智慧水务项目案例——宁波市城市排水有限公司“智慧排水”管理中心平台项目

1、案例介绍

1.1项目概况

宁波市城市排水有限公司（以下简称“宁波排水公司”），是从事污水处理和环境保护科学技术事业单位，担负着宁波市新建污水项目的融资建设，现有和建成后污水管网、泵站、污水处理厂的运营管理，并担负着污水处理费的收费管理。

宁波排水公司，担负着污水管网、泵站、污水处理厂的运营管理，公司现拥有主干管网约752公里，排水泵站76座，污水日处理能力约达70万吨。

公司于2012年启动“智慧排水”建设，目的是充分利用排水运行管理智能化技术，建立城市排水智能化运行管理系统，实现排水运行管理由人工经验向智能化控制和智慧管理的转变，有效应对宁波排水系统运行管理面临的挑战，提高对城市排水系统的综合管控能力。

经过8年多时间“智慧排水”建设，形成了“智能化生产运行管理平台”基本框架；实现了生产管理信息中心与分中心的互联互通，整合了排水泵站、污水处理厂、排水管网地理信息系统，实现排水运行从信息采集、运行监测与分析、实时调度、信息发布等全过程的信息化管理；实现厂站网一体化调度管理；接入排水相关的降雨、内河水位等相关信息，建立完善的排水在线监测体系；建立示范区排水管网水力学模型，通过水力学模型、在线监测与地理信息的集成，为排水防汛与污水输送处理提供预测预警与调度决策支持。

宁波排水公司智慧排水业务主要分为两个层级：智慧排水生产运行管理中心和智慧排水调度管理分中心。其中智慧排水生产运行管理中心由生产运营部负责，智慧排水生产运行管理分中心则包含七家下属单位：江东北区污水处理厂、南区污水处理厂、新周污水处理厂、镇海北区污水处理厂、管网分公司、泵站分公司以及排水监测分中心。

上海寰景科技自2009年开始参与宁波排水公司地理信息系统建设至今，承担了宁波排水公司“智慧排水”管理中心平台的规划设计与软件开发工作。

1.2建设过程

  （1）2009年排水地理信息系统项目，建立了排水设施空间数据分类标准和空间资源数据管理系统，完成了设施空间数据采集与建库，建立了排水设施地理信息系统，实现了排水设施可视化。

（2）2012年智慧排水一期，解决了污水厂、泵站等不同监控系统设施运行数据采集、集成与应用;建立了包含设施基础信息、生产运行信息、突发事件信息、业务管理信息等内容的排水生产运行综合数据库;建立了排水设施实时调度、生产管理、信息发布、移动采集等应用系统。

（3）2014年智慧排水二期，解决了防汛相关外部数据、管网监测数据、降雨数据、新建厂站设施运行数据的采集、集成与应用；建立了示范区管网水力学离线和在线模型，实现了基于管网空间数据、泵站实时运行数据的水力学仿真模拟计算，为排水系统评估、预测提供支撑；建立了手机移动门户和厂站运行综合信息门户，实现生产信息智慧化服务。

（4）2016年智慧排水顶层设计项目，在以上几项项目实践基础上,对智慧排水进行完整的顶层规划设计，对数据资源中心、智能化应用体系、生产监控数据采集规范等建设做了重点关注，将进一步规范智慧排水建设。

（5）2016年，项目成果“城市排水系统一体化调度管理平台”通过住房和城乡建设部科技发展促进中心组织的科技成果评审，成果达到了国内领先水品。

（6）2019年智慧排水三期，建立统一的数据资源中心；根据信息安全防护二级的要求对原有平台进行了改造；建立了面向不同层级管理人员的信息服务门户，方便KPI考核与管理对标，让信息更好地为管理决策服务；通过提供统一的流程、表单、报表和门户等业务中台管理功能，增强了平台配置扩展能力，方便业务应用的动态调整。

1.3建设成效

1.3．1 经济效益

宁波排水公司智慧排水管理中心平台自2014年下半年开始试运行，2015年正式投入运行，产生的经济效益如下：

（1）合理调度，增加企业收入

宁波市城市排水有限公司下属四个污水处理厂：宁波江东北区污水处理厂（设计规模：10万吨/天）、宁波北区污水处理厂（一期设计规模：10万吨/天）、新周污水处理厂（设计规模16吨/天）、宁波南区污水处理厂（设计规模24万吨/天）。

