《智慧水務(wù)技術(shù)與解決方案》由智慧水務(wù)領(lǐng)域的研究者、從業(yè)者共同撰寫。書中從水務(wù)系統(tǒng)發(fā)展演變,總結(jié)當(dāng)前水務(wù)行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn),分析水務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)技術(shù),系統(tǒng)梳理了智慧水務(wù)典型應(yīng)用場(chǎng)景的原理、技術(shù)和設(shè)計(jì)方案,并討論了智慧水務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展前景。智慧水務(wù)研究領(lǐng)域的一個(gè)普遍認(rèn)識(shí)是:傳感器+執(zhí)行器+物聯(lián)網(wǎng)+人工智能=智慧水務(wù)。按照該框架分析智慧水務(wù)的發(fā)展前景:在傳感器層面,水質(zhì)、水量、水壓等指標(biāo)的準(zhǔn)確、快捷、高頻、經(jīng)濟(jì)、無污染監(jiān)測(cè)將是未來的發(fā)展熱點(diǎn),衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙測(cè)及其他非接觸式監(jiān)測(cè)理論與技術(shù)是有可能取得突破的方向;在執(zhí)行器層面,用于進(jìn)水控制、精細(xì)曝氣和精準(zhǔn)投藥的新型可控水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等已經(jīng)上市,但其性能和價(jià)格需要進(jìn)一步優(yōu)化,以便中小型自來水廠和污水處理廠可以承擔(dān)設(shè)備升級(jí)改造的成本;在物聯(lián)網(wǎng)層面,智慧水務(wù)可能融入?yún)^(qū)塊鏈、5G通信等新技術(shù),保障云端與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的通信穩(wěn)定、及時(shí)和安全;在人工智能層面,將深度融合機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型,充分發(fā)揮兩類建模方案的優(yōu)勢(shì),整合兩個(gè)方向下的新技術(shù),構(gòu)建更加完善的水務(wù)系統(tǒng)管理“智慧大腦”,滿足不同工藝類型、不同處理規(guī)模的老廠、擴(kuò)建廠和新建廠等不同情境下的智能管理需求。
近10年來,隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展及在各領(lǐng)域的應(yīng)用,智慧城市快速發(fā)展,智慧交通、智慧水務(wù)等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注和研究。包含智慧水務(wù)在內(nèi)的大多數(shù)“智慧+行業(yè)”的技術(shù)與解決方案的核心目標(biāo)都是:借助信息技術(shù)等手段,將依賴人工經(jīng)驗(yàn)的“灰箱”管理模式升級(jí)為高效、穩(wěn)定、精細(xì)的智能化管理,保障系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,提升管理和服務(wù)水平。
水務(wù)領(lǐng)域從業(yè)者和研究者意識(shí)到了利用人工智能代替人的經(jīng)驗(yàn)對(duì)水務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行管理的價(jià)值和意義,以及智慧水務(wù)在城市與村鎮(zhèn)供水系統(tǒng)管理、集中式污水處理、分散式點(diǎn)源污染治理等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。但由于水務(wù)系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性和時(shí)變性等原因,現(xiàn)狀是,想做的人很多,在做的人不少,重大突破不夠,基本建成者寥寥。所幸的是,智慧城市等相關(guān)政策的支持,供水保障需求與水污染治理的要求,人工智能、大數(shù)據(jù)、SG通信等新技術(shù)的支撐,智慧交通等相對(duì)成熟領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),共同推開了通往未來智慧水務(wù)的大門。在“智慧+”的風(fēng)口中,智慧水務(wù)領(lǐng)域的市場(chǎng)需求、資本規(guī)模及進(jìn)軍隊(duì)伍都日益擴(kuò)大,華為、騰訊、中國(guó)移動(dòng)、萬科等越來越多不同領(lǐng)域的企業(yè)和資本涌入智慧水務(wù)市場(chǎng)。