基于私有云平臺的地下污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)方案分析

趙瑜伯，王秀梅，張慶慶，王弘揚(yáng)，郭亮亮

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)能力激增，城市廢水排放量呈快速逐年上升態(tài)勢，污水處理已經(jīng)成為環(huán)境治理的重中之重。國家在“十二五”規(guī)劃中對城鎮(zhèn)污水處理提出了更高要求，強(qiáng)調(diào)污水處理自動化、信息互聯(lián)化及智能工業(yè)化技術(shù)的發(fā)展，在“十四五”規(guī)劃中，又進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了污水處理廠的智慧化轉(zhuǎn)型。

中國的污水處理行業(yè)經(jīng)過40余年的建設(shè)與發(fā)展，現(xiàn)在擁有全球規(guī)模最大的市政廢水基礎(chǔ)設(shè)施，截至2020年我國污水年處理量增至556億立方米，污水處理率提高至97.86%。近年來的污水處理廠更多地采用地下箱體模式，對人員設(shè)備安全、自動化水平提升、系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提出了更高的要求。同時，污水廠管控也從單廠管控向集團(tuán)化管控轉(zhuǎn)變。針對這些變化，本文將著眼于信息融合和智慧化管控，全面闡述地下污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)的構(gòu)建與配置。

1 從“自動化”邁向“智慧化”

二十世紀(jì)九十年代是中國污水處理廠大規(guī)模建設(shè)階段，當(dāng)時的污水處理廠建設(shè)追求的是“自動化”，將更多的工作重心和技術(shù)關(guān)注點(diǎn)放在了工藝設(shè)備自動化控制方面，著眼于工藝優(yōu)化提升出水水質(zhì)、提高生產(chǎn)效率。隨著工業(yè)4.0在中國的落地和推廣，中國制造業(yè)從電氣化、信息化向著智能化、智慧化轉(zhuǎn)型，污水處理行業(yè)也隨之從單一污水廠的自動化監(jiān)控向以水務(wù)集團(tuán)或整個地區(qū)為單位的智慧化水廠集群式管控的智慧水務(wù)模式進(jìn)發(fā)。

傳統(tǒng)的污水處理廠通常在中央控制室設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控計算機(jī)，它們通過廠區(qū)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與多個現(xiàn)地控制單元PLC的數(shù)據(jù)通訊，并通過SCADA監(jiān)控組態(tài)軟件將現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)實(shí)時顯示在監(jiān)控畫面中，操作員可通過畫面中的功能按鍵或輸入域?qū)⑸a(chǎn)控制指令下達(dá)到具體的現(xiàn)場工藝設(shè)備，還可根據(jù)采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)生成工藝參數(shù)趨勢圖、生產(chǎn)報表、故障報警等信息。這套自控系統(tǒng)基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，與廠內(nèi)的辦公系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、資源和運(yùn)營管理系統(tǒng)等其它功能子系統(tǒng)保持著相對獨(dú)立、各自運(yùn)行的狀態(tài)。一些需要跨系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)，通常要經(jīng)過各部門相關(guān)技術(shù)人員的手工轉(zhuǎn)換，變?yōu)橥ㄓ玫募堎|(zhì)或電子文檔傳遞，協(xié)同性差、效率低。單個污水廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)處于“孤島”狀態(tài)，不支持遠(yuǎn)程訪問，無法與集團(tuán)或地區(qū)的水務(wù)集控監(jiān)管平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，無法進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)整合分析、輔助整體決策等全區(qū)域?qū)用娴墓芸毓δ堋?/p>

智慧水廠就是要吸納大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)，從集團(tuán)化甚至全地區(qū)的角度去考慮污水處理廠的系統(tǒng)建設(shè)，將工藝設(shè)備監(jiān)控、資源管理、人員管理、生產(chǎn)運(yùn)營、安全防護(hù)等多個子系統(tǒng)均構(gòu)建于一個統(tǒng)一的私有云平臺上，通過對多源數(shù)據(jù)的整合、處理及分析實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息融合，使污水廠內(nèi)部各類信息可高度共享、高效交互、可綜合分析與管理，并為本區(qū)域智慧水務(wù)集中監(jiān)管平臺提供云端大數(shù)據(jù)儲備。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

