、聯通、電信的4G/3G/2G網絡，滿足各種地區的蜂窩網絡接入條件，在信號條件極差的地庫、偏遠農村、山區和下水道，還可以接入NB-IoT網絡或采用LORA網關實現遠程數據中轉。

　　　　圖3 智能物聯網通訊與控制網關系列產品

　　（4）智慧運維管理平臺

　　智慧運維管理平臺包括物聯網中間件子系統、運行監控子系統、智慧分析和遠程調控等子系統，將各個環境治理設施基礎信息、運行維護管理人員及其產生的信息，現場邊緣計算單元采集的工藝運行狀態參數及視頻（圖像）資料等實時數據收集上來進行統一管理，并且將其與用戶的運維管理業務深度整合。其中，智慧分析和遠程調控子系統是實現智慧化運維的核心，該系統可以實時分析不同站點的運行場景與運行參數，針對性地對不同站點反饋相應的控制參數，使設備的運行參數與進水水質、運行環境相吻合，實現每個站點的最優化運行。平臺系統采用C/S和B/S一體化設計，為用戶提供統一的環境數據管理和監控，實現各類型組織人員隨時對組織內管轄的設備設施進行遠程監控和管理；充分利用各類終端設備和相應的應用層軟件，將各類運維管理工作聚合在一個平臺內。

　　　　圖4 智慧運維管理平臺示意圖

　　四、技術應用情況

　　（1）應用情況

　　農村生活污水智慧管理平臺目前已經在嘉興、溫州、常州、合肥等多個項目中實際應用，設施站點年平均在線率達到97%以上，項目涉及多種技術工藝和應用場景，均能夠大幅提高設施的運維管理效率，達到預期使用效果。

　　1）嘉興36座農村生活污水處理設施水質水量監測及預警平臺

　　　　圖5 嘉興36座農村生活污水處理設施水質水量監測及預警平臺

　　　　2）溫州某河道水質提升工程智慧運維平臺

　　　　圖6 溫州某河道水質提升工程智慧運維平臺

　　　　3）肥西縣花崗鎮農村生活污水處理設施智慧運維平臺

　　　　圖7 肥西縣花崗鎮農村生活污水處理設施智慧運維平臺

　　（2）推廣模式

　　1）EPC模式。根據區域內設施設備的現狀以及業主需求制定相應的工程實施方案和原位管理制度，對現有設施設備進行相應的信息化升級改造，達到預期標準驗收后移交業主，并為后續運維管理平臺提供持續的技術服務。

　　2）BOT模式。以約定的運維價格承擔區域內農村污水處理設施的運維管理工作，在當地成立專業化運維隊伍，對現有污水處理設施進行智慧化升級改造，并配套建設相應的運維管理平臺。在約定的承包期限結束后，將整套運維管理體系移交當地政府或企業，僅提供信息化和物聯網平臺的技術服務。

　　五、治理成效或應用效果

　　（1）大幅降低設施的巡檢次數和成本。例如，花崗鎮孫集社區的污水治理站點，在接入平臺之后，站點的現場巡檢次數低至6次/年，站點所有運行工況實時在平臺上展現，當設施運行狀態觸發調控策略時，平臺自動下發調控指令。當運行狀態觸發預警策略時，自動通知運維人員進行遠程干預或現場維修調試。

　　（2）大幅減少現場的運維工作量�，F場工作人員只進行常規的、相對簡單的運維工作，例如，溫州某河道水質提升工程采用MBR處理工藝，以往運維人員需要在現場進行輪班值守，在實現智慧化升級改造后，現場實現無人值守穩定運行，運維人員遠程通過手機APP實時掌握設施的運行狀態和故障報警，并根據平臺系統的提示進行相應的現場運維工作。當系統提示藥劑量不足時，現場補充藥劑，當提升MBR壓力有上升趨勢，則通知運維人員進行MBR膜清洗。

　　（3）設施的所有運行數據、運維管理臺賬均實現數字化管理，為治理設施的治理成效評估提供了準確的數據支撐，為運維管理流程、制度的優化提供了依據。

　　六、推廣應用前景

　　廣東地區歷年已建的農村污水處理設施總計約3萬座，隨著已建設施數量的快速增加，各種管理運營的問題日趨嚴重。越來越多的地方政府和企業開始意識到長效管理機制和配套運維管理技術的重要性。開展農村生活污水處理設施實時工況監控、預警和智能調控系統服務，能夠讓運維企業實時掌握設施的運行狀態，及時地進行人工和智能遠程干預，優化工藝運行參數，提高設施的達標運轉率，同時及時發現設備故障并通知現場運維人員進行檢修，達到設施最優化運行，發揮長效。同時，能夠為解決政府機構對農村生活污水處理設施運行情況監管力量不足的難點，將大數據應用于環境監管，實現對農村生活污水處理設施運行工況的實時、在線、智慧化監管模式，通過污水處理設施運行情況的視頻監控、出水流量監控，進行大數據分析、后臺預警算法，實現對無人管理、無人維護、運行異常的農村生活污水處理設施進行預測預警，加強監督。

來源：http://gdee.gd.gov.cn/ztzl_13387/ncshwszlgj/zljs/content/post_3503700.html