2019年12月,華為技術(shù)有限公司中標(biāo)深圳市智慧水務(wù)一期工程,中標(biāo)價(jià)達(dá)4.45億元,創(chuàng)下近年智慧水務(wù)項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)新高;ヂ(lián)網(wǎng)、通信、房地產(chǎn)等領(lǐng)域巨頭的跨行業(yè)進(jìn)軍,一方面注入了技術(shù)和資本力量,另一方面也發(fā)揮了“鯰魚效應(yīng)”,刺激環(huán)保企業(yè)、水務(wù)公司在智慧水務(wù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新和突破。
本書由智慧水務(wù)領(lǐng)域的研究者、從業(yè)者共同撰寫。書中從水務(wù)系統(tǒng)發(fā)展演變,總結(jié)當(dāng)前水務(wù)行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn),分析水務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)技術(shù),系統(tǒng)梳理了智慧水務(wù)典型應(yīng)用場(chǎng)景的原理、技術(shù)和設(shè)計(jì)方案,并討論了智慧水務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展前景。智慧水務(wù)研究領(lǐng)域的一個(gè)普遍認(rèn)識(shí)是:傳感器+執(zhí)行器+物聯(lián)網(wǎng)+人工智能=智慧水務(wù)。按照該框架分析智慧水務(wù)的發(fā)展前景:在傳感器層面,水質(zhì)、水量、水壓等指標(biāo)的準(zhǔn)確、快捷、高頻、經(jīng)濟(jì)、無污染監(jiān)測(cè)將是未來的發(fā)展熱點(diǎn),衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙測(cè)及其他非接觸式監(jiān)測(cè)理論與技術(shù)是最有可能取得突破的方向;在執(zhí)行器層面,用于進(jìn)水控制、精細(xì)曝氣和精準(zhǔn)投藥的新型可控水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等已經(jīng)上市,但其性能和價(jià)格需要進(jìn)一步優(yōu)化,以便中小型自來水廠和污水處理廠可以承擔(dān)設(shè)備升級(jí)改造的成本;在物聯(lián)網(wǎng)層面,智慧水務(wù)可能融入?yún)^(qū)塊鏈、5G通信等新技術(shù),保障云端與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的通信穩(wěn)定、及時(shí)和安全;在人工智能層面,將深度融合機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型,充分發(fā)揮兩類建模方案的優(yōu)勢(shì),整合兩個(gè)方向下的新技術(shù),構(gòu)建更加完善的水務(wù)系統(tǒng)管理“智慧大腦”,滿足不同工藝類型、不同處理規(guī)模的老廠、擴(kuò)建廠和新建廠等不同情境下的智能管理需求。
本書第2篇和第3篇第10、11章由王建輝博士牽頭撰寫,約11.2萬字;第4篇由齊高相博士牽頭撰寫,約9萬字;第1篇和第3篇第8、9章由郭智威博士牽頭撰寫,約8.5萬字。感謝申渝研究員、高旭教授對(duì)全書內(nèi)容的建議、指導(dǎo)和把關(guān),感謝本課題組陳佳、范興容、周月明、張冰等老師的支持和幫助,感謝本課題組游慶國(guó)、黃冬梅、李超、曾聞茹、萬柯佚等研究生參與資料收集、文獻(xiàn)檢索與整理工作。此外,感謝重慶交通大學(xué)鄭旭煦教授的支持與幫助,感謝重慶中法環(huán)保研發(fā)中心有限公司的鮮吉成、馮東、季久翠等工程師傾囊相助,從水務(wù)行業(yè)從業(yè)者的角度給出了許多寶貴的建議和幫助。
王建輝,博士,2017年畢業(yè)于重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè),重慶交通大學(xué)與重慶市水務(wù)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司聯(lián)合培養(yǎng)博士后,重慶工商大學(xué)國(guó)家智能制造服務(wù)國(guó)際科技合作基地助理研究員,主要研究領(lǐng)域?yàn)樗廴究刂萍夹g(shù)、智能化污水處理技術(shù)等。近年來,主持中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng),重慶市科技局項(xiàng)目/課題2項(xiàng),重慶市教委項(xiàng)目2項(xiàng),重慶工商大學(xué)科研項(xiàng)目3項(xiàng)。申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利20余件,已獲授權(quán)專利5件,已獲登記軟件著作權(quán)2件。在Environmental Pollution、Analytical Methods Environmental Science and Pollution Research等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。
