工业园区供排污一体化智慧水务系统的制作方法

1.本发明属于智慧水务技术，特别涉及一种工业园区供排污一体化智慧水务系统。


背景技术：

2.工业用水量需求巨大，水资源是重要的工业生产资料。目前，工业生产用水普遍存在效率低，用水成本偏高，产值效益不佳等问题。很多城市工业用水浪费严重，平均重复利用率只有30%～40%，管网漏损率达到5%～10%。
3.随着国家对工业信息化、智能化、数字化的转型要求，工业智慧水务系统发展将成为各行业转型升级的重要方向，是提高工业园区水资源利用效率、优化用水成本、减少管网漏损率、优化污水处理流程、保障出水处理系统出水水质的重要手段和方法。
4.所谓的“工业园区供排污一体化智慧水务”是指对工业园区供水系统、排水系统、污废水及回用水处理系统实现有机地结合,对工业园区水务实现智慧化的统一管理。目前人们研究较多的是城市或流域的供、排水管网的智慧水务管理，对工业园区的智慧水务研究较少，即使有研究也仅局限于概念或方案性综述，难以满足工业企业的实际需求。因此，研究一种低成本、可操作性强、节能环保、能够连续运行的工业园区供排污一体化智慧水务系统，以解工业园区水务系统运行中的诸多问题，具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种工业园区供排污一体化智慧水务系统，该系统是将供水系统、排水系统、污废水及回用水处理系统集成在一起进行统一运维管理的一套智慧水务运维管理系统，解决传统工业园区水务管理工作中欠缺完备的智慧管理手段、给水与排水管理脱节、给排水设备运行不合理导致低效率高能耗和高碳排放等问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：工业园区供排污一体化智慧水务系统，包括供水系统、排水系统、污废水及回用水处理系统、数据采集系统、数据传递系统、大数据中心、智能控制平台和智能管理系统；所述数据采集系统安装在工业园区内各给排水建构筑物、设备及管网上，采集各给排水建构筑物、设备及管网的流量、压力、液位、水质、实时图像、设备功率、电压、耗电量等数据上传至大数据中心进行存储分析，并用于后期自动控制和决策；所述数据传递系统与数据采集系统相连接，采用5g、nb-iot网络、局域网和无线网络方式将数据传输到大数据中心；所述大数据中心与数据传递系统相连接；所述智能控制系统与数据传递系统及大数据中心相连接，所述智能控制系统根据数据传递系统传递过来的数据发出指令信号，调节各给排水建构筑物、设备的运行状态，调节阀门的开闭状态或开启度，并根据大数据中心的对比分析不断优化给排水设备运行模式和能源供给方案；所述智能控制系统可根据从水处理设备采集的数据自动调节加药量、曝气量、反冲洗周期、污泥回流量及排泥量等运行参数，从而到达节能及降低碳排放的目的；所述智能管理系统与智能控制系统相连接，智能管理系统包含信息分析处理单元、展示单元、信息传递单元、用户权限管理系统、智慧缴费单元、辅助决策
系统、设备及管网全生命周期管理模块、系统管理模块。所述智能管理系统能够展示各给排水建构筑物、设备及管网的运行状态。当工业园区停水时，所述智能管理系统自动启动纯水制备系统，利用回用水作为源水，通过超滤-反渗透-消毒等深度处理工艺将回用水净化为达到国家标准的生产生活用水，从而替代自来水作为停水时段的临时水源。所述智能管理系统 的管网全生命周期管理模块能够根据管网的压力和流量变化对可能发生管网漏损的部位进行报警，并辅助决策是否关闭漏损处两端的阀门进行管网抢修。
7.所述的数据采集系统包含工业园区供水系统、排水系统、污废水及回用水处理系统、各种设备及管网系统中的水量、水压、液位、水质指标、加药量、设备电压、电流、功率、视频监控、阀门开度等数据的采集。
8.所述的供水系统包含生产生活供水系统、生产生活水箱、消防供水系统、消防水池、纯水系统、循环冷却水系统和各供水设备及管网的给水系统。所述纯水供水系统联合回用水系统由智能管理系统自动控制可以作为工业园区停水时的临时备用水源。根据数据采集系统中安装在各供水系统的远传流量计及远传压力表采集的数据，由智能控制系统自动控制各供水系统中变频供水泵的工况，使其匹配各供水系统的流量、压力需求，从而达到最优的能耗和碳排放。
