污水處理廠智能化管理系統建設技術規范2024-12-27發布2025-01-27實施江蘇省市場監督管理局發布Ⅰ前言 Ⅲ 2規范性引用文件 3術語和定義 4總體原則和要求 5建設程序 6模塊功能 7系統驗收 附錄A（資料性）污水處理廠智能化管理系統應用示例 附錄B（資料性）感知層監測指標及設備配置 附錄C（資料性）污水處理廠智能化管理系統數據接口格式示例 附錄D（資料性）工藝管理功能 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由江蘇省環保產業標準化技術委員會提出、歸口并組織實施。本文件起草單位：南京大學宜興環保研究院、南京大學、江蘇裕隆環保有限公司、江蘇道同環境科技有限公司、江蘇金陵環境股份有限公司、江蘇中盈高科智能信息股份有限公司、江蘇水污染防治裝備技術發展有限公司、中建水務運營有限公司、南京德人慧云軟件系統有限公司。DB32/T4976—20241污水處理廠智能化管理系統建設技術規范本文件規定了污水處理廠智能化管理系統建設的總體原則和要求、建設程序、模塊功能以及系統驗收。本文件適用于城鎮污水處理廠智能化管理系統的整體規劃設計和建設，以及現有城鎮污水處理廠的智能化升級改造。工業廢水、農村生活污水及再生水等污水處理設施可參照執行。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2589綜合能耗計算通則GB/T20271信息安全技術信息系統通用安全技術要求GB/T20273信息安全技術數據庫管理系統安全技術要求GB/T22239信息安全技術網絡安全等級保護基本要求GB/T28827.1信息技術服務運行維護第1部分：通用要求GB/T29263信息技術面向服務的體系架構（SOA）應用的總體技術要求GB/T36622.1智慧城市公共信息與服務支撐平臺第1部分：總體要求GB/T38624.1物聯網網關第1部分：面向感知設備接入的網關技術要求GB/T38848智能工廠過程工業能源管控系統技術要求GB/T40693智能制造工業云服務數據管理通用要求CJ/T252城鎮排水水質水量在線監測系統技術要求HJ212污染物在線監控（監測）系統數據傳輸標準HJ356水污染源在線監測系統（CODCr、NH3?N等）數據有效性判別技術規范HJ729環境信息系統安全技術規范DB32/T2778生態環境監控系統建設規范網絡系統工程DB32/T4681污染源視頻監控系統建設規范DB32/T4346水污染源在線監測設備與數據采集傳輸儀通訊協議技術規范DB32/T4349污染源自動監控系統數據傳輸擴展協議技術規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1污水處理廠智能化管理系統intelligentmanagementsystemofwastewatertreatmentplant在污水處理廠運行管理中，應用大數據、物聯網、人工智能、數字孿生等技術，構建集感知、決策執行2等模塊于一體的高效管理系統。實現系統架構中某一特定目標的硬件、軟件或兩者兼而有之的實體。注：實體分為物理實體和虛擬實體。對污水處理廠的設備資產、數字資產等實物形態和價值形態的資產進行管理。4總體原則和要求4.1系統建設基本流程應包括建設目標確定、架構設計、模塊選擇和集成運行四個部分，流程見圖1。圖1污水處理廠智能化管理系統建設基本流程4.2污水處理廠智能化管理系統架構見圖2,應包含感知層、網絡層、數據層、應用層、安全保障及管理與維護等模塊。——感知層：通過感知設備和傳感器網絡實現對污水處理過程中各類參數的采集與監測。——數據層：各類數據與信息匯集于數據中臺，為上層各類智能應用提供數據支撐。