隨著城市化進(jìn)程加快與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污水處理廠正面臨著提升運(yùn)營(yíng)效率、降低能耗、確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的多重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)往往存在布線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、故障影響面大等問題。研華科技憑借在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的深厚積累，推出了面向污水處理廠的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)解決方案，以創(chuàng)新的數(shù)據(jù)處理服務(wù)為核心，助力水廠實(shí)現(xiàn)智能化、精細(xì)化的運(yùn)營(yíng)管理。
一、 分布式架構(gòu)：構(gòu)建靈活可靠的感知與控制網(wǎng)絡(luò)
研華解決方案的核心在于其分布式架構(gòu)。通過在污水廠的各個(gè)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)（如進(jìn)水格柵、生化池、沉淀池、加藥間、污泥脫水車間、出水監(jiān)測(cè)站等）部署智能邊緣數(shù)據(jù)采集與控制節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建了一個(gè)去中心化的網(wǎng)絡(luò)。
- 邊緣智能節(jié)點(diǎn)：采用研華高性能、高防護(hù)等級(jí)的工業(yè)計(jì)算機(jī)（如UNO/ARK系列）或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，搭載豐富的I/O模塊，直接連接現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器（如pH、DO、COD、氨氮、流量計(jì)）和執(zhí)行器（如泵、閥、風(fēng)機(jī)）。節(jié)點(diǎn)具備本地?cái)?shù)據(jù)處理、邏輯控制與協(xié)議轉(zhuǎn)換能力。
- 可靠網(wǎng)絡(luò)通訊：支持有線（工業(yè)以太網(wǎng)、RS-485）與無線（4G/5G、LoRa、Wi-Fi）多種通訊方式混合組網(wǎng)，適應(yīng)水廠復(fù)雜、開闊的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定上傳。
- 彈性擴(kuò)展：模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)易于擴(kuò)展，新增工藝單元或監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，只需增加相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，無需改動(dòng)主干網(wǎng)絡(luò)，極大降低了后期擴(kuò)容成本與復(fù)雜度。
二、 多層次數(shù)據(jù)處理服務(wù)：從邊緣到云端的智能賦能
數(shù)據(jù)處理服務(wù)是研華解決方案的靈魂，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從采集、處理到應(yīng)用的價(jià)值閉環(huán)。
1. 邊緣側(cè)數(shù)據(jù)處理：實(shí)時(shí)響應(yīng)與優(yōu)化
在邊緣節(jié)點(diǎn)，研華的邊緣智能平臺(tái)（如WISE-EdgeLink）和SCADA軟件（如WebAccess/SCADA）提供以下關(guān)鍵服務(wù)：
- 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)清洗與壓縮：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、剔除異常值，并進(jìn)行有損/無損壓縮，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)荷。
- 本地閉環(huán)控制：根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯（如PID控制）或簡(jiǎn)單模型，對(duì)單個(gè)工藝單元進(jìn)行快速自動(dòng)調(diào)節(jié)（如根據(jù)DO值控制曝氣量），降低對(duì)中心系統(tǒng)的依賴，提升響應(yīng)速度與控制精度。
- 邊緣告警與事件管理：實(shí)時(shí)判斷數(shù)據(jù)越限、設(shè)備故障等，立即觸發(fā)本地聲光報(bào)警或聯(lián)動(dòng)控制，并將關(guān)鍵事件信息上報(bào)。
- 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化：將不同廠商設(shè)備的各異構(gòu)協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為MQTT、OPC UA等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。
2. 廠級(jí)監(jiān)控中心：集中監(jiān)控與協(xié)同優(yōu)化
數(shù)據(jù)匯聚至廠級(jí)監(jiān)控中心的服務(wù)器，研華的數(shù)據(jù)處理服務(wù)在此層面實(shí)現(xiàn)：
- 全景可視化與集中監(jiān)控：通過高沉浸感的SCADA畫面，全景展示全廠工藝流程圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警列表等，實(shí)現(xiàn)“一屏統(tǒng)覽”。
