水處理系統作為重要的基礎設施，2012年《關(guān)于開(kāi)展國家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》附件2：國家智慧城市(區、鎮)試點(diǎn)指標體系(試行)對供水系統提出明確的指標(見(jiàn)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(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導意見(jiàn)》中，要求大幅提升電力、燃氣、交通、水務(wù)、物流等公用基礎設施的智能化水平。

無(wú)論是國家政策還是地方政策、規劃，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(shí)還有上游保護、下游環(huán)保等職責。水廠(chǎng)作為具有一定政府職能的企業(yè)，雖然當前有各方面特別是很多著(zhù)名企業(yè)都在努力探索，推出大量的設想、產(chǎn)品和解決方案，但要實(shí)現智慧城市要求下的水廠(chǎng)智慧化，仍然存在沒(méi)有清晰脈絡(luò )，沒(méi)有形成共識的困境,需要頂層規劃，探索實(shí)現智慧水廠(chǎng)建設的路徑。

1明確智慧水廠(chǎng)理念目標

建設智慧水廠(chǎng)的誤區，是將智慧水廠(chǎng)等同于全自動(dòng)水廠(chǎng)、無(wú)人水廠(chǎng)。2012年住房城鄉建設部辦公廳《關(guān)于開(kāi)展國家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》明確：“智慧城市是通過(guò)綜合運用現代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源、統籌業(yè)務(wù)應用系統，加強城市規劃、建設和管理的新模式。為探索智慧城市建設、運行、管理、服務(wù)和發(fā)展的科學(xué)方式，決定開(kāi)展國家智慧城市試點(diǎn)工作”，2014年八部委印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導意見(jiàn)》指出：“智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規劃、建設、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式”，由此可見(jiàn)，智慧城市的手段是新的技術(shù)，特別是信息技術(shù)，目的是提高規劃、建設、管理和服務(wù)能力。為滿(mǎn)足智慧城市的要求，作為城市重要基礎設施，智慧水廠(chǎng)應該是以應用新一代信息技術(shù)為手段，生產(chǎn)、運行、維護、調度和服務(wù)等全方位、全過(guò)程各環(huán)節高度信息互通、反應快捷、管理有序的高效節能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適水廠(chǎng)。

2構建智慧水廠(chǎng)框架體系

綜上所述，智慧水廠(chǎng)應該由一個(gè)從生產(chǎn)到管理全面信息化、自動(dòng)化的框架系統組成。目前在“大眾創(chuàng )業(yè)，萬(wàn)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(jìn)而智慧化，如：遠程抄表系統、管網(wǎng)GIS系統、漏損檢測系統、能耗管理系統、泵房綜合控制平臺以及機器人、視頻識別系統等等。根據以往的經(jīng)驗和思路，整合這些成果，我們通常會(huì )提出如圖1的框架。

該系統以水廠(chǎng)安全、可靠以及節能降耗為目標，針對目前水廠(chǎng)運營(yíng)可能存在的問(wèn)題，運用先進(jìn)的信息技術(shù)和控制技術(shù)，建立一系列的管理、控制系統，加強水廠(chǎng)生產(chǎn)管理。

從工業(yè)化、電氣化到自動(dòng)化，都是通過(guò)技術(shù)的創(chuàng )新，來(lái)提高我們的生產(chǎn)力，水廠(chǎng)的發(fā)展也是如此，電和電動(dòng)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(dòng)”，PLC使“自動(dòng)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(diǎn)就是：發(fā)明新的技術(shù)-解決現有問(wèn)題-提高生產(chǎn)效率-推進(jìn)管理進(jìn)步，這是一種從下而上發(fā)展思路，我們可以稱(chēng)之為“自動(dòng)化”思路，上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強調管理，智慧水廠(chǎng)的建設思路應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(shí)現新的目標。這一思路，我們可以稱(chēng)之為“智慧”思路。基于目前的水廠(chǎng)管理制度，是長(cháng)期生產(chǎn)實(shí)踐的結晶，雖然在手段上可能不夠先進(jìn)，但在實(shí)踐中證明是可靠適用的。因此，建議通過(guò)分解現有水廠(chǎng)生產(chǎn)管理功能，以現有管理體系為依據，將現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，應該包含了現有水廠(chǎng)管理的各種需求，并可通過(guò)擴展滿(mǎn)足水廠(chǎng)管理的新需求。

水廠(chǎng)除了最重要也是自動(dòng)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、設備的維護、建構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(chǎng)的管理體系，推薦的智慧水廠(chǎng)框架體系如圖2。

這些系統以及在此基礎上不斷補充完善，構建了完整的水廠(chǎng)生產(chǎn)、管理、服務(wù)體系，通過(guò)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(diǎn)，滿(mǎn)足智慧城市對水廠(chǎng)的管理需求

3落實(shí)智慧水廠(chǎng)解決方案

針對水廠(chǎng)管理、服務(wù)的要求，細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，設計硬件框架、開(kāi)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：完善水廠(chǎng)生產(chǎn)自動(dòng)化，建立能耗管理等系統，盡可能減少現場(chǎng)人工干預的需求，在智慧生產(chǎn)管理系統的協(xié)調下，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：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、水質(zhì)分析系統、應急處理系統等，監視整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，及時(shí)發(fā)現并處置計劃外事件，達到全廠(chǎng)保質(zhì)、保量、安全生產(chǎn)的目標。