——應用層：在感知層、網絡層、數據層基礎上實現的智能化應用，是各類業務信息匯集處，為政府、企業及社會公眾提供整體的信息化服務。——安全保障：系統穩定運行建設的安全保障措施。——管理與維護：系統長效運行建設的管理與維護機制。3量基礎數據庫空間數據庫監測數據庫業務數據庫業務中臺數據中臺圖2污水處理廠智能化管理系統架構示例圖4.3污水處理廠智能化管理系統建設的應用示例見附錄A。4.4系統應提供良好的數據接口，具有與其他信息系統進行數據交換和共享的能力。4.5應建立系統質量控制機制，通過系統定期功能測評、更新維護、性能評價等方法，實現對污水處理廠智能化管理系統及其服務質量的控制和改進。5.1.1系統建設前，對擬建設對象開展背景信息調查，明確系統建設的應用場景及目標。5.1.3應用場景信息包括業務需求和基礎信息：急和考核管理等；——基礎信息包括污水處理系統的規模和處理工藝、運行/資產/使用用戶情況、設備狀態和自動化水平等。系統可采用面向服務的體系結構(SOA)或組件模式進行設計和實現，并保持系統架構的松耦合。DB32/T4976—202445.3.2應根據系統建設目標，選擇適宜的功能模塊。5.4集成運行5.4.1模塊集成應包括數據層的數據集成、應用層和網絡層的應用集成以及界面集成。5.4.2應統一技術標準、開發與測試環境、數據庫設計規范及接口規范等，進行權限管理。6模塊功能6.1感知層6.1.1感知層的監測指標/參數主要包括進/出水水量、進/出水水質、工藝過程參數、設備參數、環境信6.1.2感知層監測指標及設備配置見附錄B。6.1.3感知層的監測點位及攝像頭部署應符合DB32/T4681的要求。6.1.4感知設備數據采集與傳輸應具備數據采集、處理、存儲和通信的功能，數據有效性應符合HJ356的規定，數據有效傳輸率不小于95%。6.2網絡層6.2.1物聯網網關物聯網網關的技術要求應符合GB/T38624.1的規定。污水處理廠智能化管理系統的數據傳輸應符合HJ212、DB32/T4346和DB32/T4349的規定。應具有協議轉換和數據交換的功能。應實現物聯網網關與感知設備無縫連接，提供原始數據的接收服務。6.2.2傳輸網絡應包括有線網絡或無線網絡，網絡系統工程的建設應符合DB32/T2778的規定。應具有實時通信、定時通信、隨機通信等多種通信方式，并具備數據斷網續傳功能。應根據在線監測數據包大小和傳輸速率選擇相應的通信帶寬。應支持網絡設備的遠程維護。應支持標準環保規約的物聯網設備協議適配，以及消息隊列遙測傳輸協議（MQTT）、受限應用協議（CoAP）、超文本傳輸協議（HTTP）等主流標準規約的物聯網設備協議適配。數據傳輸應具備校驗功能，及時糾正傳輸錯誤的數據包。6.3數據層6.3.1數據接口應建立數據資源目錄，根據使用權限提供統一的接口服務，實現數據共享。物理設備通信接口包括但不限于RS?485、光纖接口、Wi?Fi接口、2G/3G/4G/5G接口和以太網接口。數據接口格式定義包括但不限于：——接口地址，請求的統一資源定位符（URL）地址，一般由域名或互聯網協議地址（IP地址）、端口——功能說明，數據接口功能的簡要描述，見表C.2；5——參數說明，調用數據接口的輸入參數或輸出參數情況，見表C.3；——請求示例，數據接口的請求參數示例；——返回示例，數據接口調用正常或異常的報文主體示例；——接口響應碼說明，數據接口的響應狀態碼，見表C.4。數據接口應支持的數據類型主要包括字符型、整數型、浮點型、布爾型、日期時間型、文件型、對數據接口服務功能類型包括進行身份認證和授權訪問認證接口、獲取數據和信息的查詢接口以及管理用戶和角色權限的權限管理接口等。