基于物聯網的分散污水處理設施遠程管理系統示范與推廣應用

陳陽

摘要：物聯網與環保設備的融合能夠實現對生活環境中各種污染源及污染治理各環節關鍵指標的實時監控。據預測，到2020年，世界上物聯網“物物互連”的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30比1，僅僅是在智能感知和能耗優化管理系統方面的市場就有上千億美元。因此“物聯網”被稱為是下一個萬億美元級的信息技術產業。

關鍵詞：蘇州嘉凈環保；分散式污水處理；物聯網；遠程管理；

中圖分類號：C93文獻標識碼： A

蘇州嘉凈環?？萍脊煞萦邢薰镜闹鲗Мa品是應用于村鎮的分散式生活污水處理設施，各類生活污水經過設施處理后達到國家的排放標準，因為村鎮居民點較為分散，設備的應用方式為戶用或小型集中式使用，分布廣而分散，對設備的維護、保養和維修需要較大的人才資源，但是耗費較大的人力卻不能得到高效率、高質量的管理目的，無法及時地發現問題、解決問題，處于純粹的被動管理狀態。為此，公司研發了基于3G無線網絡的物聯網應用的《分散式污水處理設施遠程監管與信息化管理系統》，系統是集污水處理設施信息管理、設備運行狀態管理和運行維護管理為一體化的綜合管理平臺，通過與中科院生態環境研究中心開展產學研合作，在行業內示范并推廣應用。 一、遠程管理系統的目標和任務

旨在開發一套分散式污水處理設施遠程管理系統，在行業內示范并推廣應用，對動力設施和出水水質及時檢測，智能化控制，實現分散污水的集中管理，降低人工維護管理費用，提高裝置的運行穩定性。

本項目的任務主要有以下幾點：

1、完成分散式污水處理設施遠程管理系統的開發。

2、完成全國范圍內的所有分散處理設備的遠程管理系統的改造。

3、完成該系統的常熟、云南滇池示范工程并在行業內推廣應用。

4、申請系統管理平臺軟件的知識產權。

（1）技術和系統方案

公司自主研制開發的DSP系列農村分散污水處理設備主要應用于村鎮居民生活污水的處理，經過設備處理后達標排放，能夠有效解決農村生活污水無序排放的問題，對改善農村水環境起著十分重要的作用。但農村居民點分散，設備安裝地點多為農村居民的房前院后，設備分布分散、區域廣，給設備的運行維護、保養維修等工作提出了較大的難題。在此背景條件下，公司率先在分散污水處理領域引進無線物聯網技術，建成一個有效的平臺來管控設施的狀況，提高對設備的管理效率及服務質量，實現從被動管理到主動管理、經驗管理向科學管理的轉變，公司通過在常熟市建立示范點，通過示范點效應帶動系統推廣。

（2）項目內容

遠程管理系統REMS，是通過3G無線網絡把分散在示范點各地的污水處理設備有效地整合成一個可以實時管控的虛擬局域網絡，可以在后臺數據管理中心試試采集設備的運行狀態、故障信息、故障報警的信息，及時地通知維保人員到達現場，解決問題，并可以實現對污水處理設備進行遠程管理、程序升級、故障排除等功能。

該系統是基于CDMA、GPRS的3G無線網絡進行通訊，借助安裝在分散污水處理設備的通訊設備和后臺數據管理中心，組建了一個非傳統意義的局域網絡，從而實現對設備的運行數據的實時管理。

（3）系統方案

①通訊網絡的選擇：為了解決數據交換的通訊問題，對有線通訊和無線通訊方式進行了多方面的技術認證。采用有線通訊網絡穩定性肯定是最終可靠的，但使用成本很高，采用中國移動GPRS或者中國電信的CDMA網絡是成本較低、穩定性比較可靠的方式，綜合考慮與評估后，我們選擇了GPRS和CDMA網絡作為系統數據交換與通訊的網絡。

②物聯網綜合應用系統的構建：分散式污水處理設施是相當分散了，為了組建一下虛擬的網絡管理平臺，必須采用當前應用比較廣泛的“物聯網”的應用來組建這樣一個管理平臺，完成“污水處理設施和數據管理中心”的數據實時交換。如下圖：

