北控水務(wù)集團(tuán)是北京控股集團(tuán)有限公司旗下專注于水資源循環(huán)利用和水生態(tài)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的旗艦企業(yè)。北控水務(wù)集產(chǎn)業(yè)投資、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、技術(shù)服務(wù)與資本運(yùn)作為一體，是綜合性、全產(chǎn)業(yè)鏈、領(lǐng)先的專業(yè)化水務(wù)環(huán)境綜合服務(wù)商，業(yè)務(wù)涵蓋市政水、流域水、工業(yè)水、村鎮(zhèn)水、海淡水及環(huán)衛(wèi)固廢、科技服務(wù)、金融服務(wù)、清潔能源等領(lǐng)域。2017年起，集團(tuán)將全面創(chuàng)新提到集團(tuán)戰(zhàn)略層面，在行業(yè)內(nèi)率先踐行智慧化運(yùn)營(yíng)管理理念，通過(guò)將行業(yè)專業(yè)理論經(jīng)驗(yàn)與和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等IT與OT技術(shù)的融合，鏈接水務(wù)行業(yè)的實(shí)際需要導(dǎo)向和技術(shù)領(lǐng)域的可能性，引領(lǐng)開(kāi)發(fā)了包括智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM、數(shù)字雙胞胎、全流程智能控制系統(tǒng)等智慧化的大數(shù)據(jù)解決方案，緊扣水廠關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)智能化、生產(chǎn)過(guò)程智能優(yōu)化控制、建設(shè)水務(wù)行業(yè)智能水廠，建立智能水廠標(biāo)準(zhǔn)體系和信息安全標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)水務(wù)行業(yè)的整體提升與大跨步發(fā)展。

和利時(shí)作為中國(guó)領(lǐng)先的自動(dòng)化解決方案供應(yīng)商，20多年來(lái)始終圍繞工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)制造和企業(yè)運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)，累計(jì)實(shí)施了幾萬(wàn)個(gè)各類工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目，包括流程、離散和運(yùn)營(yíng)等不同類型工業(yè)領(lǐng)域和門類，深刻理解企業(yè)面臨的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，和利時(shí)不斷開(kāi)發(fā)出融合新ICT技術(shù)或順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的產(chǎn)品，今天已經(jīng)基本形成了包括邊緣控制器、邊緣智能控制系統(tǒng)、邊緣網(wǎng)關(guān)、數(shù)字化工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、工業(yè)云為一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（數(shù)字工廠操作系統(tǒng)HolliCube），并基于該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了中藥調(diào)劑設(shè)備云、通用設(shè)備云、智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)、軌道交通綜合運(yùn)維管理平臺(tái)等多個(gè)典型行業(yè)和示范性應(yīng)用。和利時(shí)通過(guò)HolliCube產(chǎn)品、智能制造解決方案和數(shù)字化服務(wù)，助力客戶打破各種自動(dòng)化信息孤島，實(shí)現(xiàn)兩化深度融合和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，引領(lǐng)和滿足市場(chǎng)對(duì)數(shù)字化、智能化的新需求。在此背景下，和利時(shí)與北控水務(wù)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，基于和利時(shí)HolliCube打造了智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)BECloudTM。

一、 項(xiàng)目概況

基于北控水務(wù)在行業(yè)內(nèi)專業(yè)理論經(jīng)驗(yàn)及和利時(shí)HolliCube數(shù)字工廠操作系統(tǒng)，建立智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM，構(gòu)建海量工業(yè)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、匯聚、分析和服務(wù)體系，支持水務(wù)企業(yè)數(shù)字化能力的快速提升，引領(lǐng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展，探索水務(wù)行業(yè)業(yè)務(wù)新模式，形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進(jìn)的水務(wù)行業(yè)服務(wù)新生態(tài)。

1. 項(xiàng)目背景

近年來(lái)，水務(wù)行業(yè)的大跨步發(fā)展給全體從業(yè)者即帶來(lái)了挑戰(zhàn)和機(jī)遇，在十九大上提出開(kāi)啟生態(tài)文明建設(shè)新時(shí)代，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐年提升，社會(huì)關(guān)注度不斷增強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨充分，各業(yè)態(tài)趨向“一張圖”統(tǒng)一管理，業(yè)務(wù)技術(shù)能力提升需要突破，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，企業(yè)發(fā)展與行業(yè)發(fā)展方向一致，行業(yè)實(shí)現(xiàn)與高新技術(shù)創(chuàng)新融合。