第1篇 水務(wù)系統(tǒng)
1 水務(wù)系統(tǒng)概述
1.1 水務(wù)
1.2 水務(wù)系統(tǒng)
2 水務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
2.1 水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀
2.2 水務(wù)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
3 水務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——智慧水務(wù)
3.1 水務(wù)行業(yè)的發(fā)展對(duì)策
3.2 智慧水務(wù)概述
3.3 智慧水務(wù)相關(guān)技術(shù)
第2篇 智慧供水系統(tǒng)
4 飲用水水源地智能管理解決方案
4.1 我國(guó)飲用水水源地現(xiàn)狀
4.2 水源地管理理論與技術(shù)
4.3 水源地智能管理典型設(shè)計(jì)方案
5 供水處理系統(tǒng)智能控制解決方案
5.1 供水處理
5.2 核心工藝單元自動(dòng)控制
5.3 供水處理系統(tǒng)智能控制典型設(shè)計(jì)方案
6 供水管網(wǎng)系統(tǒng)智能運(yùn)維解決方案
6.1 供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)方法
6.2 供水管網(wǎng)模型
6.3 供水管網(wǎng)智能運(yùn)維技術(shù)
6.4 供水管網(wǎng)智能運(yùn)維典型設(shè)計(jì)方案
7 用戶端智能服務(wù)解決方案
7.1 智能監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)
7.2 智能客戶服務(wù)
7.3 用戶端智能服務(wù)系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)方案
第3篇 智慧污水系統(tǒng)
8 污水水質(zhì)水量預(yù)測(cè)解決方案
8.1 污水水質(zhì)水量預(yù)測(cè)需求
8.2 污水水質(zhì)水量預(yù)測(cè)技術(shù)
8.3 典型設(shè)計(jì)方案
9 污水處理設(shè)施智能運(yùn)行解決方案
9.1 污水處理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀和需求
9.2 設(shè)施智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
9.3 設(shè)施智能調(diào)控技術(shù)與設(shè)備
9.4 污水處理設(shè)施升級(jí)典型設(shè)計(jì)方案
10 污水處理系統(tǒng)智能管理解決方案
10.1 數(shù)據(jù)模型方案
10.2 機(jī)理模型方案
10.3 機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型融合方案
10.4 預(yù)案庫(kù)方案
11 污水處理廠群云管理解決方案
11.1 廠群云管理的需求
11.2 廠群云管理原理和技術(shù)
11.3 廠群云管理平臺(tái)設(shè)計(jì)方案
第4篇 智慧水務(wù)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景
12 智慧供水系統(tǒng)應(yīng)用
12.1 水源地智能綜合管理系統(tǒng)
12.2 水廠智能管理系統(tǒng)
12.3 供水管網(wǎng)智能管理系統(tǒng)
12.4 用戶端智能綜合管理系統(tǒng)
13 智慧污水系統(tǒng)應(yīng)用
13.1 曝氣智能控制系統(tǒng)
13.2 智能綜合管理系統(tǒng)
13.3 農(nóng)村地區(qū)智慧污水系統(tǒng)
14 智慧水務(wù)發(fā)展前景
14.1 發(fā)展中國(guó)特色智慧水務(wù)系統(tǒng)
14.2 與新技術(shù)、新理論結(jié)合
14.3 智慧水務(wù)的前景
參考文獻(xiàn)