9.所述的排水系统包含生产废水排水系统、生活污水排水系统、雨水排水系统、纯水排污、循环水排污、潜水排污泵、各类排水管网及检查井。根据数据采集系统中各检查井井盖下方的远传液位计所采集的数据，由大数据中心进行对比分析，可以预警地下管线的堵塞及洪涝灾害发生的时间。排水系统与数据采集系统、大数据中心进行、智能管理系统相连。通过数据采集系统中排水管道内易燃易爆气体探测器可以对易燃易爆气体浓度进行实时监测，当浓度接近爆炸浓度时由智能管理系统进行预警并联动启动管道系统内的事故风机进行强排风。
10.所述的污废水及回用水处理系统包含生产生活污废水处理与回用、雨水收集处理与回用、污泥的收集与处理、加药系统，所述生产生活污废水包括喷涂废水、含油废水、切削液废水、纸浆造纸废水、生活污水，所述污泥包括：各类污废水产生的浮渣和底泥，所述加药系统包含混凝剂、絮凝剂、气体浮选剂、缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、酸、碱和消毒剂等的自动投加设备及管道。根据数据采集系统中水处理系统的各种数据采集仪表采集的数据，由智能控制系统自动控制各种药剂的加药量、曝气系统的曝气量、污泥回流量及污泥排放量、滤池滤料及各种膜处理设备的反冲洗时间等一系列运行参数。
11.所述的数据采集系统包含有智能远传水表、远传压力表、远传流量计、远传液位计、水质在线监测设备、视屏监控、设备运行工况在线监测设备，所述水质在线监测设备包括浊度监测仪、ph计、余氯监测仪、溶解氧分析仪、总磷在线分析仪、总氮在线分析仪、氨氮在线分析仪、cod在线分析仪、电导率测定仪，所述设备运行工况在线监测设备包括设备功率监测仪、设备电压监测仪、设电流量检测仪。以上智能仪器仪表安装在各给排水建构筑物、设备、管网上，并通数据传递系统将采集到的数据传输到大数据中心。
12.所述的大数据中心包含有云存储平台、数据处理模块、策略库和媒体库，所述数据处理模块具备数据筛选功能。所述大数据中心对数据传递系统传递过来的数据进行归类、分析、处理后，将特定的信息传递给能控制系统，作为智能控制系统发出自动控制指令的依据，同时将特定的信息传递给智能管理系统，作为发出预警、智能管理的依据，并不断更新
优化策略库和媒体库，从而为整个智慧水务系统提供优化升级支持。
13.所述的智能控制系统包含故障分析模块、自动控制模块、三维仿真模块，所述三维仿真模块包含供排水管网三维模型、设备运行工况显示模型、污水处理运行工况显示模型等，所有模型均为动态更新, 当系统中的设备或管网发生故障或险情时，可以在三维仿真模块中显示故障或险情的位置及状态信息；所述智能控制系统中的自动控制模块可以自动控制各种药剂的加药量、曝气系统的曝气量、污泥回流量及污泥排放量、滤池滤料及各种膜处理设备的反冲洗时间等一系列运行参数。
14.所述的智能管理系统包括：信息分析处理单元，展示单元，信息传递单元，用户权限管理系统，智慧缴费单元，辅助决策系统，设备及管网全生命周期管理模块，系统管理模块。信息分析处理单元与用数据展示单元电性连接，展示单元与信息传递单元电性连接，信息传递单元分别与用户权限管理系统、大数据中心和成像设备电性连接。所述辅助决策系统包括管网漏损应急单元、调度规划单元、灾害预警单元、应急指挥单元等。
15.本发明的有益效果：通过在大数据和人工智能的环境下对工业园区的供水、排水、纯水、循环水、污废水及回用水处理、加药系统等建设信息化、数字化、智能化的智慧水务管理平台，提高水资源利用效率和复用率，降低管网漏损率，降低单位产品的能耗、水耗、物耗及碳排放，保障污废水及回用水处理系统出水的水质安全，提升水处理效率，从而提高工业园区的水务管理水平和经济效益。
附图说明
16.图1为工业园区供排污一体化智慧水务系统的核心架构图。
17.图2为工业园区供排污一体化智慧水务系统中管网漏损自动关阀检修功能示意图。
18.图中：1-数据采集系统；2-数据传递系统；3-大数据中心；4-智能控制系统；5-智能管理系统；6-远程控制电动阀门；7-远传流量计；8-远传压力表；9-智能管理系统；10-供水管道。
具体实施方式
19.下面结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行详细、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的范围。
