1 智慧水务系统的概念
智慧水务系统为现在城市污水处理提供一种融合了先进的信息通信技术、大数据、物联网、云计算等信息技术与传统水务管理的创新解决方案。这一系统的设计与实现，是为了更好地实现污水处理的智能化管理与服务，从而达成减污降碳，协同增效的目标。
智慧水务系统不仅包括对污水管网收集、污水处理过程等各个环节的实时监控与管理，而且还涉及信息数据的实时收集、传输和分析处理。这些信息数据主要包括进出水及过程水质参数、流量、压力、设备状态等，能够实现对整个污水处理系统的全面、实时和精确监控。同时，系统还具备智能分析与决策功能，通过对海量数据的分析，可以实现对污水处理的智能调度、对污水处理加药精确投放、对设备的预防性维护以及对突发事件的预警与应对。此外，智慧水务系统还倡导利用信息化手段实现水务管理的公开透明，通过信息发布平台向公众发布污水处理服务的各类信息，提高污水处理服务的透明度和公众满意度。
2 智慧水务系统的重要性
2.1 营造良好水务行业投资环境
智慧水务系统的实施能够大幅度提高水务行业的运营效率和管理水平。它通过实时监控、智能分析和优化管理，不仅降低了运营成本，还提高了服务水平。这一现代化的管理方式极大地增强了水务行业的吸引力，为投资运营单位提供了更多的信心和保障。运营人员可以通过智慧水务系统提供得全面、准确的投资回报分析，使得投资者进而做出更为明智的投资决策。此外，智慧水务系统还可以促进行业内部的公平竞争，通过公开透明的运营数据，为政府部门提供更为合理的监管手段。总的来说，智慧水务系统的实施有助于营造一个健康、公平、有序的水务行业投资环境。
2.2 提升水务企业综合实力与竞争力
智慧水务系统不仅是提高水务企业运营效率的工具，更是一种战略资源。通过实施智慧水务系统，水务企业可以在诸多方面实现优势的构建和提升。首先，该系统可以实现对污水处理工艺等全过程的精确控制，确保污水处理的质量和效率，从而提高客户满意度。其次，通过智能化的能源管理和设备维护，可以有效降低运营成本，提高经济效益。最重要的是，智慧水务系统可以使水务企业快速响应市场变化和政府政策调整，通过灵活的战略部署，提升企业的市场竞争力。这些优势共同构成了水务企业综合实力的提升，使其在激烈的市场竞争中占得先机。
2.3 促进生态文明建设和生态环境保护
智慧水务系统对于推动城市化进程具有至关重要的作用。城市的发展离不开可靠、高效的污水处理系统。智慧水务系统通过实时监控和智能调度，不仅确保了城市污水处理的连续性和安全性，还通过精确的污水管网水质监测和供应优化，为城市规划和扩展提供了有力支持。此外，智慧水务系统能够实现在整个污水处理过程中减少污染物和温室气体的排放，再生水和能源的高效利用促进生态城市文明建设，保护生态环境可持续发展。
3 城市智慧水务系统的建设实例
3.1 总体框架
城市污水处理智慧水务系统的建设首先需要一个全面而精确的总体框架。这一框架应包括各层次的详细规划，确保整个系统的协同运作和最终的实现目标。总体框架需要涵盖信息采集传输层、数据层、门户层、数据管理平台等关键组成部分，并确保它们之间的无缝连接和高效协同。昆山花桥污水处理厂二期在水务系统总体框架中考虑到与现有水务系统的整合问题，明确智慧水务系统在整个污水处理体系中的定位和作用。从战略层思考，充分考虑未来发展规划，完成降本增效、节能降碳的目标。
3.2 信息采集传输层
信息采集传输层是智慧水务系统的感知神经，负责将来自各个监测点的实时数据迅速、准确地传输到数据中心。花桥污水处理厂设置了各类仪表传感器、监控设备、通信网络等。仪表传感器设置了进水水质仪表、工艺处理过程仪表，各处理单元流量、液位等，在各个处理工艺单元设置了360°可旋转监控摄像头，通过通讯电缆上传。信息采集传输层的建设需要考虑到数据的准确性、实时性、安全性等关键因素，选择合适的传感技术和通信协议，以确保数据的高效采集和可靠传输。
3.3 数据层