在传统模式污水厂、泵站独立运行的模式下，下属四座污水处理厂均存在日常处理水量偏低的状况。追其原因：一是宁波市城市排水系统采用市区二级管理，宁波排水公司只管理32米以上，对污水来水情况不清楚；二是泵站和污水处理厂是两个独立的分支单位，由于缺乏一体化共享平台，泵站和污水处理厂是凭经验各自运营，污水排水系统的整体运行效益无法很好地发挥出来。

2015年起，随着智慧排水管理中心平台的投入使用，找到了污水厂水量偏低的原因（江东北厂最为突出），根据来水情况，对污水处理厂与相关泵站、管网进行统一调度之后，日常水量根据实际需要稳定维持在设计值略偏上(见下图)。按宁波现行污水处理费每吨0.8元/吨计算，仅2015年通过该系统调度为企业增加利润553.6万元。

（2）提高效率，精简人员

宁波排水有限公司下属75个泵站，随着智慧排水项目建设，逐步开始实现泵站“远程控制，无人值守”管理模式。除地埋泵站及部分家庭承包制泵站外，共有51座泵站纳入无人值守管理模式范围内。按传统采用“五班三运转”的泵站管理方式，51座泵站共需配备255名操作人员。但目前在统一调度智能管理平台下，仅配备5名中控调度人员，11人巡逻班2班，共计27名操作人员就可实现对51座泵站及其他地埋泵站、家庭承包泵站的日常操作管理。

同时系统上马后，人员精简还体现在污水厂操作管理上。按照《浙江省示范污水处理厂评价标准》，10至40万吨处理量级别污水处理厂每厂应配备45-60人，而宁波市城市排水有限公司下属四座污水处理厂共配备161人（含管理人员），至少减少40名员工的需求。

按照宁波市人均工资7万元/年计算，系统运行后每年企业在人员费用支付上，至少节省1800万元。

1.3.2社会效益

宁波市城市排水有限公司承担着宁波市中心城区的防汛排涝、污水处理等相关政府职能，并承担相应的社会责任。因此，宁波城市排水系统一体化调度智能管理平台的应用具备一定的社会效应

（1）发挥防汛抗台指挥作用，减少财产损失，避免人员伤亡

平台协助宁波城市排水公司在市中心城区范围内做到事前预警，事后管理，通过实时的监测模拟来减少城市内涝所带来的损失，通过有效预警、管控最大限度地减少损失。

（2）合理调度区域内污水处理，为生态城市建设发挥核心作用

2015年平台正式投入运行期间，调度中心根据污水处理厂、泵站、管网运行实时数据对区域内采用厂网一体化运营模式，污水调度更加合理化，在确保污水厂平稳处理的前提下，污水处理量由2014年的20730万吨上升至21422万吨，氨氮减排量由３７１４.３吨上升至４０９９吨。为生态城市建设发挥了进一步的作用。

（3）提高了对城市内涝预警管理能力

通过准确的数据，该系统能快速、准确地模拟、预测积水淹没范围、积退水时间，从而科学指导排水工程调度运行，减轻洪涝积水危害。

（4）推进了排水企业现代化进程

在排水生产运行管理过程中，以信息资源集约化管理与应用为基础，推行以数据为核心的精细化管理理念，推进由经验向知识的智慧化管理转型，推动由单一部门独立运行走向多部门协作运行，完成信息化应用由业务管理向决策支持的进阶，从而支撑公司排水现代化管理模式的建立，推动排水事业的新发展。

2、       产品说明

2．1设计思路

²  实现污水厂与泵站、管网之间联合调度与运行控制

污水厂服务范围内泵站与管网运行数据对污水厂（系统末端）运行有很大的指导作用，因此需要实现污水厂与泵站、管网之间的联合调度，通过制定系统的调度预案，结合监测和预警数据，快速进行调度决策。

²  实现管网的精细化管理

一方面，需要摸清解管网基本情况，分析设计和管理中存在的薄弱环节，为管网监测、管网水力学模型提供基础；另一方面，泵站和污水厂运行都需要管网运行数据，但是目前管网监测基本还没有实施，全面布网管网流量和液位监测将是公司排水生产运行管理业务发展的重点。

²  保障厂站设备安全正常运行

设备正常运行是保障排水系统运行的核心。目前厂站设备管理缺乏运行数据支持，养护、维修、备品备件等管理靠现场巡查与人工判断为主，缺乏预警设置，设备运行存在潜在的风险，同时也给企业成本预算与成本控制带来困难。通过智慧排水，实现设备运行和养护的预警预判，可以最大限度地保证设备的正常运行。

