阜阳水环境综合整治项目智慧运维管理实践与探索

一、引言

1.1 研究背景

随着我国经济的快速发展，水环境问题愈发凸显，成为制约可持续发展的重要因素。为改善水环境质量，各地纷纷开展水环境综合整治项目。阜阳作为人口大市，面临着严峻的水环境压力。2017 年，阜阳水环境综合整治项目启动，作为当年全国最大的水环境治理项目之一，承载着改善当地水环境质量、提升居民生活品质的重要使命。

项目的顺利实施不仅依赖于高质量的建设，更离不开科学有效的运维管理。传统的水环境治理项目运维管理模式，存在信息滞后、管理效率低下、运维成本高等问题，难以满足现代水环境治理的需求。在此背景下，借助物联网、大数据等先进技术，构建智慧运维管理系统，成为提升阜阳水环境综合整治项目运维管理水平的必然选择。

1.2 研究目的与意义

本研究旨在全面梳理阜阳水环境综合整治项目智慧运维管理系统的构建与实施过程，总结其成功经验与实践价值。具体而言，通过分析智慧运维管理系统在节约运维成本、提升管理效率等方面的成效，为其他地区水环境治理项目提供可复制、可推广的运维管理模式，推动我国水环境治理行业的技术进步与管理创新，助力实现水环境质量的持续改善。

二、阜阳水环境综合整治项目概况

2.1 项目基本情况

阜阳水环境综合整治项目于 2017 年正式启动，项目覆盖范围广泛，涉及多条河流和湖泊的水环境治理，旨在通过截污纳管、河道清淤、生态修复等一系列工程措施，改善阜阳地区的水环境质量。项目总投资规模巨大，吸引了众多专业的建设和运维团队参与其中。

2.2 项目建设与运维管理的挑战

在项目建设过程中，面临着施工场地分散、地下管线复杂、工程协调难度大等诸多挑战。进入运维期后，传统运维管理模式的弊端逐渐显现。由于项目涉及的设施设备众多，分布范围广，依靠人工巡查和管理，不仅效率低下，而且难以实时掌握设备的运行状态和水质变化情况。同时，人工运维成本高昂，随着时间的推移，运维成本呈逐年上升趋势，给项目的长期稳定运行带来了压力。

传统运维痛点量化：

人工巡查：5 人/天仅能覆盖 20 公里管网，故障发现率 65% ；纸质记录：年均丢失关键数据 15% ；

应急响应：从发现问题到处置平均耗时 48 小时。

三、阜阳项目智慧运维管理系统的构建

3.1 系统搭建思路

自 2017 年 9 月担任阜阳项目公司工程管理部主管以来，便提前筹划运维管理工作。结合项目运维工作的实际需要，提出通过物联网技术打造一体化的阜阳项目智慧运维管理系统平台，实现信息处理智能化、现场工况巡查可视化、设备操控远程化、水质监测自动化、安防智慧化。

信息处理智能化方面，利用大数据分析技术，对采集到的设备运行数据、水质数据等进行实时分析，为运维决策提供科学依据。现场工况巡查可视化通过安装高清摄像头和传感器，实现对项目现场的全方位监控，运维人员可以实时查看现场情况。设备操控远程化使得运维人员无需到现场，即可通过系统对设备进行远程操作和控制。水质监测自动化利用先进的水质监测设备，实时采集水质数据，及时掌握水质变化情况。安防智慧化则通过智能安防系统，对项目现场进行安全监控，保障项目的安全运行。

3.2 系统架构与功能模块

3.2.1 数据采集层

数据采集层是智慧运维管理系统的基础，通过在项目现场安装各类传感器、摄像头、水质监测设备等，实时采集设备运行数据、水质数据、现场图像等信息，并将这些数据传输到数据传输层。例如，在污水处理厂的关键设备上安装振动传感器和温度传感器，实时监测设备的运行状态；在河流和湖泊中安装水质监测设备，实时采集水质数据。

