一、行業(yè)背景

隨著城市化進(jìn)程加速與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污水處理廠數(shù)量不斷增加，處理規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)納入排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查的污水處理廠共有14637家，污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力為33466.7萬(wàn)噸/日，運(yùn)行費(fèi)用為1367.9億元。

然而，污水處理行業(yè)的能耗優(yōu)化一直是個(gè)問(wèn)題。在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，降低污水處理廠能耗、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。傳統(tǒng)污水處理廠能耗管理粗放，設(shè)備運(yùn)行缺乏精準(zhǔn)調(diào)控，能源浪費(fèi)現(xiàn)象普遍，急需引入先進(jìn)的能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，提升能源利用效率。

二、需求分析

能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化：污水處理廠設(shè)備眾多，包括水泵、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器等，各設(shè)備能耗情況復(fù)雜。需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各設(shè)備及整體能耗數(shù)據(jù)，以直觀形式呈現(xiàn)，如通過(guò)能耗趨勢(shì)圖、設(shè)備能耗占比餅圖等，方便管理人員快速掌握能耗狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能耗異常設(shè)備或環(huán)節(jié)。

節(jié)能優(yōu)化策略制定：依據(jù)實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)與污水處理工藝特點(diǎn)，制定針對(duì)性節(jié)能策略。例如，根據(jù)污水流量、水質(zhì)變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整水泵、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，避免設(shè)備空轉(zhuǎn)或過(guò)度運(yùn)行。同時(shí)，分析不同季節(jié)、時(shí)段能耗規(guī)律，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行組合，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

故障預(yù)警與能耗關(guān)聯(lián)分析：設(shè)備故障常導(dǎo)致能耗異常增加。需要建立故障預(yù)警機(jī)制，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如溫度、振動(dòng)、電流等，提前預(yù)測(cè)故障發(fā)生。并關(guān)聯(lián)分析故障與能耗數(shù)據(jù)，明確故障對(duì)能耗的影響，為設(shè)備維護(hù)與節(jié)能管理提供依據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)深度分析與決策支持：對(duì)長(zhǎng)期積累的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，分析能耗與污水處理量、水質(zhì)處理效果、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等因素的相關(guān)性。為設(shè)備更新改造、工藝優(yōu)化、運(yùn)營(yíng)管理策略制定提供數(shù)據(jù)支撐，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，降低能耗成本。

多部門協(xié)同與遠(yuǎn)程管理：污水處理廠涉及運(yùn)行、維護(hù)、管理等多個(gè)部門，需實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)共享與協(xié)同工作。同時(shí)，管理人員能夠通過(guò)移動(dòng)端或遠(yuǎn)程終端隨時(shí)隨地查看能耗數(shù)據(jù)、下達(dá)指令，提高管理效率。

三、方案架構(gòu)

感知層：在水泵、鼓風(fēng)機(jī)、電機(jī)、照明設(shè)備等主要耗能設(shè)備上安裝智能電表、水表、熱量表等儀表，并在在設(shè)備關(guān)鍵部位，如電機(jī)軸承、泵體外殼安裝溫度傳感器、振動(dòng)傳感器，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，為故障預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。

采集層：采用工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)采集與通信的中心，可快速采集各類傳感器、儀器儀表、PLC等設(shè)備數(shù)據(jù)。并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣計(jì)算，如數(shù)據(jù)清洗、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密等，并通過(guò)5G/4G/WIFI/以太網(wǎng)等方式對(duì)接到云平臺(tái)或上位機(jī)中。

平臺(tái)層：搭建能耗監(jiān)測(cè)管理云平臺(tái)，形成可視化數(shù)據(jù)界面，以直觀圖形、圖表展示各設(shè)備狀態(tài)及整體能耗情況，方便查詢數(shù)據(jù)變化與報(bào)警信息，從而運(yùn)用數(shù)據(jù)分析進(jìn)行改善升級(jí)，做出科學(xué)合理決策。

四、實(shí)現(xiàn)功能

1、實(shí)時(shí)能耗全景監(jiān)測(cè)：管理人員通過(guò)能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)查看污水處理廠各設(shè)備及整體能耗數(shù)據(jù)，包括電耗、水耗、熱耗等。以動(dòng)態(tài)圖表、組態(tài)模型展示能耗變化趨勢(shì)、設(shè)備能耗占比等信息，如實(shí)時(shí)顯示水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的功率曲線，直觀呈現(xiàn)設(shè)備能耗波動(dòng)情況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)能耗異常點(diǎn)。

2、故障預(yù)警與能耗關(guān)聯(lián)：設(shè)置故障告警規(guī)則，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。當(dāng)設(shè)備溫度、振動(dòng)、電流等參數(shù)超出正常范圍時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出故障預(yù)警信息，并關(guān)聯(lián)分析該故障可能導(dǎo)致的能耗變化。如電機(jī)軸承故障預(yù)警同時(shí)，提示能耗可能增加的幅度，為維修人員提供維修參考，提前預(yù)防能耗異常上升。

3、能耗數(shù)據(jù)深度挖掘：對(duì)長(zhǎng)期積累的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，建立能耗與污水處理量、水質(zhì)處理效果、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等因素的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，找出能耗關(guān)鍵影響因素，為設(shè)備選型、工藝改進(jìn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。如分析發(fā)現(xiàn)特定季節(jié)因水質(zhì)變化導(dǎo)致某工藝段能耗升高，可針對(duì)性優(yōu)化工藝參數(shù)或調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式。

4、多部門協(xié)同與遠(yuǎn)程管理：實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、維護(hù)、管理等部門的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同工作，不同部門人員可根據(jù)權(quán)限查看、處理相關(guān)能耗數(shù)據(jù)與任務(wù)。管理人員通過(guò)移動(dòng)端可隨時(shí)隨地查看能耗報(bào)表、接收?qǐng)?bào)警信息、下達(dá)設(shè)備控制指令，提高管理效率，打破時(shí)間與空間限制。

5、報(bào)表生成與決策支持：系統(tǒng)自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表及年度報(bào)表，涵蓋能耗統(tǒng)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、節(jié)能效果評(píng)估等關(guān)鍵信息。通過(guò)對(duì)報(bào)表數(shù)據(jù)的分析，為企業(yè)制定運(yùn)營(yíng)計(jì)劃、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃、節(jié)能改造方案等提供量化決策支持，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理與可持續(xù)發(fā)展。

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