20.参阅图1、图2 ，工业园区供排污一体化智慧水务系统，包括工业园区内各给排水建（构）筑物、设备及管网的数据采集系统1、数据传递系统2、大数据中心3、智能控制平台4和智能管理系统5，数据采集系统1安装在工业园区内各给排水建构筑物、设备及管网上，数据采集系统1采集各给排水建构筑物、设备及管网的流量、压力、液位、水质、实时图像、设备功率、电压、耗电量等数据上传至大数据中心3进行存储分析，并用于后期自动控制和决策，数据传递系统2与数据采集系统1相连接，采用5g、nb-iot网络、局域网和无线网络方式将数据传输到大数据中心3，大数据中心3与数据传递系统2相连接，智能控制系统4与数据传递系统2及大数据中心3相连接，智能控制系统4根据数据传递系统2传递过来的数据发出指令
信号，调节各给排水建构筑物、设备的运行状态，调节阀门的开闭状态或开启度，并根据大数据中心的对比分析不断优化给排水设备运行模式和能源供给方案；所述智能控制系统4可根据从水处理设备采集的数据自动调节加药量、曝气量、反冲洗周期、污泥回流量及排泥量等运行参数，从而到达节能及降低碳排放的目的。智能管理系统5与智能控制系统4相连接。智能管理系统(5)包含信息分析处理单元、展示单元、信息传递单元、用户权限管理系统、智慧缴费单元、辅助决策系统、设备及管网全生命周期管理模块、系统管理模块。所述智能管理系统(5)能够展示各给排水建构筑物、设备及管网的运行状态。当工业园区停水时，所述智能管理系统(5)自动启动纯水制备系统，利用回用水作为源水，通过超滤-反渗透-消毒等深度处理工艺将回用水净化为达到国家标准的生产生活用水，从而替代自来水作为停水时段的临时水源。所述智能管理系统(5) 的管网全生命周期管理模块能够根据管网的压力和流量变化对可能发生管网漏损的部位进行报警，并辅助决策是否关闭漏损处两端的阀门进行管网抢修。
21.数据采集系统1包含有智能远传水表、远传压力表、远传流量计、远传液位计、水质在线监测设备、视屏监控、设备运行工况在线监测设备，所述水质在线监测设备包括浊度监测仪、ph计、余氯监测仪、溶解氧分析仪、总磷在线分析仪、总氮在线分析仪、氨氮在线分析仪、cod在线分析仪、电导率测定仪，设备运行工况在线监测设备包括设备功率监测仪、设备电压监测仪、设电流量检测仪。供水系统包括生产生活供水系统、生产生活水箱、消防供水系统、消防水池、纯水供水系统、循环冷却水系统和各供水设备及管网的给水系统。纯水供水系统由智能管理系统5自动控制可以作为工业园区停水时的临时备用水源。根据数据采集系统1中安装在各供水系统的流量及压力采集器采集的数据，由智能控制系统4自动控制各供水系统中变频供水泵的工况，使其匹配各供水系统的流量、压力需求，从而达到最优的能耗和碳排放。
22.排水系统包含生产废水排水系统、生活污水排水系统、雨水排水系统、纯水排污、循环水排污、潜水排污泵、各类排水管网及检查井。根据数据采集系统1中各检查井井盖下方的超声波液位采集器所采集的数据，由大数据中心3进行对比分析，可以预警地下管线的堵塞及洪涝灾害发生的时间。通过数据采集系统1中排水管道内易燃易爆气体探测器可以对易燃易爆气体浓度进行实时监测，当浓度接近爆炸浓度时由智能管理系统(5)进行预警并联动启动管道系统内的事故风机进行强排风。污废水及回用水处理系统包含生产生活污废水处理与回用、雨水收集处理与回用、污泥的收集与处理、加药系统，生产生活污废水包括喷涂废水、含油废水、切削液废水、纸浆造纸废水、生活污水，污泥包括：各类污废水及回用水处理过程中产生的浮渣和底泥，加药系统包含混凝剂、絮凝剂、气体浮选剂、缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、酸、碱和消毒剂等的自动投加设备及管道。根据数据采集系统1中水处理系统的各种数据采集仪表采集的数据，由智能控制系统4自动控制各种药剂的加药量、曝气系统的曝气量、污泥回流量及污泥排放量、滤池滤料及各种膜处理设备的反冲洗时间等一系列运行参数。
23.大数据中心3包含有云存储平台、数据处理模块、策略库及媒体库。数据处理模块具备数据筛选功能，对数据传递系统传递过来的数据进行归类、分析、处理后，将特定的信息传递给能控制系统，作为智能控制系统发出自动控制指令的依据，同时将特定的信息传递给智能管理系统，作为发出预警、智能管理的依据，并不断更新优化策略库和媒体库，从