6.3.2數據庫數據庫應滿足不同應用對數據統一集中管理的要求。數據庫包括基礎數據庫、空間數據庫、監測數據庫、業務數據庫、多媒體數據庫等，其功能要求應符合GB/T36622.1的規定。應具備統一的數據及系統軟件備份與恢復功能。數據庫的擴展應不影響系統的正常運行。6.3.3數據管理數據采集.1采集數據的內容和格式要求應符合HJ212和DB32/T4349的規定。.2采集數據的存儲格式應為常用的格式，如TXT文件、CSV文件等格式，如使用加密文件的專用格式，應公開其格式并提供讀取數據的方法和免費的讀取軟件。.3數據采集應明確來源、內容、范圍及精度要求，并符合以下規定：——數據應適時進行采集，并建立持續更新機制；——應支持數字信號與模擬量信號數據采集；——采集的數據需包含時間標簽。.4支持對物聯網設備數據自定義格式的數據透傳，支持上下行數據傳輸。數據處理.1應支持各基本應用的數據處理及綜合計算，并支持自動采集數據和人工錄入數據的數據處理。.2應通過數據清洗、數據規范化、數據去重等手段，提升數據整合質量。.3應能夠按照時間分類處理連續性數據和過程累加的數據，并支持以下功能：——數據有效性判斷；——特征值計算；——支持各類物聯數據報文的實時解析；——對人工確認后的數據進行保護；——支持手動啟動重新計算，計算內容可配置。數據分析數據分析應匹配智能化管理系統的應用場景及目標需求，功能要求如下：——提供多種數據分析的能力，主要包括描述性分析、診斷性分析、預測性分析、因果性分析；——提供統計分析、機器學習、文本分析、視頻分析等多種分析方法、模型和工具；6——提供可視化表達工具，以圖形、圖像、地圖、動畫等方式，展現數據中存在的關系、特征或趨勢。數據應用.1數據應用應建立數據質量監督和評價體系，并符合以下規定：——實現量化考核；——對數據的創建、利用、變更、銷毀的過程實現質量管控。.2可儲存和管理污水處理廠各類信息，數據種類應滿足應用需求。.3應對全廠生產運行設備及功能建立統一信息模型，模型的體系架構和硬軟件的運行環境應滿足GB/T36622.1和GB/T29263的要求，實現數據的組織管理及應用。.4數據應用應符合GB/T40693的規定。6.4應用層6.4.1監測與巡檢在線監測功能主要包括實時數據監測、監測數據的查詢與分析、感知設備的遠程控制，其要求應符合CJ/T252的規定。應具備在線監測數據的篩選、搜索、分析處理、管理等功能，數據類型主要包括水量數據、水質數據、設備運行數據和數據瀏覽記錄。宜支持虛擬巡檢功能，包括但不限于：——支持單人或多人同時進行全廠巡檢的功能，巡檢時應呈現動態場景下工藝參數的實時讀數；——具備巡檢任務自動推送、智能巡檢表單填寫、自動生成運維日報等功能。應具備智慧安防功能，主要包括視頻監控、門禁管理、周界管理、人員定位、車輛管控。6.4.2工藝管理工藝管理功能主要包括智能加藥、智能曝氣、智能回流、智能反沖洗、智能消毒及智能污泥處理，具體功能見附錄D。在保證污水處理廠安全、達標運行的基礎上，宜選用精度更高的模型與算法優化工藝。宜建立覆蓋工藝流程、工藝參數、工藝決策等關鍵要素的工藝資源庫，通過工藝在線自主優化、數字化工藝仿真等，實現污水處理工藝持續優化。6.4.3設備管理應建立設備管理數據庫，數據庫信息主要包括現場設備型號、廠商信息、性能參數、安裝信息、故障診斷信息、維護信息。應具備實時采集并展示全廠設備信息（如設備運行時長、運行狀態、性能參數等）的功能，以便運維人員根據工藝需求對現場設備進行啟停、變頻、維護等操作。應具備設備運維信息統計分析功能，生成設備運維日志，優化設備維護保養計劃。應具備設備及其控制系統的健康分析功能，根據運行時長、運行狀態、運行故障率、運行效能等數據對設備及其控制系統的健康程度進行分析。