- 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與歷史分析：利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，長(zhǎng)期存儲(chǔ)海量過程數(shù)據(jù)，為趨勢(shì)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
- 高級(jí)過程控制與優(yōu)化：基于更復(fù)雜的工藝模型（如活性污泥模型ASM），對(duì)多個(gè)關(guān)聯(lián)工藝單元進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化計(jì)算，例如優(yōu)化曝氣與回流策略，在確保水質(zhì)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
- 能效管理與物料平衡：集成水電消耗數(shù)據(jù)、藥劑投加數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面的能效分析與物料衡算，精準(zhǔn)定位能耗與物耗關(guān)鍵點(diǎn)。
3. 云端/集團(tuán)級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)：洞察決策與預(yù)測(cè)性維護(hù)
對(duì)于集團(tuán)化運(yùn)營(yíng)的水務(wù)公司，數(shù)據(jù)可進(jìn)一步上傳至研華WISE-PaaS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)或客戶自有云平臺(tái)，提供更高階的數(shù)據(jù)服務(wù)：
- 多廠數(shù)據(jù)聚合與對(duì)標(biāo)分析：橫向比較不同水廠的運(yùn)行KPI（如噸水電耗、藥劑單耗、達(dá)標(biāo)率），促進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)共享與良性競(jìng)爭(zhēng)。
- 大數(shù)據(jù)分析與AI模型應(yīng)用：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建水質(zhì)預(yù)測(cè)、設(shè)備故障預(yù)測(cè)、工藝參數(shù)優(yōu)化等模型，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的決策轉(zhuǎn)變。
- 預(yù)測(cè)性維護(hù)：分析關(guān)鍵設(shè)備（如水泵、鼓風(fēng)機(jī)）的運(yùn)行振動(dòng)、溫度、電流等數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)其剩余壽命與故障風(fēng)險(xiǎn)，變“計(jì)劃維修”為“按需維修”，大幅降低非計(jì)劃停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)與維護(hù)成本。
- 移動(dòng)應(yīng)用與遠(yuǎn)程運(yùn)維：通過安全的移動(dòng)APP，管理人員可隨時(shí)隨地查看水廠狀態(tài)、處理報(bào)警，專家可進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷與技術(shù)支持。
三、 解決方案的核心價(jià)值
- 高可靠性與可用性：分布式架構(gòu)避免了單點(diǎn)故障，局部問題不影響整體，系統(tǒng)健壯性顯著提升。
- 提升運(yùn)營(yíng)效率與穩(wěn)定性：通過精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)控制與協(xié)同優(yōu)化，保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)提升處理效率。
- 顯著節(jié)能降耗：通過優(yōu)化曝氣、加藥、泵組運(yùn)行等，可實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能（通常可達(dá)10%-20%）和藥劑節(jié)約。
- 降低運(yùn)維成本：預(yù)測(cè)性維護(hù)減少了突發(fā)故障和過度維護(hù)，遠(yuǎn)程運(yùn)維降低了現(xiàn)場(chǎng)人力需求。
- 支撐智慧水務(wù)演進(jìn)：開放的數(shù)據(jù)平臺(tái)和靈活架構(gòu)，為未來接入更高級(jí)的AI應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)集團(tuán)化智慧運(yùn)營(yíng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
研華為污水處理廠打造的分布式數(shù)據(jù)采集與控制解決方案，不僅是一套先進(jìn)的硬件與軟件組合，更是一套貫穿邊緣、廠站與云端的全棧式數(shù)據(jù)處理服務(wù)體系。它將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與行業(yè)知識(shí)深度融合，幫助污水處理廠從自動(dòng)化走向智能化，最終實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色、低碳的智慧化運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，為保護(hù)水環(huán)境、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展城市貢獻(xiàn)關(guān)鍵力量。