地下污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)從信息架構(gòu)角度自下而上橫向分為四層：感知控制層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、平臺層、智慧應(yīng)用層，從系統(tǒng)功能上縱向分為自動化監(jiān)控、智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)（含視頻監(jiān)控和入侵報警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、智能語音系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)、智能巡更系統(tǒng)等）、智慧化運(yùn)營管理系統(tǒng)（含無線信號覆蓋、人員定位、移動應(yīng)用和信息管理系統(tǒng)）。如圖1所示：

圖1 地下污水處理廠智慧管控系統(tǒng)架構(gòu)

感知層作為整個系統(tǒng)架構(gòu)中的設(shè)備基礎(chǔ)層，包括現(xiàn)場PLC控制站、監(jiān)測儀表、受控成套設(shè)備、視頻安防系統(tǒng)及其它功能子系統(tǒng)的前端設(shè)備等，主要功能是執(zhí)行生產(chǎn)指令、完成生產(chǎn)任務(wù)、采集數(shù)據(jù)、獲取信息。

網(wǎng)絡(luò)通訊層以工業(yè)以太網(wǎng)和辦公以太網(wǎng)相融合的方式將現(xiàn)場感知設(shè)備與數(shù)據(jù)管理平臺設(shè)備連接起來，輔之以無線通訊網(wǎng)絡(luò)，形成一個覆蓋全廠的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，為全廠的信息交互提供傳輸通道。

平臺層是數(shù)據(jù)處理、存檔、管理、分析的功能層，也是整個智慧綜合管控系統(tǒng)的核心層。該層的設(shè)備配置方案可根據(jù)水廠數(shù)據(jù)規(guī)模和需求選擇：1）多服務(wù)器+客戶機(jī)配置模式、2）容錯服務(wù)器+客戶機(jī)模式、3）私有云平臺虛擬機(jī)模式。容錯服務(wù)器模式的重點(diǎn)在于通過硬件全冗余實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯，而私有云平臺更關(guān)注多系統(tǒng)信息融合。私有云平臺也可通過部署虛擬機(jī)容錯，但這屬于軟容錯。

智慧應(yīng)用層是在平臺層完成整個污水廠數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)搭建的基礎(chǔ)上建立起來的、向用戶提供應(yīng)用服務(wù)的功能層。應(yīng)用層主要分為三個功能模塊：1）基于PLC和監(jiān)控計算機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)自動化監(jiān)控；2）基于視頻監(jiān)控和入侵報警、廣播、無線對講、門禁和智能語音、電子巡更等多源化感知設(shè)備的智能綜合監(jiān)控平臺；3）基于高精度人員定位、移動APP應(yīng)用、多系統(tǒng)信息集成的智慧運(yùn)營管理平臺。

上述系統(tǒng)架構(gòu)將自動化、信息化、智能化融合在一起，形成一個智慧綜合管控體系，實(shí)現(xiàn)污水處理廠少人或無人值守、智慧化管理運(yùn)營的目標(biāo)。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

在整個污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)架構(gòu)過程中，我們始終遵循的中心思想是一切要為信息“共享”與“協(xié)同”服務(wù)，這是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)污水廠智慧化運(yùn)營的目標(biāo)，系統(tǒng)信息融合是一個核心任務(wù)。系統(tǒng)信息融合是建立在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的基礎(chǔ)上的，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)信息融合的數(shù)據(jù)通路，是整個系統(tǒng)的“骨骼”。智慧綜合管控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 地下污水處理廠智慧化管控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為三層：