智慧原料管理系統：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、供應商信息系統、產(chǎn)品追溯系統等，根據生產(chǎn)計劃和歷年原材料供應采購大數據，自動(dòng)制定采購計劃，在確保原材料安全、可靠供應的前提下，做到少存儲、零存儲。

智慧設備維護系統：重要設備設立在線(xiàn)監測系統，利用BIM等技術(shù)，建立機械、電氣、儀表、自控、試驗等設備檔案管理系統、供應商信息系統、產(chǎn)品追溯系統、針對設備運用情況，自動(dòng)制定設備維護、檢修計劃，規范維護工作。

智慧構筑物監測系統：針對重要構筑物，建立構筑物健康監測系統，監測構筑物應力、變形、沉降等敏感參數，與設計參數進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)評估構筑物安全狀況。

智慧安保系統：利用視頻及其識別、紅外線(xiàn)、電子圍欄等技術(shù)，建立全面、立體的安保系統，將水廠(chǎng)工作范圍內的人員細化為工作、維護、清潔、檢查、考察、參觀(guān)等不同權限，通過(guò)云計算、無(wú)線(xiàn)覆蓋、移動(dòng)終端、人員識別、人員定位等技術(shù)手段，通過(guò)事先確定的路線(xiàn)和活動(dòng)范圍，規范人員的活動(dòng)，并提供照明、通風(fēng)空調以及說(shuō)明、講解、應急聯(lián)絡(luò )等服務(wù)，保證生產(chǎn)安全、人員安全。

智慧辦公系統：通過(guò)建立個(gè)人辦公、公共信息、行政事務(wù)、公文流轉、知識管理、幫助、系統管理等模塊，實(shí)現水廠(chǎng)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(dòng)化。

智慧環(huán)境控制系統：對全廠(chǎng)照明、通風(fēng)、空調等建立控制系統，針對不同設備、不同人員的不同需求，制定精準的控制策略，通過(guò)與其他系統的配合，在滿(mǎn)足人員的舒適性、設備的安全性等前提下，達到節能、減排、減少污染的目的。

智慧養護系統：針對水廠(chǎng)綠化多的特點(diǎn)，設置自動(dòng)澆灌系統、植物管理系統，通過(guò)氣象信息以及水廠(chǎng)植物檔案信息，自動(dòng)澆灌，并提供養護計劃，適時(shí)安排施肥、修剪等養護工作。

隨著(zhù)水廠(chǎng)智慧化建設的發(fā)展，水廠(chǎng)的管理工作也會(huì )不斷地發(fā)展和調整，同時(shí)，水廠(chǎng)的管理工作繁復而細碎，顯然以水廠(chǎng)為單位的建設必然帶來(lái)軟硬件的大量投入和重復建設。而云技術(shù)能夠很好地解決這一問(wèn)題，我們應該充分利用云技術(shù)的IaaS(Infrastructure as a Service，基礎設施即服務(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，根據水廠(chǎng)智慧化建設計劃，通過(guò)在先期建設的水廠(chǎng)建立“水廠(chǎng)云”并逐步擴展為“水務(wù)云”的技術(shù)路線(xiàn)，以及利用公用云等方法，從而達到硬件共享、軟件共享、數據共享和信息共享，提高設施的利用率，降低軟硬件費用和開(kāi)發(fā)費用。同時(shí)，新增的管理系統也可以很方便地在“云端”進(jìn)行開(kāi)發(fā)而不需要增加終端設備。

4建設智慧水廠(chǎng)示范工程

智慧城市的建設，涉及到城市的方方面面，工程龐大，《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導意見(jiàn)》為此提出來(lái)：“以人為本，務(wù)實(shí)推進(jìn);因地制宜，科學(xué)有序;市場(chǎng)為主，協(xié)同創(chuàng )新;可管可控，確保安全”等原則，并強調“加強頂層設計”。

同樣，智慧水廠(chǎng)的重點(diǎn)在于管理和服務(wù)的信息化，雖然在長(cháng)期的實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗，但仍然需要大量的軟硬件開(kāi)發(fā)，因此，智慧水廠(chǎng)的建設，需要盡快建設示范工程，在做好頂層設計的前提下，針對這些管理需求，有序推進(jìn)，逐步實(shí)施，為全面推廣智慧水廠(chǎng)乃至智慧水務(wù)，提供經(jīng)驗，為建設完善一套可復制、可推廣的智慧水廠(chǎng)管理體系，提供實(shí)踐基地。

5結語(yǔ)

智慧水廠(chǎng)的建設，應該打破以往的思路，自上而下，做好頂層設計，站在智慧城市的高度，利用云計算、大數據等新的信息技術(shù)和思路，將水廠(chǎng)的管理、服務(wù)工作全面的智慧化，通過(guò)提升管理、服務(wù)的能效來(lái)保證水廠(chǎng)的安全、可靠、綠色。