水務(wù)行業(yè)的模式轉(zhuǎn)型，需要從數(shù)字化轉(zhuǎn)型入手，專業(yè)、高效、開(kāi)放的行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，容易被行業(yè)普遍接收和使用，助力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)高效可復(fù)制的行業(yè)新模式。

無(wú)論何種平臺(tái)亦或是創(chuàng)新模式，都脫離不開(kāi)業(yè)務(wù)背景。目前大多數(shù)水廠運(yùn)行與管理嚴(yán)重依賴經(jīng)驗(yàn)，該方式調(diào)控粗放，控制精度低，時(shí)效性弱，造成電、藥的大量浪費(fèi)，使水廠運(yùn)行成本居高不下。開(kāi)發(fā)可有效實(shí)現(xiàn)污水廠穩(wěn)定、低碳、高效運(yùn)行的全流程智能控制策略變得日益迫切。然而，智能控制技術(shù)要以大量水廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為依托。目前各地水廠數(shù)據(jù)管理松散，各地區(qū)各水廠各自為戰(zhàn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式各不相同。阻礙了標(biāo)準(zhǔn)智能控制技術(shù)的推廣。水廠數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，嚴(yán)重影響了水廠的現(xiàn)代化管理和生產(chǎn)。解決這一問(wèn)題的根本就在于形成面向水務(wù)行業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析和服務(wù)體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的開(kāi)放式平臺(tái)。

2. 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

北控水務(wù)面向水行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，建設(shè)智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析和服務(wù)體系，支撐水行業(yè)業(yè)務(wù)能力提升、資源配置的開(kāi)放式平臺(tái)，構(gòu)建水務(wù)行業(yè)生態(tài)體系的核心。其本質(zhì)是通過(guò)構(gòu)建精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，建立面向工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集成、訪問(wèn)、分析、管理的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的模型化、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化、復(fù)用化，不斷優(yōu)化研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)管理等資源配置效率，形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進(jìn)的水務(wù)行業(yè)新生態(tài)。

3. 項(xiàng)目目標(biāo)

通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代的互聯(lián)網(wǎng)IT技術(shù)，疊加上北控水務(wù)多年積累的行業(yè)知識(shí)和工藝技術(shù)，以及結(jié)合北控水務(wù)的卓越運(yùn)營(yíng)管理理念，開(kāi)發(fā)出一套面向水務(wù)行業(yè)的智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM，面向北控水務(wù)集團(tuán)的水廠，建立“數(shù)字化”應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營(yíng)體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理能力的深度提升。未來(lái)將運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)從集團(tuán)內(nèi)，推動(dòng)集團(tuán)外，不僅提升集團(tuán)智慧水務(wù)核心競(jìng)爭(zhēng)能力，同時(shí)還賦能給同行企業(yè)，提高整體水務(wù)行業(yè)的運(yùn)營(yíng)水平。

通過(guò)智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM的建設(shè)，能夠在污水處理環(huán)節(jié)快速、全面融入北控水務(wù)在運(yùn)營(yíng)管理上的成熟理念和豐富經(jīng)驗(yàn)，利用人工智能和大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等先進(jìn)技術(shù)，配套建設(shè)、應(yīng)用集智能感知、智能預(yù)警、智能調(diào)度、智能處置和智能服務(wù)等智慧化功能于一體智慧水務(wù)運(yùn)管系統(tǒng)；通過(guò)將水務(wù)機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)科學(xué)相結(jié)合，深入發(fā)掘海量工業(yè)數(shù)據(jù)，揭示傳統(tǒng)技術(shù)方式難以展現(xiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提升整體數(shù)據(jù)分析能力，為有效處理復(fù)雜運(yùn)管問(wèn)題提供新的手段，實(shí)現(xiàn)水廠智能預(yù)測(cè)和決策支持、工藝優(yōu)化、精確控制、無(wú)人值守等功能提供平臺(tái)支撐。