6.4.4能耗及藥耗管理能耗及藥耗優化功能主要包括能耗及藥耗的數據監測、能耗及藥耗的數據分析、能耗及藥耗管控。應直觀展示能耗及藥耗成本，能耗及藥耗的優化管理應滿足：7——建設水耗、電耗、藥耗等管控數據庫；——能耗管理應符合GB/T38848和GB/T2589的規定；——借助水平衡計算、資源回收利用、設備停機時間設置、設備組建改進等管理方法，以減少能源及藥品使用。6.4.5碳管理宜具備污水處理廠的碳排放監測與核算、碳目標規劃、碳減排管理、碳達峰預測、碳資產運營、碳足跡管理等碳管理功能。宜建立并定期更新碳管理數據庫，主要包括碳減排技術庫、碳排放因子庫、碳資產信息庫、碳減排措施庫。宜建立污水處理廠碳減排計劃及目標考核體系，具備減排目標在線設定、減排計劃在線備案、減排效果在線評估功能。6.4.6資產管理資產管理功能主要包括資產全生命周期管理、資產智能統計分析以及備品備件管理。應實現資產管理平臺與財務平臺和審批平臺的對接，以保證數據的同步性和統一性。6.4.7預警與應急智能預警.1智能預警主要包括以下功能：——預警狀態信息感知、預警狀態信息智能處理、預警狀態信息智能預測、運行狀態智能預警；——污水處理過程中進水水質變化異常、污水提升過程異常、環境因素變化異常、過程變量變化異常、出水水質變化異常、設備運行狀態異常、控制邏輯變化異常的智能預警。.2應自動生成污水處理系統的預警臺賬，臺賬主要包括預警點位、預警時間、預警狀態及異常情況記錄。應急管理.1應急預案管理功能要求如下：——應包括但不限于預案數字化管理、預案智能調用等功能；——應建立故障預案和應急預案。.2應增加人工干預機制，當自動控制出現故障時，啟用人工干預機制進行手動故障修復，確保污水處理廠智能化管理系統的穩定運行。6.4.8考核管理應根據系統的應用場景及目標，建立動態的績效考核指標體系，科學合理設置各項考核指標權重，績效考核指標主要包括污水處理報表管理、生產管理、質量管理、安全管理、設備管理、人員管理、資產管理、能耗藥耗管理。利用統計分析、模型模擬、綜合比對等方法，智能評估各項考核指標，以圖/報表等形式展示考核結果，并實時生成考核報告。6.5系統安全保障6.5.1系統的安全保障措施主要包括系統安全、網絡安全、物理安全、數據安全：8——系統安全應符合GB/T20271的規定；——網絡安全應符合GB/T22239的規定；——物理安全應符合HJ729的規定；——數據安全應符合GB/T20271、GB/T20273和HJ729的規定。6.5.2應使用安全套接字層（SSL）加密技術實現外部網絡的安全訪問，主要包括數據加密、身份驗證、安全遠程訪問。6.6系統管理與維護6.6.1權限管理應執行用戶管理和訪問授權控制，對用戶進行分級管理和權限分配，并具備用戶訪問和操作的記錄與審查等功能。應設置數據庫管理員口令并進行保密管理，具備口令定期修改提醒功能。應建立用戶信息數據庫，包括姓名、職務、性別、身份證號、聯系方式及權限分配等信息。應記錄用戶的權限變更情況以及系統操作過程。應開展人員業務培訓，制定和落實業務知識定期考核制度，提升工作人員對設備維護和工藝管控的能力。6.6.2運行維護系統在運行維護方面應滿足GB/T28827.1的要求。應建立硬件設備的日常管理維護制度，定期對計算機、輸入設備、輸出設備、數據存貯與備份設備和不間斷電源等硬件設備及網絡系統進行檢查及維護，保證系統的兼容性和開放性。應支持報表管理功能，實現實驗數據、巡檢記錄、藥劑損耗、實驗器具損耗等離線數據的及時錄軟件應進行定期的數據備份，軟件的升級與維護應保證系統和數據的安全。7系統驗收7.1驗收程序主要包括系統測試、系統試運行、正式驗收。