一、行業背景

隨著城市化進程加速與環保標準日益嚴格，污水處理廠數量不斷增加，處理規模持續擴大。據生態環境部發布數據顯示，全國納入排放源統計調查的污水處理廠共有14637家，污水處理廠設計處理能力為33466.7萬噸/日，運行費用為1367.9億元。

然而，污水處理行業的能耗優化一直是個問題。在“雙碳”目標驅動下，降低污水處理廠能耗、實現綠色可持續發展迫在眉睫。傳統污水處理廠能耗管理粗放，設備運行缺乏精準調控，能源浪費現象普遍，急需引入先進的能耗監測管理系統，提升能源利用效率。

二、需求分析

能耗實時監測與可視化：污水處理廠設備眾多，包括水泵、鼓風機、攪拌器等，各設備能耗情況復雜。需實時監測各設備及整體能耗數據，以直觀形式呈現，如通過能耗趨勢圖、設備能耗占比餅圖等，方便管理人員快速掌握能耗狀況，及時發現能耗異常設備或環節。

節能優化策略制定：依據實時能耗數據與污水處理工藝特點，制定針對性節能策略。例如，根據污水流量、水質變化，動態調整水泵、鼓風機運行頻率，避免設備空轉或過度運行。同時，分析不同季節、時段能耗規律，優化設備運行組合，實現節能運行。

故障預警與能耗關聯分析：設備故障常導致能耗異常增加。需要建立故障預警機制，通過監測設備運行參數，如溫度、振動、電流等，提前預測故障發生。并關聯分析故障與能耗數據，明確故障對能耗的影響，為設備維護與節能管理提供依據。

能耗數據深度分析與決策支持：對長期積累的能耗數據進行深度挖掘，分析能耗與污水處理量、水質處理效果、設備運行時間等因素的相關性。為設備更新改造、工藝優化、運營管理策略制定提供數據支撐，助力企業實現精細化管理，降低能耗成本。

多部門協同與遠程管理：污水處理廠涉及運行、維護、管理等多個部門，需實現能耗數據共享與協同工作。同時，管理人員能夠通過移動端或遠程終端隨時隨地查看能耗數據、下達指令，提高管理效率。

三、方案架構

感知層：在水泵、鼓風機、電機、照明設備等主要耗能設備上安裝智能電表、水表、熱量表等儀表，并在在設備關鍵部位，如電機軸承、泵體外殼安裝溫度傳感器、振動傳感器，監測設備運行狀態參數，為故障預警提供數據支持。

采集層：采用工業智能網關作為數據采集與通信的中心，可快速采集各類傳感器、儀器儀表、PLC等設備數據。并對采集的數據進行邊緣計算，如數據清洗、格式轉換、數據加密等，并通過5G/4G/WIFI/以太網等方式對接到云平臺或上位機中。

平臺層：搭建能耗監測管理云平臺，形成可視化數據界面，以直觀圖形、圖表展示各設備狀態及整體能耗情況，方便查詢數據變化與報警信息，從而運用數據分析進行改善升級，做出科學合理決策。

四、實現功能

1、實時能耗全景監測：管理人員通過能耗監測管理平臺，實時查看污水處理廠各設備及整體能耗數據，包括電耗、水耗、熱耗等。以動態圖表、組態模型展示能耗變化趨勢、設備能耗占比等信息，如實時顯示水泵、鼓風機等設備的功率曲線，直觀呈現設備能耗波動情況，便于及時發現能耗異常點。

2、故障預警與能耗關聯：設置故障告警規則，對設備運行狀態數據進行實時分析。當設備溫度、振動、電流等參數超出正常范圍時，系統立即發出故障預警信息，并關聯分析該故障可能導致的能耗變化。如電機軸承故障預警同時，提示能耗可能增加的幅度，為維修人員提供維修參考，提前預防能耗異常上升。

3、能耗數據深度挖掘：對長期積累的能耗數據進行深度分析，建立能耗與污水處理量、水質處理效果、設備運行時間等因素的數學模型。通過數據分析，找出能耗關鍵影響因素，為設備選型、工藝改進提供數據依據。如分析發現特定季節因水質變化導致某工藝段能耗升高，可針對性優化工藝參數或調整設備運行方式。

4、多部門協同與遠程管理：實現運行、維護、管理等部門的數據共享與協同工作，不同部門人員可根據權限查看、處理相關能耗數據與任務。管理人員通過移動端可隨時隨地查看能耗報表、接收報警信息、下達設備控制指令，提高管理效率，打破時間與空間限制。

5、報表生成與決策支持：系統自動生成日報表、周報表、月報表及年度報表，涵蓋能耗統計、設備運行時間、節能效果評估等關鍵信息。通過對報表數據的分析，為企業制定運營計劃、設備維護計劃、節能改造方案等提供量化決策支持，助力企業實現精細化管理與可持續發展。

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