第一層：信息層，是指中央監(jiān)控管理設(shè)備與系統(tǒng)核心交換機(jī)之間的星型網(wǎng)絡(luò)。本圖中配置的軟硬件一體化私有云平臺虛擬出了多臺不同功能的服務(wù)器和監(jiān)控客戶端，并由瘦客戶機(jī)作為這些虛擬機(jī)的人機(jī)交互終端，通過系統(tǒng)核心交換機(jī)彼此聯(lián)通構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)信息層。該層為1000M快速以太網(wǎng)，傳輸介質(zhì)采用屏蔽雙絞線。

第二層：控制層為環(huán)形拓?fù)洌锌厥冶O(jiān)控計算機(jī)和各現(xiàn)場控制站PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。考慮到控制層網(wǎng)絡(luò)斷網(wǎng)將直接導(dǎo)致水廠生產(chǎn)中斷以及地下水廠網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和故障排查相對不便，在控制層采用冗余雙環(huán)結(jié)構(gòu)來提升網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的可靠性。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的單環(huán)光纖以太網(wǎng)也屬于控制層網(wǎng)絡(luò)，它將分布在廠區(qū)室內(nèi)外的視頻攝像機(jī)通過本地環(huán)網(wǎng)交換機(jī)彼此聯(lián)通。控制層單/雙環(huán)網(wǎng)通訊速率為1000M、通訊介質(zhì)為單模光纖。

第三層：設(shè)備層，由現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)及智能儀表組成，根據(jù)具體設(shè)備的接口情況可選擇采用工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、串口等通信方式與本地控制單元進(jìn)行通信。

這種分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使生產(chǎn)過程中的信息能夠?qū)崟r集中到區(qū)域主控制器，當(dāng)其他區(qū)域發(fā)生故障時不影響本區(qū)域設(shè)備的現(xiàn)地運(yùn)行，使得控制危險分散，提高系統(tǒng)可靠性。同時，各區(qū)域信息經(jīng)本地主控制站的整合傳送至上位監(jiān)控設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)信息集中管理以便遠(yuǎn)程對整個水廠進(jìn)行整體操作、管理和優(yōu)化。

除有線網(wǎng)絡(luò)的搭建之外，在污水廠地下箱體區(qū)域還應(yīng)布置移動信號和WIFI信號的全區(qū)域覆蓋。另外，地下箱體空間封閉、管廊交錯，導(dǎo)致人員迷失和毒害氣體聚積危險系數(shù)增加，因此應(yīng)配置高精度人員定位系統(tǒng)。相較于藍(lán)牙、WiFi、RFID等定位方案，基于UWB無線高精定位技術(shù)的人員定位系統(tǒng)具有高精度（可達(dá)±10cm）、基站覆蓋半徑大（大于100米）、實(shí)時性好、低輻射、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適用于地下污水處理廠這一特殊環(huán)境。

4 私有云平臺的建立

私有云平臺是整個平臺層的核心，它為污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)提供一個處于防火墻之后的專有云環(huán)境，通過內(nèi)部操作建立數(shù)據(jù)中心，能夠更好地控制計算資源，方便地自定義資源，滿足污水廠特定的需求。私有云平臺是一個軟硬件一體化的系統(tǒng)，它允許多個用戶桌面以虛擬機(jī)的形式獨(dú)立運(yùn)行，同時共享CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲器等底層物理硬件資源。這種架構(gòu)將用戶彼此隔離開來，使每位用戶都擁有自己的操作系統(tǒng)，確保每個用戶的功能個性化，于此同時，可以對桌面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的管控和高效集中運(yùn)維。

從圖3可見，私有云平臺的硬件環(huán)境由超融合模式的多臺服務(wù)器和瘦客戶機(jī)搭建，圖中配置了4臺服務(wù)器分別執(zhí)行生產(chǎn)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)管理、信息管理和綜合監(jiān)控管理的功能，服務(wù)器和虛擬客戶機(jī)配置了對應(yīng)的瘦機(jī)作為訪問終端。私有云平臺上可運(yùn)行VMware或其它平臺軟件來完成虛擬機(jī)定義及管理。