7.2系統應根據應用場景及目標需求合理設置試運行測試時間，并形成系統試運行報告。7.3系統經試運行測試合格后，建設方應提交驗收申請書，組織進行正式驗收。7.4系統驗收材料主要包括項目合同書、技術設計書、需求規格說明書、系統試運行報告、驗收報告、系統安裝手冊、系統操作手冊、系統維護手冊、可執行安裝程序和系統源代碼。DB32/T4976—20249（資料性）污水處理廠智能化管理系統應用示例污水處理廠智能化管理系統應用示例見表A.1。表A.1污水處理廠智能化管理系統應用示例系統架構功能模塊儀器和設備應用地點功能感知層污水浮物在線監測儀、化學需氧壓力變送器等進水口、生物曝氣系統、除磷加藥系統、碳源投加實時采集污水水量和水質伴生廢氣/污泥氨氣檢測儀、惡臭在線監測泥濃度儀等生物曝氣系統、除磷加藥系統實時采集伴生廢氣的量、組分和濃度，以及伴生污泥的量和性質設施/工藝參數電流傳感器、轉速測量傳感計、設備能耗監測器等氧化溝/序列間歇式活性污泥法等活性污泥池（污泥回流泵等）實時采集設備電流、頻率、液位等運行狀態、故障報警信息等設備及工藝參數A/O與A2/O等活性污泥氣風機、混合液回流泵等）生物接觸氧化、生物濾池等生物膜法工藝（污水提升泵、曝氣風機等）……環境信息雨量計、溫濕度計、惡臭在線監測儀、噪聲在線監測儀等污水廠全域濃度、噪聲等環境信息人員信息射頻識別（RFID）電子標簽、門禁、電子工牌等中控室采集運維和管理人員基本信息位置信息二維碼標簽、安全帽式定位標簽、工牌式定位標簽等設備/人員實時采集設備、人員位置信息視頻信息攝像頭、存儲設備等污水廠全域實時采集污水處理過程設備、人員視頻信息網絡層有線網絡物聯網關、VPN服務器等污水廠全域數據實時傳輸無線網絡窄帶物聯網（NB?IoT）基站、數采儀、4G/5G網關/路由器等DB32/T4976—2024表A.1污水處理廠智能化管理系統應用示例（續）系統架構功能模塊儀器和設備應用地點功能數據層數據庫數據庫服務器數據中臺建立人員信息數據庫、污水水量/水質數據庫、設備運行狀態數據庫、工藝參數數據庫、電耗數據庫、藥耗數據庫、績效數據庫，實現數據實時存儲數據融合嵌入式服務器、協議轉換設備等數據匯聚、處理與挖掘應用層監測與巡檢數據采集與監視控制（SCA?DA）系統、虛擬巡檢系統、智慧安防系統等業務中臺實時監測全廠的設備參數、工藝參數、環境參數、位置信息等工藝管理智能提升系統、智能加藥系流系統等借助工藝模擬分析軟件，提高污水環節的精準性，節能降耗設備管理設備管理系統護、改造、更新等全生命周期管理能耗及藥耗管理能耗及藥耗監測系統能源消耗及供能、用能設備狀態的動態監控和管理資產管理資產管理系統資產全生命周期管理、資產智能統計分析以及備品備件管理預警與應急智能預警系統、應急管理系統系統狀態的預測預警以及預警信息的智能處理，并及時應對安全生產和環境突發事件考核管理考核管理系統污水廠運營及人員的績效考核系統安全保障物理安全銅芯屏蔽電纜、備用發電機污水廠全域保障設備等安全網絡安全入侵檢測系統數據中臺、業務中臺保障網絡環境安全系統安全—制定數據庫系統安全策略，保障系統運行安全數據安全敏網關利用數據加密算法、數據備份模型、數據恢復算法、數據脫敏算法等保障數據安全系統管理與維護權限管理過濾器、攔截器數據中臺、業務中臺利用多租戶技術，實現用戶身份認運行維護—污水廠全域設備、系統的定期檢修和維護，實現系統長效運行DB32/T4976—2024（資料性）感知層監測指標及設備配置污水處理廠智能化管理系統感知層監測指標及設備配置見表B.1。