二、項(xiàng)目實(shí)施概況

1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容

（1）系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)在技術(shù)創(chuàng)新上采用了融合邊緣計(jì)算和云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)，包括設(shè)備層、PaaS層和SaaS層和模式層。

圖1  系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

邊緣計(jì)算層在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，通過(guò)大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括通過(guò)各類通信手段接入不同的設(shè)備、系統(tǒng)和產(chǎn)品，采集海量數(shù)據(jù)，以及依托協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的歸一化和邊緣集成；

工業(yè)PaaS層在通用PaaS層之上疊加工業(yè)模型、數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)處理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析、工業(yè)微服務(wù)等創(chuàng)新功能，構(gòu)建可擴(kuò)展的開(kāi)放式云操作系統(tǒng)。工業(yè)PaaS層主要有以下三個(gè)功能：一是提供工業(yè)數(shù)據(jù)管理能力，將數(shù)據(jù)科學(xué)與工業(yè)機(jī)理結(jié)合，幫助水務(wù)企業(yè)構(gòu)建工業(yè)數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘；二是將大量的工業(yè)技術(shù)原理、行業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)工藝、模型工具等規(guī)則化、軟件化、模型化，封裝成為微服務(wù)組件，可重復(fù)使用；三是構(gòu)建應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境，借助微服務(wù)組件和工業(yè)建模和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，幫助用戶快速構(gòu)建定制化的工業(yè)APP。

SaaS層針對(duì)水務(wù)行業(yè)場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)邏輯功能，通過(guò)調(diào)用邊緣層和平臺(tái)層的微服務(wù)，推動(dòng)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和最佳實(shí)踐的模型化、軟件化和再封裝，從而形成滿足不同場(chǎng)景的工業(yè) APP，包括數(shù)字雙胞胎、工藝運(yùn)行仿真、專家診斷服務(wù)、能耗管理優(yōu)化、運(yùn)營(yíng)管理調(diào)優(yōu)與運(yùn)營(yíng)咨詢、生產(chǎn)優(yōu)化和智能控制、設(shè)備大修與預(yù)測(cè)性維護(hù)、全網(wǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析等，從而形成智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM的最終使用價(jià)值。

通過(guò)打造智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM，，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和商業(yè)模式：開(kāi)發(fā)沉淀專業(yè)模型以平臺(tái)服務(wù)的模式開(kāi)放，建立服務(wù)盈利模式，并通過(guò)基于模型開(kāi)發(fā)的專業(yè)APP，建立流量盈利模式；打造開(kāi)發(fā)者社區(qū)，激發(fā)創(chuàng)新活力，部分專業(yè)激勵(lì)算法模型開(kāi)源，吸引行業(yè)開(kāi)發(fā)者共同迭代，提升開(kāi)發(fā)效率；探索數(shù)據(jù)商品化，將運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)脫敏后以平臺(tái)資源模式開(kāi)放。

（2）主要內(nèi)容

? 水務(wù)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建整體規(guī)劃；

? 建立水廠數(shù)據(jù)的統(tǒng)一編碼、標(biāo)識(shí)規(guī)則和元數(shù)據(jù)模型；

? 基于OPC UA構(gòu)建水廠信息模型、各類設(shè)備模型以及工藝模型；

? 分布在全國(guó)各地的污水、供水、水環(huán)境、村鎮(zhèn)污水等數(shù)據(jù)的接入和預(yù)處理；

? 水務(wù)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)IaaS、通用PaaS、工業(yè)PaaS服務(wù)的建立和部署；

? 數(shù)據(jù)清洗和大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的建立和部署；

? 開(kāi)發(fā)面向水務(wù)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的典型APP，包括生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程監(jiān)視、多水廠KPI指標(biāo)分析、綜合運(yùn)營(yíng)管理駕駛艙等工作。

2. 平臺(tái)數(shù)采/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)

圖2  數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)

? 在水廠側(cè)部署智能網(wǎng)關(guān)，支持多品牌PLC協(xié)議接入，設(shè)備接入?yún)f(xié)議可定制開(kāi)發(fā)。

? 智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)4G將數(shù)據(jù)直接傳輸入云。

? 數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中通過(guò)VPN等手段進(jìn)行安全加密。