圖3 地下污水處理廠智慧管控系統(tǒng)私有云架構(gòu)示意圖

污水處理廠私有云平臺采用ServerSAN這種主流存儲虛擬化方案，用大硬盤服務(wù)器代替磁盤陣列等專用存儲設(shè)備，將服務(wù)器硬盤存儲空間作為共享存儲資源池向云平臺各虛擬客戶機(jī)提供類似Server/Client模式的存儲服務(wù)。

私有云平臺系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器管理、用戶管理、虛擬桌面部署、虛擬服務(wù)器部署、實(shí)時運(yùn)行管理等功能。

一體化云平臺的虛擬桌面模板可以支持同時封裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的運(yùn)行狀態(tài)，并且運(yùn)營人員可以隨時隨地根據(jù)已保存好的模板，將此模板進(jìn)行批量發(fā)布，并且可以確保所有桌面具備相同的桌面與應(yīng)用程序運(yùn)行狀態(tài)。

平臺軟件還提供簡單一體化的管理門戶將所有管理功能集成在一個統(tǒng)一的控制臺中進(jìn)行，每臺私有云平臺服務(wù)器都在管理員門戶中可見，系統(tǒng)管理員可以查看其使用統(tǒng)計、存儲空間消耗、后臺進(jìn)程、當(dāng)前運(yùn)行的虛擬桌面及其它更多的系統(tǒng)管理信息。系統(tǒng)管理員可以基于虛機(jī)模板創(chuàng)建新的虛機(jī)(VirtualMachines)，能夠調(diào)整其內(nèi)存使用、附加磁盤和共享文件夾、觀察使用統(tǒng)計以及其他更多的虛機(jī)管理信息。超級用戶可以重新分配已有的虛機(jī)給新的使用者，甚至觀察虛機(jī)內(nèi)部發(fā)生的情況。

私有云平臺集成了私有云網(wǎng)盤功能，通過該功能，水廠各部門間可快速進(jìn)行文件交換、文件分享、多用戶文件協(xié)作等功能，提高辦公效率，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同。

5 自動化監(jiān)控系統(tǒng)

地下污水處理廠全部位于地下封閉式箱體內(nèi)，特殊的環(huán)境條件要求其自動化監(jiān)控系統(tǒng)必須具備高技術(shù)可靠性、高運(yùn)行穩(wěn)定性、設(shè)備易維護(hù)性、系統(tǒng)易操作性及完善的人員安全保障。因此，地下污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)在硬件配置上需要強(qiáng)調(diào)以下特征：1）PLC主站采用冗余CPU配置；2）所有PLC模塊選用帶有防腐涂層的產(chǎn)品；3）網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均做冗余配置；4）主干雙環(huán)網(wǎng)和現(xiàn)地單環(huán)網(wǎng)構(gòu)成以太網(wǎng)“一網(wǎng)到底”的控制網(wǎng)絡(luò)（參見圖2）；5）配置智能巡檢機(jī)器人，對封閉式生物反應(yīng)池進(jìn)行環(huán)境參數(shù)和曝氣狀態(tài)的視頻采集，并可與自控系統(tǒng)聯(lián)動。

地下污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件配置特征為：1）采用Server/Client模式的上位監(jiān)控組態(tài)軟件配置，生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中存儲于服務(wù)器的組態(tài)軟件實(shí)時數(shù)據(jù)庫，各操作員站監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)來源于服務(wù)器I/O Server而非本地；2）上位監(jiān)控組態(tài)軟件配置WEB發(fā)布功能，具有訪問權(quán)限的辦公室計算機(jī)或移動終端可以通過網(wǎng)頁瀏覽實(shí)時的生產(chǎn)狀況；3）數(shù)據(jù)服務(wù)器中配置工業(yè)實(shí)時/歷史Historian數(shù)據(jù)庫，將上位組態(tài)軟件中采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)存儲為歷史數(shù)據(jù)以備生產(chǎn)管理長期數(shù)據(jù)回溯、檢索查詢、報表統(tǒng)計；4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件編程要考慮兩個方面：一部分是本系統(tǒng)所需的生產(chǎn)信息監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)，另一部分是與上層信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互所需的數(shù)據(jù)接口定義與規(guī)范，要根據(jù)上層數(shù)據(jù)庫的需求提供WEB SERVICE、XML、OPC、ODBC等多種接口方式。