表B.1感知層監測指標及設備配置感知對象監測指標監測設備配置需求工藝參數進水變量液位液位傳感器●流量流量計●溫度溫度傳感器●pH傳感器●CODCOD傳感器●氨氮氨氮傳感器●總磷傳感器●總氮（TN）總氮傳感器●懸浮物（SS）SS傳感器●濁度濁度傳感器—過程變量液位液位傳感器●流量流量計●溫度溫度傳感器●風管壓力壓力傳感器●pH傳感器●氨氮氨氮傳感器●TP總磷傳感器●TN總氮傳感器●CODCOD傳感器●生化需氧量（BOD）BOD傳感器▲溶氧儀▲氧化還原電位（ORP）ORP傳感器▲SSSS傳感器●濁度濁度傳感器—電導率電導率傳感器▲泥位泥位計▲污泥濃度污泥濃度計▲污泥含水量污泥含水量監測儀▲DB32/T4976—2024表B.1感知層監測指標及設備配置（續）感知對象監測指標監測設備配置需求工藝參數出水變量流量流量計●溫度溫度傳感器●pH傳感器●氨氮氨氮傳感器●TP總磷傳感器●TN總氮傳感器●CODCOD傳感器●BODBOD傳感器▲SSSS傳感器▲濁度濁度傳感器—余氯余氯傳感器▲設備參數超越閥門閥門工作狀態工作狀態監測器▲污水提升泵電流電流傳感器●電機扭矩電機扭矩傳感器●能耗設備能耗監測器●曝氣風機風機轉速轉速測量傳感器●電流電流傳感器●電機扭矩電機扭矩傳感器●能耗設備能耗監測器●攪拌器工作狀態工作狀態監測器●加藥系統藥劑投加量加藥計量系統●運行狀態運行狀態監測器●能耗設備能耗監測器●污泥壓濾機電流電流傳感器●能耗設備能耗監測器●污泥回流泵電流電流傳感器●電機扭矩電機扭矩傳感器●能耗設備能耗監測器●混合液回流泵電流電流傳感器●電機扭矩電機扭矩傳感器●能耗設備能耗監測器●環境信息雨量雨量計●空氣溫度溫度傳感器▲DB32/T4976—2024表B.1感知層監測指標及設備配置（續）感知對象監測指標監測設備配置需求環境信息濕度濕度傳感器▲惡臭氣體惡臭在線監測儀●有毒有害氣體有毒有害氣體探測報警儀●噪聲噪聲在線監測儀▲人員信息考勤RFID電子標簽、門禁、電子工牌等●位置信息定點定位二維碼標簽、安全帽式定位標簽、工牌式定位標簽等●視頻信息視頻/照片高清攝像頭、云臺攝像機等●網絡監控信息傳輸速度網絡監控軟件●通量●注2：除上述表格所列的監測指標，監測內容還包含公安重點監管項目，如易燃易爆、放射性、劇毒等危險物品等。DB32/T4976—2024（資料性）污水處理廠智能化管理系統數據接口格式示例C.1接口地址接口地址通常由請求的URL地址構成，具體包含域名或IP地址、端口號及接口路徑等部分。示例：https：//{域名}：{端口}/api/traceC.2功能說明追溯信息查詢的服務接口。根據請求調用返回某個追溯碼對應的追溯信息。C.3參數說明C.3.1提交方法（Method接收（Get）。C.3.2請求頭（Header見表C.1。參數說明數據類型是否必填描述appKeyString是服務端提供給調用者的憑證，用于標識服務接口調用者的身份timestampDateTime是接口調用時間，采用YYYY?MM?DD的格式轉化為字符串傳輸signatureString是請求簽名，用于驗證此次請求的合法性，由調用者根據實際的輸入參數，并憑密鑰（appSecret）和約定的簽名算法生成的簽名C.3.3請求參數以URL參數格式傳輸，見表C.2。表C.2請求參數表參數名稱數據類型是否必填描述traceCodeString是追溯碼pageInteger否請求數據的當前頁面，用于支持數組數據分頁，默認為第1頁sizeInteger否請求數據的每頁條數，用于支持數組數據分頁，默認為20條C.3.4返回內容類型（Content?Typeapplication/json;charset=utf?8。C.3.5返回數據的參數說明，見表C.3。表C.3返回參數表參數名稱數據類型是否必填描述successBoolean是接口調用結果，True=接口調用成功，False=接口調用失敗codeNumber是接口響應