KNOWLEDGE期刊發表：台灣污廢水處理廠智慧化管理經驗分享

  2024-05-06    環工新知

中華民國環境工程學會．112年11月第一期電子報【台灣污廢水處理廠智慧化管理經驗分享】技術專題文章 瀏覽全文
摘要：污廢水處理廠智慧化管理可強化水資源的保護及保育與調配及利用，以響應政府及社會發展循環經濟與永續水資源的趨勢及策略。基士德於發展智慧水務的過程開發污廢水處理廠智慧化管理程控智聯技術，並應用於A2O 生物處理程序之智能化操控及智慧型管理成果顯著，且有效提升水質處理成效及節能效益。本文除闡述污廢水處理廠智慧化管理程控智聯技術開發過程及經驗外，並分享國內污廢水處理廠佈署智慧化管理技術所存在的問題及解決方案。期藉由本文的經驗分享，帶動智慧水務發展的方向並期待產官學研投入更多的資源為發展智慧水務而努力。
關鍵字：智慧化管理、智慧水務、程控智聯、設備賦能

精選內文
基士德發展污廢水處理系統智慧化管理技術是一個觀念整合、凝聚共識及落實系統分析工程的歷程。...在發展智慧水務服務平台的過程仍有界定自動化(Automation)、智能化(Smart)以及智慧化(Intelligence)的必要。
• 自動化(Automation)：就是去完成人為反覆動作不需用腦思考的重複勞動。污水處理廠的自動化就是確保設備該啟動就必須啟動、該運轉時就必須運轉、該停止時就必須停止，不需要人為的操作起停和調整運轉頻率等。
• 智能化(Smart)：它可以完成幾個人一起完成的事情，比如資料收集、資料查找這樣一些事情；然後對資料進行簡單分析，按照一定規則進行的過濾。污廢水處理廠的智能化著重於確保處理過程中各項操作維護管理作業及工作與程序控制被正確及有效的執行。
• 智慧化(Intelligence)：它是可以進行預測、進行模擬、進行一種洞察及推論，需要長期的訓練才能夠擁有的智慧，這也是我們所謂的ArtificialIntelligence(AI，人工智慧)。污廢水處理廠的智慧化就是要累積長期的操作運轉結果，經AI 特徵擷取及訓練產生解決問題的策略，以提高系統的穩定性及降低管理決策的風險性。

污廢水管理系統智慧化管理
污廢水管理系統智慧化管理均藉由：即時監測(Real-Time Monitoring)、動態控制(Dynamic Control)、智能操作(Smart Operation)及智慧微調(AI Tuning)等4個循環運作機制，使污廢水管理系統中設備的運轉、程序的操控及場域的巡檢能在動態環境中即時、正確、有效地被執行，即所謂的「智能化控制」。智能化控制的結果納入AI 的運算核心產生智慧型推論模型進行診斷、評估及微調或糾偏，讓污廢水管理系統設備的運轉、程序的操控及場域的巡檢能在動態環境中即時回復到“對且好”的運轉狀態及操控範圍，以提高系統的穩定性及降低決策的風險性並符合環保法規要求，此即為所謂的「智慧型控制」，如圖4所示。污廢水管理系統營運管理績效最佳化，包括設備效能最佳化、操作效益最佳化及管理效率最佳化，如圖5 所示。

近年來，基士德於程控智聯策略面上，已陸續開發生物、化學及物理程序之智能化操控模組及智慧型(AI)推論模型，包括：已開發完成並分別應用於A2O、AO 及活性污泥ASP 等生物處理程序；及pH 調整、氧化/還原、混凝沉澱及高級氧化AOPs 等化學處理程序之智慧型操作管理模組。與開發中並可應用於過濾、活性碳吸附、離子交換及UF/RO 膜過濾等物理處理程序之智慧型操作管理模組。此等智能化操控模組及智慧型(AI)推論模型的特點，如圖6 所示。程控智聯智慧化操作對A2O 系統之整體用電量為0.20~0.36 kWh/m3、平均為0.28 kWh/m3，低於原自行操作者之0.41 kWh/m3 及國內水資源回收中心統計之0.38~0.80 kWh/m3，如圖8 所示。




結論
智慧化時代的來臨，智慧水務的推動勢在必行。基士德所開發的污廢水管理系統AIoT 管理平台，係藉由大數據運算機制，提供即時監控、遠程控管、成效評估、水質預測、污染預防及主動告警等功能，可實現水質監測的即時性、準確性及可持續性，並兼顧系統風險預警及精確控制，不僅可提高節能成效並大幅降低異常排放風險，使放流水質更穩定。
智慧水務的未來將走向全面感知、訊息互聯、智慧決策及主動服務的方向。全面感知係運用各種感知技術及智能化設備所組成物聯網佈署於水資源管理系統中，即時對水資源管理系統的生命週期進行量測、監控及分析。各級水資源管理機構亦藉由此物聯網系統掌握水資源管理系統的全貌並提供相關訊息與民眾溝通，達到水資源管理與服務正向協同運作的功能。

同場加映
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