6 智能綜合監(jiān)控平臺

地下污水處理廠智能綜合監(jiān)控平臺是自動化監(jiān)控系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。它拓展了自動化監(jiān)控系統(tǒng)觀察、控制手段的廣度，通過視頻探知、安全探知（火災(zāi)探測、入侵探測、門禁）等新的觀察手段，增加自動化系統(tǒng)的安全性、可靠性，并通過視頻畫面、聲音光亮（語音、聲光報警器）等，展示探知的結(jié)果。

地下污水處理廠智能綜合監(jiān)控平臺包括視頻監(jiān)控和入侵報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、智能語音系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)將信息匯總到智能綜合監(jiān)控平臺，在該共用平臺下進(jìn)行自動聯(lián)動、集中控制和統(tǒng)一管理。平臺通過對各子系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合分析來實(shí)現(xiàn)針對不同場景的多系統(tǒng)協(xié)同響應(yīng)。

地下污水處理廠智能綜合監(jiān)控平臺具有如下特征：

1）各功能子系統(tǒng)的高度融合：子系統(tǒng)被視為平臺功能模塊，通過平臺統(tǒng)一管理實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行，達(dá)成各系統(tǒng)信息融合，最終改變子系統(tǒng)“信息孤島”的狀態(tài)。平臺對各子系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理、集中存儲，通過KEY值關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)一處錄入多處使用。

2）智能化的運(yùn)行管理：平臺對操作員提供一站式運(yùn)行管理服務(wù)，操作員可實(shí)時獲知系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)提示信息高效定位并解決問題，保障整個平臺的正常運(yùn)行。

3）智能化的擴(kuò)展：平臺基于模塊化設(shè)計，新的子系統(tǒng)可插接式接入，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜項(xiàng)目的便捷搭建，避免以往各子系統(tǒng)分別設(shè)置自己的服務(wù)器或主控計算機(jī)、各自運(yùn)行子系統(tǒng)管理軟件的冗雜情況，使一線人員的監(jiān)控工作變得簡捷明了。

4）智能化的應(yīng)用：安防產(chǎn)品“智能化”的概念提出多年，傳統(tǒng)的圖像識別和圖像處理算法仍然存在著識別準(zhǔn)確率低、環(huán)境適應(yīng)性差、識別種類少等問題，嚴(yán)重限制了智能應(yīng)用的普及。污水處理廠智能綜合監(jiān)控平臺以各類功能與應(yīng)用整合和集成為核心，實(shí)現(xiàn)單純的圖像監(jiān)控向基于深度學(xué)習(xí)算法的車牌識別、人臉識別、音頻識別等智能應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛拓展與延伸。

5）開放的對接模式：本平臺基于軟件集成框架和統(tǒng)一規(guī)范，通過Web Service及http接口提供基礎(chǔ)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用接口的開放，支持第三方應(yīng)用快速集成，接口遵循RESTful規(guī)范。平臺通過動態(tài)新增設(shè)備接入驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)對第三方設(shè)備的接入，為多品牌、多品種的監(jiān)控設(shè)備集成提供了非常順暢的資源交互環(huán)境。

7 智慧運(yùn)營管理平臺

污水處理廠智慧運(yùn)營管理平臺是建立在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，它通過對廠內(nèi)各個功能子系統(tǒng)集成到私有云平臺的大量多源化數(shù)據(jù)進(jìn)行及時分析處理，做出相應(yīng)的輔助決策建議，使整個生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程達(dá)到“智慧”狀態(tài)。