以這樣的邏輯拓撲結構組建應用系統是技術問題解決的重要關鍵點，后續必要解決通訊設備的問題。

③通調設備的技術問題：通訊設備是聯接分散式污水處理設施與后臺數據中心的橋梁，是構建數據通路的重要設備。根據中科院專家的建議，陸續開發出來了TCMK-CDMA、TCMK-GRPS和TCMK-GPRS-XB系統遠程通訊設備，適用于不同類型的分散式污水處理設施，完成通訊與數據交換鏈路的構建，把分散的污水處理設施與數據管理中心集中成了一個虛擬的局域網絡，也就是典型的物聯網的應用。

④雙向控制的管控目標：開發“分散式污水處理設施遠程監管與信息管理系統”之初，把“雙向控制”作為設計的目標，要達到“能采集、能控制”的管控目的。

（4）工程規劃和推廣措施

遠程設備管理系統將作為污水處理設備的配套管理系統，在解決村鎮居民生活污水的環境保護的同時全面推動此系統的安裝，配合對污水處理系統的管理。我們主要針對于行政縣一級的政府來推廣并安裝村鎮居民生活污水的處理設備。在中國，像常熟市政府這樣的縣級政府有二千多個，目前我們的污水處理系統在全國占有較高的市場份額，所以遠程設備管理系統將會得到很好的推廣的應用。目前我公司的污水處理設備市場年增長率在50%以上，所以遠程設備管理系統三年內將會每年50%的增長，進一步帶動村鎮分散污水處理設備信息化管理的進程。

（5）技術保障和系統維護措施

項目研發團隊技術實力強，涉及計算機應用與維護等專業人才，公司也培養了各區域的系統維護管理人員，定期巡檢，為系統正常運行提供技術保障。

二、實施后的商業模式和運營模式

通過標準化來實現差異化競爭，逐步樹立行業專家的品牌形象。公司始終堅持以客戶需求和高品質產品為核心，堅持自主創新，產品具備自主知識產權。

（1）營銷隊伍的組織

在省內，銷售團隊直接由公司總部管理；其他省、市設銷售分部，負責當地業務開拓和市場深化。建立培訓制度、考核管理體系和激勵機制，組織良好營銷隊伍。

（2）營銷網絡的建設

① 區域示范點建設

市場構建以分析區域需求為突破口，在需求迫切區域，建設示范點，利用示范點效應產生區域需求，與該區簽訂采購或工程合同，提供產品和環保服務工程化整體解決方案。

② 政府推動

政府推動是本產品獲取市場重要途徑。政府出臺信息化管理相關政策，通過與政府相關部門溝通，并結合項目產品實際應用的良好反饋情況，擴大推廣區域。項目完成時，針對分散生活污水處理設備遠程管理系統能夠成為標準化建設項目之一。

（3）售后服務

公司建立“總部售后服務部—分部維護部—村級維護點”三級售后服務體系。上級服務部門通過實時監控和調整，結合定期現場巡檢，保證系統穩定運行。

三、項目的示范點、創新點及規?；茝V應用情況

（1）示范點

常熟市污水治理信息與設施運行監管系統

目前與常熟市住建局、中科院生態研究所共同成立項目示范點，組建了基于SqlServer數據庫平臺、JJServer平臺、Applation平臺于一體的數據管理中心與Web應用平臺。通過該平臺，可對常熟全市范圍內各鄉鎮的每臺污水處理設備進行實時有效監控管理、設備管理、運營維護；

●監控管理：通過監控管理模式，我們可以查看到全市范圍內設備運轉的狀態、設備告警信息內容，同時能通過設備歷史告警記錄、狀態對每臺設備進行分析、管理，從數據分析問題判斷故障原因，提高了設備運轉性能。

常熟污水設備布局全景圖

●運營維護：通過運營維護可對車輛管理、工單管理、水質管理、電費管

理、配件管理、巡檢管理等進行綜合分析，可有效對成本進行管控。

運營維護工單界面

●設備管理：通過設備管理建立了健全的參數協議標準，按照標準對相匹配的設備類型進行科學的管控，使得設備信息數據化、信息化、區域化，規范了各項文案資料的錄入與整合。

設備管理界面

目前，常熟污水設備監管系統已覆蓋常熟全境10個鄉鎮68個村莊，結合了信息化管理，在常熟農村分散式污水領域形成了一種新的發展模式，相信可以有效推動當地環境保護信息化管理的建設工作。