? 云平臺(tái)端通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持更多廠家智能網(wǎng)關(guān)接入，提供接口開(kāi)發(fā)SDK

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)異構(gòu)性、海量規(guī)模的特點(diǎn)，根據(jù)每種數(shù)據(jù)特性選擇合適的存儲(chǔ)方式，采用數(shù)據(jù)湖技術(shù)(SQL/NoSQL/NewSQL/圖關(guān)系/分布式索引/內(nèi)存數(shù)據(jù)/文件數(shù)據(jù)等)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)方案，滿足了水務(wù)行業(yè)場(chǎng)景下異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)高并發(fā)、高吞吐、低延時(shí)、高可用的數(shù)據(jù)使用要求。

3. 具體應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能和專業(yè)數(shù)據(jù)模型管理，實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控和分析

對(duì)污水處理廠不同種工藝段圖形化展示，可以實(shí)時(shí)展示每種工藝段中設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)和儀表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。提高數(shù)據(jù)反饋時(shí)效性，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)最新的變化情況及時(shí)展示，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)設(shè)備或儀表的告警時(shí)，可實(shí)時(shí)獲取這些告警信息，在第一時(shí)間展示給現(xiàn)場(chǎng)操作人員。

將關(guān)鍵工藝參數(shù)以趨勢(shì)曲線方式展示數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)情況，分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)當(dāng)前及過(guò)去曲線走勢(shì)，可以對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行環(huán)比和同比數(shù)據(jù)分析，通過(guò)分析數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備和儀表運(yùn)行維護(hù)提供數(shù)據(jù)分析支持。

圖4  工藝流程及實(shí)時(shí)監(jiān)控圖

圖5  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析

（2）基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量判別和清洗

判別異常的數(shù)據(jù)通圖形化方式展示，通過(guò)對(duì)異常數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，延長(zhǎng)設(shè)備和儀表使用壽命，降低設(shè)備維護(hù)成本，擇優(yōu)選擇更可靠的品牌產(chǎn)品。在地圖上看到所有污水廠分布以及在線情況，多維度對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全方位剖析數(shù)據(jù)異常統(tǒng)計(jì)情況。

平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)按照各類清洗規(guī)則對(duì)大數(shù)據(jù)的清洗功能，為大數(shù)據(jù)分析、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、開(kāi)發(fā)大數(shù)據(jù)模型等創(chuàng)造數(shù)據(jù)條件。

圖6  生產(chǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量判別與清洗

圖7  生產(chǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量判別統(tǒng)計(jì)分析

（3）基于平臺(tái)，整合數(shù)據(jù)、模型、工具，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)污水廠數(shù)字雙胞胎

作為北控水務(wù)集團(tuán)卓越運(yùn)行“智慧大腦”的核心模塊，數(shù)字雙胞胎其實(shí)質(zhì)是通過(guò)BECloudTM將水廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)與機(jī)理模型、BIM模型進(jìn)行整合開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)物理資產(chǎn)及其運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的數(shù)字全方位透徹可感知的呈現(xiàn)。結(jié)合水廠業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過(guò)建模和數(shù)據(jù)挖掘，將水廠的數(shù)據(jù)分析、水質(zhì)預(yù)測(cè)、生化分析、控制參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、能效分析等進(jìn)行深入剖析和可視化展示，結(jié)合各類工況預(yù)測(cè)、仿真模擬和控制優(yōu)化等功能，為水廠的運(yùn)營(yíng)管理提供全方位的運(yùn)營(yíng)輔助決策，并探索基于云端的實(shí)時(shí)控制，追求實(shí)現(xiàn)極致的高效、穩(wěn)定運(yùn)行和人工的最優(yōu)化利用。數(shù)字雙胞胎將為北控水務(wù)建立起集團(tuán)的卓越運(yùn)營(yíng)模式，提升運(yùn)營(yíng)管理能力提供工具支撐。

2018年4月22日，在第八屆中國(guó)水業(yè)院士論壇上，北控水務(wù)將自主開(kāi)發(fā)的“污水廠數(shù)字雙胞胎”概念版向水行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了發(fā)布，以三維虛擬水廠為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)可視化形式，基于企業(yè)云及IoT、大數(shù)據(jù)的高效數(shù)據(jù)/業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)體系，創(chuàng)新的運(yùn)用在線模擬與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)打造該系統(tǒng)智慧內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，輔助人員決策，引起與會(huì)者濃厚的興趣與強(qiáng)烈反響。