²  将设备监控向管理人员延伸

现有的各个监控系统，基本上供分公司控制中心1-2个值班人员浏览和使用，通过将设备监控功能向管理人员延伸，为分中心的管理人员提供现场监管手段，及时掌握厂站运行情况，对出现的问题第一时间进行管理干预。

²  保证污水厂出水达标

及早快速发现污水厂进水水质、水量的异常，结合应急预案，实现与上游泵站联动，及时调整设备和工艺，有效控制出水水质。通过与环保和排水管理单位信息共享，加强对市政污水管网的监督管理，严控超标废水冲击污水厂。

²  有效开展防台防汛工作

对外实现与防汛防台相关单位的协同管理，对内涝情况进行预测预报；对内实现防汛防台高效的应急调度指挥，有效控制内涝发生，减少内涝损失。

²  把公司打造成排水行业标杆企业

保持公司在“智慧排水”建设方面的行业领先地位，通过“智慧排水”建设推动公司生产运行管理现代化，把公司打造成排水行业标杆企业。

2.  2实现功能

（1）厂站网一体化集中监控

厂站网一体化集中监控系统是一个具有客户/服务器（Client/Server）结构的开放式计算机局域网络，在生产管理中心实现排水系统厂、站、网的一体化监控。中心可接受下属各污水泵站、污水厂、闸站PLC/RTU所收集的运行数据和状态数据，并进行汇总、记录、统计 、显示、报警、打印和上报等处理，操作人员可以监视和维护整个监测系统。分中心可接收来自监测中心的调度策略和控制命令(预留)，向各分站PLC/RTU下载，由各分站的就地控制系统执行。

（2）厂站网一体化调度管理

依托仿真计算模型和人工经验，模拟分析厂站运行预案，优化泵站和污水厂运行，节能降耗，减少溢流；实时整合泵站、污水厂、管网整体运行信息，结合运行预案，为各种不同情况下厂站网联动提供支撑。

（3）在线模拟预报

通过构建内涝模拟预测系统，将仿真模型与实时监测、降雨预报技术相结合，实现内涝的在线预测预报；预报结果包括管道充满度、积水窨井位置、最大积水深度、预案模拟结果和分析。

（4）排水生产运行管理

生产管理系统面向调度中心和分中心两级应用，主要实现基于实时监测数据和化验数据的运行分析和运行报表管理，支持排水运行应急管理与处置，实现调度中心和分中心之间的实时消息传送。

（5）防汛与应急管理

整合在线监测、巡检、城管通和排水热线等信息，实现与外部及内部多部门之间的协同，为防台防汛、突发事件处置和管理提供支撑，提高企业应对排水系统突发事故的管理能力。

（6）水质监测运行管理

基于排水监测分中心定期收集的水质、污泥化验结果，支撑水质监测管理业务，具体包括数据管理、数据查询、数据分析、监测分中心业务审批管理等模块。

（4）排水管理信息服务门户

通过对各类信息的主题整合、挖掘分析，以信息门户的方式，为企业内部生产运行供信息共享服务。通过领导驾驶舱、应急在线、报表中心等各种形式展现排水生产运行相关信息，向企业内部提供面向管理决策的信息服务；根据不同单位、部门和人员的需要，提供排水生产运行信息主动及时的推送服务，实现公司内部、下属单位之间、公司与外部相关单位之间的信息共享与业务协同。

2.  3 技术特色

（1）异构监控系统数据接入技术

实现厂站网的集中监控和统一调度，需要实现分散的厂、站、网监控系统（不同建设时间、不同厂商的控制平台、不同网段）的数据采集、控制命令传输。

项目通过在污水处理厂、泵站运营分公司安装接口推送服务器，解决在VPN网络环境中用OPC跨网段访问有困难的问题；选用OPC协议来获取各个数据源的数据，解决了现有控制平台的不一致性、多样性接入的问题，下可通过PLC网络采集运行数据，上可通过宽带（VPN和SDH方式）传输数据到公司管理中心。

通过推送服务器直接采集和发送输数据，保证了集中监控系统与厂站自身监控系统的隔离，消除了对厂站自身监控系统的影响，同时也保证管理中心对排水系统进行集中监控的实时性。

 （2）开放式在线管网水力学仿真模拟预测技术

项目在国内城市排水行业首次采用了在线仿真模拟技术，采用XML标准的开放数据接口，可动态配置整合气象资料、实测雨量、水位及厂站运行状态等多种数据源数据，动态预测了给定雨量、雨型强度等条件下动态分析模拟排水系统内易积水区域、积水区位置分布、积退水过程等等，为防汛提供事先积水深度、积水信息预警，为汛期突发事件提供实时调度策略支持。