数据层作为智慧水务系统的核心，主要负责对接收到的大量数据进行存储、分析和处理。这一层需要强大的数据处理能力和灵活的数据结构，能够实现对复杂的数据关系的管理和深入的数据分析。花桥污水处理厂在收集了多重数据的基础上，现场设置了多台控制站，在中央控制室搭建了多种功能服务器、监控工作站等组成了智慧水务系统的基础，不仅能够实现对整个厂区的可视化生产，还能通过工艺流程仿真及AI算法优化，解决污水处理系统在不同水质进水条件下精确加药、智慧曝气等问题。实现对污水厂的智能调度、对污水处理工艺的优化管理、对设备的预防性维护等。
3.4 门户层
门户层是智慧水务系统与水司、政府、公众等各方进行交互的界面。这一层需要提供直观、易用的操作界面和丰富、实用的信息服务。花桥污水处理厂搭建可视化交互平台，不仅可以通过浏览器直接访问智慧水务系统，还能够实现手机APP随时随地可视化监管，高效集中原本纸质汇总的各类运行数据，及时反馈各类预警及处理工单提交，此外门户层还提供污水处理在线技术支持，支持多个厂区数据综合分析，增强污水处理生产经营意度。同时，门户层还可以为政府部门提供决策支持和监管工具，为企业内部管理提供协同平台。
3.5 数据管理平台
数据管理平台是整个智慧水务系统的控制中枢，主要负责对信息采集传输层、数据层、门户层等各层的统一管理和协调。数据管理平台需要提供灵活的配置和强大的扩展能力，能够随着系统规模的扩大和业务需求的变化进行快速的调整和扩展。此外，数据管理平台还需要具备强大的安全保障能力，确保整个系统的稳定运行和数据的安全存储。总体来说，数据管理平台是确保整个智慧水务系统高效、协同、安全运作的关键部件。
图1 智慧水务系统框图
4 智慧水务系统在污水处理中的发展
4.1 污水管网水质监测
安装智能水质监测仪表，通过远程通讯技术将水质数据上传至水务监管中心，可以实现对城市工业企业及园区废水的监管，规范各个工业企业、园区和医疗机构的废水排水监管，对于污染指数较高的或者未经处理的废水，通过监测到的水质数据反向管控，严格限制进入市政污水网络。通过水质实时监测，还可以排查市政污水网络常见的外水倒灌渗透的情况，提高污水收集能力，加强对于污水管网的管理。总的来说，污水管网智慧水质监测是实现污水处理现代化管理的重要一步。
4.2水处理智慧监测
水处理智能监测是城市污水处理智慧化的另一个重要方向。这一技术可以通过分析各污水处理厂进水水质数据，发现污水处理系统中的异常情况，如工艺处理单元溶解氧浓度异常、各处理单元液位差过大、管道失压等。通过实时的监测和分析，不仅可以及时发现并处理突发事件，减少损失，还可以通过长期的数据分析，发现污水处理各单元的潜在问题，实现预防性维护和优化改进。
4.3 智慧调度及节能监测
智慧水务管理系统在现阶段告诉发展的大数据、5G+、数字孪生、AI智能等技术的基础上进一步升级，国家大力推广建设智慧水务系统，通过城市污水处理系统全过程智能调度与AI优化，实现污水处理工艺单元的精确曝气、污水/泥回流控制、水泵变频调控、电力负载匹配、精确投加药剂、节能照明等。此外，污水处理系统处理后的再生水可以用于城市中各种高耗水项目建设，例如：现阶段高需的自助无人洗车厂、各地人工滑雪场及浇灌养护高尔夫球场等。由此可以实现源头串联用水、园区分质用水、城市阶梯用水，大大提高生态系统水循环的能力。因此，智慧水务系统在城市污水处理中的重要性不言而喻。
5 结语
本文全面分析了智慧水务系统在城市污水处理中的概念、重要性、建设路径和具体应用，展示了其在促进城市污水处理现代化、提高污水处理质量和效率方面的关键作用。随着科技的进步和城市化的发展，智慧水务系统的实施将对城市生态绿色可持续发展和人民生活水平的提高起到积极的推动作用。未来，智慧水务系统将与更多的行业、技术、理念相结合，推动污水处理行业的创新和转型，为建设美好、宜居的城市生活提供强有力的支撑。
参考文献
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