圖8  污水廠數(shù)字雙胞胎

（4）開(kāi)發(fā)全套云化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大集團(tuán)高效數(shù)字化全業(yè)態(tài)管控模式

基于BECloudTM，北控水務(wù)開(kāi)發(fā)部署了污水廠運(yùn)營(yíng)管理成套系統(tǒng)、村鎮(zhèn)污水智慧化管理系統(tǒng)、供水業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理成套系統(tǒng)、水環(huán)境運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)、自控專業(yè)化管控系統(tǒng)等運(yùn)營(yíng)管理全套云化系統(tǒng)，并基于系統(tǒng)的快速應(yīng)用，探索、實(shí)現(xiàn)了廣東數(shù)字化“組團(tuán)式”管理模式、廣西貴港供水“全打通”管理模式、鶴山“六個(gè)一體化”管理模式及秦皇島“廠網(wǎng)一體化”管理模式等行業(yè)先進(jìn)管理理念的試點(diǎn)，并依托BECloudTM，開(kāi)始推進(jìn)各類先進(jìn)管理模式的快速?gòu)?fù)制。

（5）基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，結(jié)合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)解決方案

北控水務(wù)將大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與業(yè)務(wù)理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)污水生化全流程智能控制解決方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)保證厭氧、缺氧、好氧等各工藝段的工藝環(huán)境；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的合理關(guān)聯(lián)，對(duì)水廠進(jìn)水流量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)智能提升控制；開(kāi)發(fā)總磷虛擬儀表，實(shí)現(xiàn)對(duì)生化除磷的精確預(yù)測(cè)和智能加藥控制；基于人工智能及其識(shí)別基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)蟲(chóng)臉識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)活性污泥中的指示性生物進(jìn)行分析判別為工藝人員提供水廠運(yùn)行依據(jù)，為水廠運(yùn)行提供預(yù)判信息。

（6）搭建遠(yuǎn)程協(xié)助平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)維模式

水廠和村污工作人員缺乏專業(yè)技術(shù)能力，難以獨(dú)立開(kāi)展設(shè)備的日常運(yùn)維，如對(duì)專業(yè)設(shè)備維修等，需要專業(yè)人員的遠(yuǎn)程指導(dǎo)和實(shí)時(shí)監(jiān)督。

結(jié)合AR、遠(yuǎn)程協(xié)助和及其識(shí)別等技術(shù)，配合成套輔助工具實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)，針對(duì)水廠、村污、鄉(xiāng)鎮(zhèn)泵站的遠(yuǎn)程維護(hù)和日常巡檢，提供遠(yuǎn)程視頻指導(dǎo)，富媒體雙向推送，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）指導(dǎo)等創(chuàng)新交互。

4. 安全及可靠性

（1）租戶管理安全

平臺(tái)基于OAuth2在應(yīng)用與服務(wù)訪問(wèn)控制安全方面提供用戶統(tǒng)一認(rèn)證與授權(quán)服務(wù)。

（2）漏洞掃描安全

平臺(tái)的鏡像庫(kù)服務(wù)基于Clair技術(shù)提供了鏡像漏洞掃描安全服務(wù)功能，對(duì)平臺(tái)中容器鏡像安全漏洞進(jìn)行掃描，掃描內(nèi)容包括操作系統(tǒng)補(bǔ)丁、常用端口服務(wù)等，可以幫助用戶發(fā)現(xiàn)容器鏡像中的安全漏洞，及時(shí)采取防范措施。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全

平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要包括容器平臺(tái)層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的工業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，均采用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，缺省啟用了多復(fù)本存儲(chǔ)機(jī)制，保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全：

（4）通信傳輸安全

平臺(tái)支持用SSL/TSL等安全傳輸協(xié)議等相關(guān)技術(shù)手段來(lái)保證通信傳輸過(guò)程中的機(jī)密性、完整性和有效性，防止數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中被竊取或篡改，并保證合法用戶對(duì)信息和資源的有效使用。