 （3）高效集成的排水设施实时调度平台技术

排水系统一体化调度管理需要动态快速掌握排水设施资产信息、运行状态信息、管理人员、调度方案等多种决策支持信息，高效集成的排水设施实时调度平台技术构建集实时监控、视频监控、地图可视化、数据分析、预报预警、调度管理等功能为一体的运行调度工作平台。

平台实现与SCADA系统联动，实现了与视频监控的系统的联动，通过XML和消息传递等方式，实现了管网水力学模型与应用系统的动态集成，通过及时通讯，实现了中心和分中心调度人员的及时沟通与协作。

平台基于地理空间位置，实现了视频信息、实测信息、报警信息、预报信息与基础信息的整合应用，在统一的指挥调度大屏幕上，为调度人员提供了厂站网一体化的设施实时调度图，避免了调度人员在多个系统之间的切换操作，高效支撑了运行调度人员的监控、管理与决策。

实现系统的配置化管理，方便随时对显示对象、监测指标等进行改变，也方便系统的未来扩展。     

（4）生产数据综合展示与分析挖掘信息门户技术

充分应用生产数据综合展示与分析挖掘信息门户技术，通过搭建生产信息门户（WEB网页和手机网页），以主题空间形式，综合展现排水系统实时运行的相关信息，并为管理人员提供决策依据。采用智能化报表工具，满足基于运行监测数据制作各种生产报表的业务需求；也可以根据需要，进行生产运行数据统计并输出所需要的报表，智能化报表模块还支持数据分析、数据优化和KPI计算功能，为排水系统生产运行数据挖掘分析提供了有效的支持。

3、       上海寰景科技简介

（1）公司概况

上海寰景科技有限公司，专业提供智慧水务综合解决方案的创新型高新技术企业与软件企业。拥有水系统行业领域多个自主知识产权的软件产品和创新成果。

公司充分吸取国际上先进的水系统管理理念，专注于地理信息系统、遥感、全球定位系统、三维仿真、在线监测、水力学模型、风险评估等智能技术在水系统中的综合应用和各系统之间的耦合以及总体集成，在水系统管理领域拥有多个自主知识产权的产品，形成了以自动化监控、地理信息系统、水力学仿真模拟和移动互联为框架的水系统智能化管理的完整解决方案。

公司拥有国内一流的水行业信息化服务的精英团队，多年来为上海、北京、武汉、南宁、宁波、广州、台州、杭州等地的水行业客户提供了大量的信息化咨询与实施服务，积累了丰富的水行业知识和项目实施经验，获得了行业客户的认可与好评。

（2）企业愿景

水行业智能化管理领域一流的服务商

（3）企业使命

让信息发挥价值，助力智慧水务建设优质高效。

（4）企业理念

专业、服务、创新、共赢

（5）资质荣誉

上海市高新技术企业认定单位

上海市双软企业认定单位

2018，参与中国生态城市研究院智慧水务中心组织的《智慧城市排水管线监测技术规范》。

2107年，参与中国生态城市研究院智慧水务中心组织的《中国智慧水务发展白皮书》编写。

2017年，与武汉市市政规划设计院、水务规划设计院、宜水环境科技（上海）有限公司合作，负责制定《武汉市海绵城市评估管控平台数据标准与规范》。

2016年，与宁波市城市排水有限公司共同研制开发的‘城市排水系统一体化调度管理平台”通过住房和城乡建设部科技发展促进中心组织的科技成果评审，成果达到了国内领先水品。

2015年，成为住建部城市科学研究会数字工程技术中心智慧管网学组副理事单位。

2015年，承担国家水专项“城市内涝与雨水综合管控平台-镇江示范”项目软件系统设计与开发。

2014年，“基于三维仿真模拟的城市内涝管控平台”获得上海市科技创新基金资助，并通过验收。

2014年，参与的“余姚市大中型水库水资源监测预警及应急处置管理系统技术研究”项目，获得浙江省科技进步三等奖。

2014年，承担水利部公益项目“上海市防汛在线预警应急指挥系统”软件集成平台设计与开发。

2004-2009年，承担水利部试点项目“上海市水资源实时监控与管理信息系统”设计与开发。

2004年，承担世界银行贷款项目“北京排水集团运营监控与地理信息系统项目”规划与设计。