生產(chǎn)控制前端感知設(shè)備是運(yùn)營平臺信息數(shù)據(jù)來源的主要入口，數(shù)據(jù)感知包含污水處理廠內(nèi)各種在線儀表、設(shè)備、傳感器、攝像頭、RFID、設(shè)備二維碼銘牌等數(shù)據(jù)，通過PLC硬件和工控軟件可進(jìn)行設(shè)備的集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集基于MIC（移動+互聯(lián)+云計算）技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，利用智能通訊網(wǎng)關(guān)將廠站內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)按照工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接入。采集后數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在私有云數(shù)據(jù)中心，可通過客戶端的訪問提供各種數(shù)據(jù)應(yīng)用及服務(wù)支持。

平臺運(yùn)營管理功能可根據(jù)不同權(quán)限的用戶、按不同場景劃分提供多種應(yīng)用及服務(wù)，包括生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)趨勢分析、統(tǒng)計報表生成、設(shè)備資產(chǎn)管理、巡檢、維修養(yǎng)護(hù)、辦公流程審批等功能。同時也可集成視頻監(jiān)控、電子門禁、人員定位等系統(tǒng)進(jìn)行資源整合，提升整廠安防能力。

平臺可通過大量積累生產(chǎn)運(yùn)行、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)深入挖掘各類數(shù)據(jù)間的關(guān)系，合理利用數(shù)據(jù)，發(fā)掘數(shù)據(jù)潛在的價值。決策支持層可為管理層運(yùn)營提供科學(xué)的輔助決策支持，從而實(shí)現(xiàn)污水處理廠的智慧化運(yùn)營。

平臺框架結(jié)構(gòu)如圖4所示：

圖4 智慧運(yùn)營管理平臺框架結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)框架自上而下主要分成三個層級：1）數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)層：數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理與數(shù)據(jù)的有效存儲；應(yīng)用程序的發(fā)布，包括計算機(jī)端的管理程序的運(yùn)行與發(fā)布、WEB程序運(yùn)行與發(fā)布、移動端的APP程序發(fā)布、微信小程序的運(yùn)行與發(fā)布；數(shù)據(jù)的實(shí)時采集與實(shí)時數(shù)據(jù)的存儲以及系統(tǒng)容錯的管理；2）系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)層：業(yè)務(wù)功能的管理，包括設(shè)備檔案、設(shè)備點(diǎn)巡檢、設(shè)備維保管理、報警事件管理、消息發(fā)布、報表管理與查詢統(tǒng)計輸出等；基礎(chǔ)功能的運(yùn)行，系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，以及系統(tǒng)運(yùn)行所必需的其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等，例如人員信息、設(shè)備編碼、場地信息、工藝過程；系統(tǒng)安全與配置管理，系統(tǒng)日志、人員權(quán)限，系統(tǒng)菜單配置等；外圍系統(tǒng)接口與擴(kuò)充管理，用于系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)交互管理，包括門禁、語音、廣播、人員定位、視頻接入、狀態(tài)信息接入等；3）用戶操作層：服務(wù)于現(xiàn)場操作人員層面，通過使用智能手機(jī)的APP或微信小程序、PAD設(shè)備以及普通計算機(jī)的瀏覽器，實(shí)現(xiàn)對于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的人工采集，數(shù)據(jù)展示與人機(jī)交互等功能。

8 結(jié)語

本文系統(tǒng)性地闡述了基于私有云平臺的地下污水處理廠智慧綜合管控系統(tǒng)的構(gòu)建方案，對系統(tǒng)的各重要組成部分給出了具體的功能描述和設(shè)備配置。文中所給出的方案已經(jīng)在北京、上海、河北、昆明等地的多個地下污水處理廠中得到了實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證實(shí)是完善的可行的，對污水處理廠的智慧化生產(chǎn)運(yùn)營實(shí)現(xiàn)具有指導(dǎo)意義。