（5）應(yīng)用與服務(wù)訪問(wèn)安全

平臺(tái)基于OAuth2在應(yīng)用與服務(wù)訪問(wèn)控制安全方面提供用戶統(tǒng)一認(rèn)證與授權(quán)服務(wù)。

（6）反向連接

提供NAT或防火墻應(yīng)用場(chǎng)景下邊云互連的解決方案：在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，處于NAT或防火墻后端的邊緣側(cè)服務(wù)不能暴露于公網(wǎng)或需與外界做單向的安全隔離，這就要求邊緣側(cè)和云端不能采用常規(guī)的互連機(jī)制，平臺(tái)使用反向連接技術(shù)，由邊緣側(cè)向云端主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求，然后服務(wù)端在此通道基礎(chǔ)上構(gòu)建安全連接，從而跨越防火墻或NAT連接障礙，同時(shí)又不降低連接的安全性。

5. 邊云協(xié)同

模型同步：平臺(tái)提供統(tǒng)一的建模工具，對(duì)物理世界的對(duì)象抽象化和數(shù)字化，通過(guò)模型信息下發(fā)機(jī)制，使邊緣側(cè)和云端可共享統(tǒng)一的模型結(jié)構(gòu)。邊緣側(cè)也可根據(jù)物聯(lián)設(shè)備的接入情況，上報(bào)物聯(lián)設(shè)備模型，云端根據(jù)上傳信息自動(dòng)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)例，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)接入的即插即用。

數(shù)據(jù)同步：邊緣側(cè)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)報(bào)警管理、實(shí)時(shí)計(jì)算等功能，其實(shí)時(shí)性、短周期、局部性的特點(diǎn)可更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)智能化決策與執(zhí)行，同時(shí)通過(guò)MQTT、OPC UA、WebAPI等多種協(xié)議或接口方式，將邊緣端的短周期數(shù)據(jù)上報(bào)云端，充分利用云端提供的大數(shù)據(jù)分析與處理能力，將優(yōu)化和分析后的決策數(shù)據(jù)下發(fā)至邊緣側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)邊云的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同。

6. 其他亮點(diǎn)

? 通過(guò)打造集團(tuán)級(jí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)物聯(lián)采集平臺(tái)，支持各水廠多廠家控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，形成數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)給應(yīng)用開(kāi)發(fā)+數(shù)據(jù)挖掘。

? 平臺(tái)提供了一套開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境，提供了通用服務(wù)和工業(yè)服務(wù)，大大提高開(kāi)發(fā)效率。

? 提供統(tǒng)一身份管理和單點(diǎn)登錄，集團(tuán)的用戶、角色、組織機(jī)構(gòu)在平臺(tái)統(tǒng)一維護(hù)。

? 沉淀水行業(yè)設(shè)備模型+工藝模型+工廠模型（可擴(kuò)展、可復(fù)用），支持600家以上不同工藝水廠數(shù)據(jù)上云。

? 通過(guò)建模+可視化應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具+算法編排工具+數(shù)據(jù)質(zhì)量判別及清洗工具，無(wú)需開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，工程人員即可完成應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。

? 提供了機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為水務(wù)集團(tuán)基于行業(yè)大數(shù)據(jù)分析提供支撐。

? 提供一套“數(shù)、用”分離的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。即基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，集成商完成數(shù)據(jù)入云，建模。應(yīng)用開(kāi)發(fā)商使用服務(wù)、工具、基于數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)各類創(chuàng)新應(yīng)用。解決數(shù)據(jù)應(yīng)用都由一個(gè)開(kāi)發(fā)商完成的壁壘。

三、下一步實(shí)施計(jì)劃

1. 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全面采集

未來(lái)集團(tuán)下屬的市政污水廠、村鎮(zhèn)污水廠、再生水廠、供水廠、污水提升泵站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全面收集。

2. 水行業(yè)應(yīng)用推廣

將緊密圍繞智慧水務(wù)開(kāi)發(fā)行業(yè)APP，在完成集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之后，將能力向行業(yè)輸出，為中小型水務(wù)公司提供一體化運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果

1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)

