随着云计算、物联网、人工智能等技术的发展和在工业、民生等领域的影响不断扩大，自来水生产与供应行业也正面临着重大的技术变革和升级改造的重要机遇。2017年5月，住建部和发改委联合印发《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》，构建覆盖供水全过程，涵盖水量、水质、水压、水设施的信息采集、处理与控制体系。2020年4月，国家发改委提出重点发展“新基建”，即以互联网、大数据、人工智能等技术为核心，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，建设数字化、智能化、融合创新的新型基础设施体系。2021年3月，《“十四五”规划和2035远景目标纲要》发布，提出要分级分类推进新型智慧城市建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。

在智慧城市快速建设和智慧水务迅速发展的大背景下，以智能化控制和信息化业务管理模式为核心的智慧水厂逐步替代自动化水厂成为当前水厂升级发展的新形态、新目标。

问题分析

基于对自来水厂相关行业现有的各项运营管理业务的调研、梳理及分析，对水厂在生产管理、设备维护、水质管理、安全管理等方面存在的问题归纳如下。

1.工艺提升难

现有的水厂工艺运行监管及控制手段多以人工方式为主，缺乏对实时运行数据的采集和分析挖掘措施，难以及时准确发现工艺运行过程中存在的问题，不利于开展水处理工艺提升优化工作。

2.设备维护难

由于设备冗余度不足，导致水处理工艺运行的稳定性较差，当某一工序出现故障需要维修时，易引发净水处理流程中断或终端水质不达标等事故。传统的设备巡检、点检工作开展方式受供水任务制约，不能随时停机检修和养护，设备故障隐患发现及排除效率较低。

3.水质保障难

由于缺乏对水质数据的全面性、全流程、深层次的管理及分析挖掘手段，对水质数据的利用程度不足，不能为现有的出厂水质管控措施的调整优化提供足够的数据支撑。对于突发的各类水质污染事故，难以在理想的时间内进行响应和处置。

4.安全管理难

在制水生产过程中仅考虑安全事故发生后的应急处置，缺乏针对运行安全的全面性实时监测手段，例如对设备安全隐患监测、危化品泄漏检测等，未建立起有效的安全事故预防机制，对制水生产的安全保障能力不足。

5.能耗难降低

只依靠人工经验制定送水水泵的组合运行方案，往往使得水泵的实际运行工况不处于性能曲线的高效区间，导致水泵电能消耗量偏高。由于缺乏可靠的数据支撑，对于搅拌机、反冲洗装置、臭氧发生器等设备的启停控制策略的节能优化很难达到理想的效果，导致制水单位电耗居高不下。

6.决策难支撑

现有的水厂各系统的数据处理方式以简单的汇总统计为主，缺乏深度的处理分析，且由于生产运行、水质化验、资产管理等各板块的数据存在信息壁垒，难以开展数据联动分析，不能为水厂运营决策提供可靠、精准、全面的信息支撑。

解决方案

熊猫智慧水厂解决方案综合运用物联网、大数据、人工智能等技术手段，围绕制水生产、运营管理、水质管理、安全保障、决策支撑五大板块构建智慧水厂，有效解决水厂在生产管理、设备维护、水质管理、安全管理等方面存在的问题，实现水厂高效集约、安全可靠、绿色低碳的运营管理目标。

1.智慧生产管理

在水厂自动化控制系统的基础上，引入水平衡调度模型和水处理工艺智能控制模型，保障水厂水量进出平衡、稳定供应，实现工艺流程基于多维参量变化自动调节优化，稳定保持高效低耗运行状态，减少人员干预，并能提升对水质水量负荷变化的适应能力。在达到既定水质、水量目标的前提下，降低能耗、药耗及人工成本，践行绿色工艺、高质低耗制水生产理念。

2.智慧运营管理

通过建立水力水质数据实时监测、分析及预警报警体系，实现全方位、多维度水处理工艺运行远程监管。借助工单系统，快速上报运行异常问题，高效派发和统一管理设备、工艺巡检维护工单。利用可视化图表，分析制水产量、能耗、药耗等数据指标，精准量化评估运营管理成效。同时，汇总整合人员办公事务信息，建立个人工作平台，提升水厂人员开展日常运营管理工作的效率。

中央监控平台。

水处理工艺监管。

3.智慧水质管理

汇聚、整合、分析水厂进出水与工艺流程中间环节水质监测数据及化验数据，及时发现水质异常问题。针对突发水质事故，基于水质事故应急预案，依托现场自控系统迅速对当前工序进行调整，并结合报警及工单系统，通知相关人员进一步处理解决，提升水质事故应急处置水平，保障水质安全。

4.智慧安全管理

聚焦水厂安全生产工作，基于水处理过程设备实时工况及现场视频数据，分析诊断安全生产隐患。对危化品实行“申购、出入库、使用、存储、废弃”一体化线上管理模式，实时监测危化气体泄漏情况。集中管理日常安全检查及隐患整改相关资料、工单，通过数据统计分析成果，评估、优化现有的安全管理措施，增强制水生产安全保障能力。

同时，融合水厂安防系统数据，集中监管人员进出信息、非法闯入告警信息、水厂各区域现场视频画面，及时发现并消除安全隐患，保障水厂生产活动、资产及人员安全。

水厂安全管理。

5.智慧决策支持

打通各业务系统信息壁垒，基于多源数据指标、关联性分析图表精准、客观、全面反映水厂生产、物料、巡检、营收等相关业务板块的运行现状，为科学决策提供数据支撑。

同时，通过水厂数字孪生环境，利用多方案仿真模拟迭代手段，验证并优化策略效能，降低试错成本，提高决策水平。

水厂运营现状分析图表。

（上海熊猫集团）