而为整个智慧水务系统提供优化升级支持。
24.智能控制系统4包含故障分析模块、自动控制模块、三维仿真模块和报警模块。故障分析模块是根据数据采集系统1的数据结合各子系统的正常运行进行计算、判断和分析，对设备工况、管网、工艺流程、流量、压力、液位及水质指标异常的部位做出及时的上报和反应。自动控制模块根据故障分析模块的分析结果及日常管理需求在各类子系统中开展智能控制。三维仿真模块包含供排水管网三维模型、设备运行工况显示模型、污水处理运行工况显示模型等，所有模型均为动态更新。当系统中的设备或管网发生故障或险情时，可以在三维仿真模块中显示故障或险情的位置及状态信息；智能控制系统中的自动控制模块可以自动控制各种药剂的加药量、曝气系统的曝气量、污泥回流量及污泥排放量、滤池滤料及各种膜处理设备的反冲洗时间等一系列运行参数。在供水系统中，采用电动检修阀将供水管网分为若干独立的区域，当某一区域管网压力异常且进出流量异常时，故障分析模块通过大数据对比分析判定该区域发生管网漏损，通过自动控制模块远程关闭该区域电动检修阀减少漏水量，并及时通报各相关方采取应急维修措施。在供水系统中，采用远传液位计，及时发现各类水池水罐液位异常并上报，通过自动控制模块远程开关阀进行处置，采用各类水质检测仪，实时监测各项水质指标并上报，发现水质异常通过报警模块报警，并通过自动控制模块远程处置。当工业园区停水时，智能管理系统5自动启动纯水制备系统，利用回用水作为源水，通过超滤-反渗透-消毒等深度处理工艺将回用水净化为达到国家标准的生产生活用水，从而替代自来水作为停水时段的临时水源。在排水系统中，在管网进出口采用远传流量计采集流量数据，通过大数据对比分析判断管网漏损或堵塞情况并上报，通过自动控制模块下达检修或处置指令；在各排水检查井盖下方设置远传液位计，实时液位监控并上传液位信息，通过大数据对比分析判断管网堵塞或汛情，自动控制模块下达检修指令或自动启动汛期应急雨水提升泵。在污废水及回用水处理系统中，智能控制系统4对于来自于信息传递系统2的各级水质数据计算分析后，及时调整水处理流程中设备和药剂的参数，对于不合格的污废水自动回流再处理，对超标污废水排入事故池，确保水质达标；对于来自于信息传递系统2的过滤设备参数计算分析后，自动切换进行反冲洗；对于来自于信息传递系统2的溶解氧数据计算分析后，自动调节曝气风机的功率从而达到节能降碳的效果；对于来自于信息传递系统2的关于药剂ph、粘度、密度和主要成分等数据进行计算分析，结合加药系统和污水水质的大数据对比分析自动调节化学药剂的加入量；对于来自于信息传递系统2的关于中水用水量进行计算分析，结合大数据中心对历史数据对比分析自动调节进入回用水处理设备的水量，从而节省处理成本降低能耗；在纯水系统中，对于来自于信息传递系统2的纯水电导率进行分析，判断纯水设备运行情况，在可视化展示模块显示膜通量等信息，并提示反冲洗及换膜时间。在循环水系统中，对于来自于信息传递系统2的循环水流量、水温、压力等数据进行分析，通过自动控制模块自动调节变频循环水泵和冷却塔的运行工况，起到节约能耗的作用，根据循环水的电导率自动排污、投加阻垢剂防止循环水管道内壁结垢。智能控制系统4中的报警模块是根据信息传递系统2的数据结合仿真模块对智慧水务系统的各部分进行计算、判断和分析，通过大数据中心3的数据库及策略库的信息进行判断突发事件的位置、类型和性质；智能管理系统5包含信息分析处理单元，展示单元，信息传递单元，用户权限管理系统，智慧缴费单元，辅助决策系统，设备及管网全生命周期管理模块，系统管理模块。信息
分析处理单元与展示单元连接，展示单元与信息传递单元连接，信息传递单元分别与用户权限管理系统、大数据中心3和成像设备电性连接。辅助决策系统包括管网漏损处理单元、调度规划单元、灾害预警单元、应急指挥单元等。设备及管网全生命周期管理模块能够对关键给排水设备如生产生活水箱、生产生活水泵、消防水池、消防水泵、循环水泵、冷却塔、纯水设备、回用水泵、雨水提升泵、水质检测设备、污废水及回用水处理设备、风机、电动阀门、远传仪表、管网等在设计、施工、安装、调试、运行维护和废弃阶段进行全生命周期的管理。