常熟污水監控數據統計表

（2）創新點

① 這是一個標準的物聯網的應用，借助于3G無線網絡實現了設備的即時通訊，并對遠程設備進行高效的管理。

遠程設備管理系統的拓樸圖

② 遠程設備管理系統具有良好的擴充性、開放性和兼容性，可以與其它應用系統進行數據交換，可以根據客戶的需求采集數據，開發相匹配的數據管理平臺。

③ 客戶端通訊設備對環境、氣候的要求較低，適應不同的環境工況需求，工業級設備設計標準具有軟高的穩定性和可靠性，確保在不同工況下都穩定、高效地運行并實現遠程數據的交換。

④ 全面兼容中國電信的CDMA無線網絡、中國移動的GPRS無線網絡、中國聯通的TD-WCDMA無線網絡，可能實現無縫對接和兼容，三家運營商可以混用。

⑤ 多種通訊方式可以實時查詢設備的運行狀態信息，通過手機或者能上網的電腦都可以對信息及時做出相應的處理。

⑥ 報表化管理設備的運行信息和故障信息，實現經驗管理向科學管理的轉變、從被動式管理向主動式管理的轉變，極大地提高了維護、保養和維修的效率。

⑦ 對運行數據進行統計、分析，生成相關的趨勢圖，給污水處理設備的運行提供決策數據。

（3）規?；茝V應用情況

目前我公司已經實施了村鎮分散污水處理設備遠程管理系統：

目前系統運行順利，已經把安裝于江蘇、上海、福建、云南的污水處理設備實現遠程管理，將有序地實施和推廣。

四、主要社會、經濟、環境效益及技術風險

（1）經濟效益

目前，項目產品在常熟市、云南滇池完成示范點建設，進入推廣階段，帶動效應在上述地區取得明顯成效。根據市場需求及目前公司的生產能力，我們確定的目標市場是，先蘇南后蘇北，先從經濟比較發達的江、浙、滬及珠江三角洲地區推廣，后進入被納入農村環境連片整治的福建、湖北、湖南、重慶、山東、安徽等示范省，已求得最大收益。

① 投資回收期（年）

投資總額（項目實施3年）預算1200萬元，其中300萬元用于常熟市示范點建設，750萬元用于已銷售安裝產品的遠程監控，150萬元用于企業內信息化研發投入，由于產品特殊性，隨銷售的同時已取得收益，所以，具體項目投資回收期較短，將會在一年內收回。

② 預計年產量，品種、產值、利稅

2013年，預計產量17000套，產值2550萬元，利稅638萬元。

2014年，預計產量22000套，產值3300萬元，利稅829萬元。

2015年，預計產量30000套，產值4500萬元，利稅1122萬元。

（2）社會、環境效益

隨著本項目產品的不斷推廣，將極大的改變我國分散污水處理設備長期以來依靠人工運營，效率低下，信息反饋不及時，分散設備運營維護難控制的局面。本項目從技術性能、結構參數、穩定運行、節省人工、節約能耗、經濟適用、易于產業化等方面綜合考量，產品推廣，將實現分散污水處理設備的運營管理現代化、無人化，對促進環保裝備產業結構調整，推進新農村建設具有十分重要意義。

總結

由于物聯網應用技術發展日新月異，新技術和新標準不斷出現，企業必須通過不斷完善自身技術實力來規避風險。公司具有良好的產學研基礎，通過和與中科院生態中心、環境保護部南京環境科學研究所、西安交通大學、河海大學等高校和科研單位建立了長期友好合作關系，獲得最適合行業發展的技術、產品和人才；同時技術團隊來自國內外一流的相關科研院所和大學，技術方面更加有諸多專家學者領銜。在相關領域的技術研發實力雄厚，能夠及時對用戶的技術特點和需求進行攻關和突破，部分技術內容還具有行業的前瞻性。