（1） 先進(jìn)性

充分融合機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建數(shù)據(jù)至價(jià)值的高效轉(zhuǎn)化體系，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)在水務(wù)行業(yè)的效能，打造水行業(yè)第一個(gè)行業(yè)云平臺(tái)，聚合水務(wù)行業(yè)IT開(kāi)發(fā)能力，快速形成能夠承接水務(wù)行業(yè)需求的開(kāi)發(fā)生態(tài)，構(gòu)建以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心的生態(tài)聯(lián)動(dòng)體系，打造開(kāi)發(fā)及應(yīng)用為一體化的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)互生共贏，同時(shí)為全面提升水務(wù)行業(yè)運(yùn)營(yíng)管理水平提供各類工具。

? 平臺(tái)針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，提供了特色的工業(yè)服務(wù)，比如模型服務(wù)、時(shí)序服務(wù)，工業(yè)事件服務(wù)；

? 構(gòu)建了邊云協(xié)同的一體化運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)；

? 預(yù)置通用服務(wù)，應(yīng)用使用一鍵訂閱即部署，方便快速完成應(yīng)用開(kāi)發(fā)；

? 預(yù)置機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)的算法/模型及復(fù)用機(jī)制，提高數(shù)據(jù)分析工作效率；

? 可視化建模及應(yīng)用快速開(kāi)發(fā)工具，無(wú)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)也可作創(chuàng)新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。

（2）創(chuàng)新點(diǎn)：

依托北控水務(wù)多年運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)及運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)橫向打造基于數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的1+N管控體系、縱向打造基于智能控制的全流程控制體系，形成水行業(yè)智慧轉(zhuǎn)型頂層框架，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水務(wù)企業(yè)卓越運(yùn)營(yíng)，同時(shí)依托能力輸出及服務(wù)外溢，實(shí)現(xiàn)水務(wù)行業(yè)管理水平的全面提升。

? 開(kāi)發(fā)沉淀專業(yè)模型以平臺(tái)服務(wù)的模式開(kāi)放，建立服務(wù)盈利模式

? 研發(fā)基于模型開(kāi)發(fā)的專業(yè)APP，建立流量盈利模式

? 將水行業(yè)算法模型開(kāi)源，吸引行業(yè)開(kāi)發(fā)者共同迭代，提升開(kāi)發(fā)效率

? 探索數(shù)據(jù)商品化，將運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)脫敏后以平臺(tái)資源模式開(kāi)放

? 不僅給本企業(yè)帶來(lái)運(yùn)營(yíng)管理提升，而且通過(guò)平臺(tái)將行業(yè)工廠模型、數(shù)據(jù)、機(jī)理模型等能力輸出，讓水行業(yè)企業(yè)快速?gòu)?fù)制提升。

2. 實(shí)施效果

通過(guò)智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)BECloudTM的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)的收集；通過(guò)大數(shù)據(jù)分析開(kāi)發(fā)出與項(xiàng)目實(shí)際條件和工況相適應(yīng)的管理模型和機(jī)理模型，建立廠級(jí)數(shù)字雙胞胎和專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)輔助決策和精確控制；應(yīng)用智慧化全業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，建立高效流轉(zhuǎn)的運(yùn)營(yíng)管理體系，實(shí)現(xiàn)一體化、組團(tuán)式管理模式；基于人機(jī)協(xié)同的全方位可靠性配套方案，打造固若金湯的水廠智慧化安全管理模式。

例如廣州東莞數(shù)字化水廠項(xiàng)目啟動(dòng)試運(yùn)行，通過(guò)污水廠全流程的智能管控，區(qū)域中心的集中監(jiān)控，移動(dòng)巡檢的智能管理，運(yùn)維平臺(tái)的信息化管理，實(shí)現(xiàn)以自控系統(tǒng)代替人的工作，曝氣、提升、加藥等重點(diǎn)工藝智能控制，運(yùn)營(yíng)、設(shè)備、設(shè)施、巡檢、維修等流程互聯(lián)互通，打破信息孤島。全廠移動(dòng)化、無(wú)紙化的辦公方式，極大提高一線工作效率的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)總部、大區(qū)及水廠的有效協(xié)同。該案例最終節(jié)省人力30%，綜合運(yùn)營(yíng)成本減少6%。