摘要：在智慧水厂的建设过程中，水司在数据融合方面的思考尚存不足。本文结合目前水厂信息化发展的现状对数据融合方面提出一些建议，为智慧水厂的发展提供参考。
关键词：智慧水厂；数据融合；自控安防；信息化
1引言
近年来，随着物联网、大数据和云计算等新兴技术的快速发展，智慧城市得到了大力发展。智慧水厂作为智慧城市的重要环节从自动化水厂向更高阶段发展的必然结果，其发展的理念受到大众的关注和认可。
在智慧水厂中使用了大量的现代科技，如人工智能技术、机器人技术、视频识别技术以及BIM技术等。董珊等[1]对这些关键技术在智慧水厂中的应用进行了论述。大型水务公司已自主研发基于PLC的自动化控制系统，以及基于数据库的数据采集与监视控制系统，实现人机的实时对话。尽管水厂的信息化建设已经取得了一定的成果，但是其距离“智慧”还有很大差距，对于水厂信息化发展仍然存在一些制约瓶颈[2]，在深度学习上还需进一步加深。
2 水厂背景
昆山自来水集团第三水厂总供水规模为60万m3/d，共分为三期。由于该厂区自控系统始建于2008年，虽然在当时该系统已经在一定程度上节约了人力资源，但是跟国家大力推行两化深度融合发展战略的要求还有一定的差距，尤其是在自控安防和数据分析方面均存在一定的薄弱环节。因此，需要水司对厂区各方面进行完善。
在项目完成后，与原自控系统相比，其优异性表现在生产自控和数据分析管控两个方面。其中在生产自控方面为：（1）将滤格的集中式控制转变为分散+集中控制的方式，缩小检修和故障的影响范围；（2）实现配药自动化（如图1所示），增强了絮凝剂浓度的稳定性；（3）增加排泥行车远控时的影像联动，强化设备运行的安全性；（4）新建数字式警戒摄像系统（如图2所示），该系统采取入侵越界式主动报警的方式，提升了安防等级。在数据分析管控方面为：（1）建设一套标准化数据仓库（如图3所示），引入元数据项的概念，以便于集团对各厂区的经营绩效进行对比；（2）在厂级管理中，水司开发了巡检报修交互APP（如图4所示），并提供厂区巡检及维修提报线上功能，同时增加统计分析功能，以便于厂部管理人员对数据进行横向和纵向对比；（3）定制了厂级实验室检测工作管理流程（如图5所示），为水质检测数据无纸化申报和数据线上管理建立基础；（4）融合营收数据展示，初步实现了业务系统异构融合（如图6所示）。于此同时，水厂作为科普工作的实践基地，水司制作了丰富的虚拟实景介绍片段（如图7所示）。
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图1 自动配药界面 图2 高清警戒摄像画面
图3 数据仓库中元数据管理
图4 巡检APP界面
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图5 厂级化验室管理
图6 业务数据异构融合
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图7 虚拟实景展示
3 数据融合建议
本文对智慧水厂在数据融合建设方面提出以下几个方面的建议。
3.1 传统自动化和机器再学习相结合
目前在水厂制水工艺中，如在加药（硫酸铵和次氯酸钠）工艺段，使用传统闭环控制方式无法实现真正的自动控制，因为其中控制参数较为复杂或者加药后总氯的反馈变化滞后较为严重。此时，可以依托水司的数据分析平台中已经保存的大数据和强大的硬件资源池，通过软件算法模型再开发，进行相关性分析，找出各因素与总氯指标之间的密切度以及合适的相关变量，通过建立回归方程进行特征学习和相关性分析。当自学习程序难以判断时，可以融入人工经验值对系统健壮性进行有效修正，从而实现对输出预测和控制参数的精准控制。
3.2预测性维护策略，降低设备可用性保障成本
对于制水行业而言，80%的能耗和运维成本在设备上。那么降低设备维护成本对节能降耗就至关重要。本文在保证机器和设备可用性的基础上，通过状态维护来降低成本。首先，根据资历丰富的维护人员建立的经验模型中，在必要处增加小型传感器来获取其关键零部件、组件的实时状态数据，同时辅以日常维修维护电子台账记录形成该设备的电子铭牌，通过设备采购时的标注的预期寿命和系统中存储的电子铭牌记录得到的损耗，得到较为准确的维护模型，进而可以计算出设备的维护周期、零部件更换周期和库存备货量的预警阈值，从而进行预测性维护以保障设备的完好率，降低无效配件的库存量。
3.3利用计算机语言将绩效考核转变成管理系统
在管理系统中可实现班组巡检和交接班考核，同时可将存储的大量数据和各业务系统数据进行整合交互，将衡量供水企业的服务、资产、人事、财经、运行类的绩效指标通过标准化处理和数据相关性筛选，辅以水司多年的管理考核经验，利用计算机语言将其转变成一套行之有效的绩效评估管理系统，通过信息化手段促进水司管理效率、效能的提升。
3.4通过数据中台将数据实现价值变现
当建立标准化数据仓库后，可以获得消除组织壁垒和数据孤岛的相关经验。接下来可融合更多数据资源，进而统筹建设成集团层面的数据中台，减少功能重复的系统投入，将数据仓库和其他业务系统作为数据中台的来源之一，再次将汇聚的数据提纯，进行加工后形成更精炼的高质量标准数据，打造可以持续增值的数据资产，直到实现数据的可见、可用、可运营化。
4 结束语
本文是在第三水厂项目建设完成后，结合集团日益成熟的精细化管理细则，以及对数据质量和维度的要求不断提高的形势下，提出了一些关于水司将来发展过程中实现数据可持续增值化的一些建议，进一步推进水司的智慧化进程，保障水厂绿色的发展。
参考文献
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[2]杜丹，赵建明. 水厂智慧水务建设规划[J]. 供水技术，2017，11(6):62-64.
[3]Birgit VH，Thomas B. Michael TH. 德国工业4.0大全-智能生产技术[M].北京，机械工业出版社，2019.
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[5]韩伟，李爽，张现国. 城市供水绩效评估[M].北京，中国建筑工业出版社，2016.
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