3.2.2 数据传输层

数据传输层负责将数据采集层采集到的数据，通过有线或无线通信网络传输到数据处理层。采用物联网通信技术，如 NB-IoT、LoRa 等，实现数据的高效、稳定传输。同时，对传输的数据进行加密处理，保障数据的安全性。

3.2.3 数据处理层

数据处理层利用大数据分析技术和人工智能算法，对传输过来的数据进行分析和处理。通过数据挖掘和机器学习算法，对设备运行数据进行分析，预测设备的故障发生概率，提前进行维护和保养；对水质数据进行分析，掌握水质变化趋势，及时调整治理措施。

3.2.4 应用层

应用层是智慧运维管理系统的核心，为运维人员提供各类应用功能。包括设备管理、水质监测管理、安防管理、工单管理等模块。设备管理模块可以实现对设备的远程操控、状态监测、故障报警等功能；水质监测管理模块可以实时查看水质数据，生成水质报告；安防管理模块可以对项目现场进行安全监控，及时发现安全隐患；工单管理模块可以实现运维任务的分配、跟踪和反馈。

3.3 关键技术选型与创新

智慧运维管理系统的核心技术选型基于阜阳项目的实际需求，结合行业前沿技术进行定制化开发：

物联网通信技术优化：针对阜阳地区地形复杂、设备分布 r 的特点，采用混合组网模式（NB-IoT+LoRaWAN），在城区高密度区域使用 NB-IoT 保障传输稳定性，在郊区及河道沿线部署 LoRa网关以降低功耗成本。经测试，混合组网使数据传输成功率从 92% 提升至 99.5‰ 。

边缘计算的应用：在污水处理厂等关键节点部署边缘计算设备，实现数据本地预处理。例如，泵站振动数据的异常检测延迟从云端处理的15 秒降低至 ，显著提升故障预警时效性。

机器学习模型训练：基于历史水质数据构建 LSTM 神经网络模型，预测未来 72 小时水质变化趋势。2022 年汛期，该系统提前预警 3 次氨氮浓度波动，为应急调度争取了 48 小时响应窗口。

技术创新创效效能详见表 1，关键技术性能对比。

4.1 系统实施过程

在智慧运维管理系统的实施过程中，首先进行了项目需求调研和分析，明确了系统的功能需求和技术指标。然后，组织专业的技术团队进行系统开发和测试，确保系统的稳定性和可靠性。在系统上线前，对运维人员进行了培训，使其熟悉系统的操作和使用。系统上线后，建立了完善的运维保障机制，及时解决系统运行过程中出现的问题。

4.2 节约运维成本

通过智慧运维管理系统的应用，实现了运维成本的大幅节约。运维期按照实际成本测算，预计可节约运维成本 4287 万元。一方面，设备操控远程化和现场工况巡查可视化，减少了运维人员的现场巡查次数，降低了人工成本。另一方面，通过对设备运行数据的分析和预测，提前进行设备维护和保养，避免了设备故障的发生，降低了设备维修成本。为更直观展现这一变化，绘制表2 如下：

4.3 提升管理效率

智慧运维管理系统的应用，显著提升了项目的管理效率。信息处理智能化和数据实时传输，使得运维人员能够及时掌握项目的运行情况，快速做出决策。工单管理模块的应用，实现了运维任务的自动化分配和跟踪，提高了运维工作的协同性和效率。传统运维模式下故障处理平均耗时较长，智慧运维管理系统启用后，故障响应和处理时间大幅缩短。具体情况可通过图 3 体现：

4.4 保障水质达标

水质监测自动化和数据分析功能，为保障水质达标提供了有力支持。通过实时采集水质数据，并对水质变化趋势进行分析，及时调整治理措施，确保水质稳定达标。例如，在某条河流的水质监测中，发现氨氮指标出现异常上升趋势，通过智慧运维管理系统的分析，确定是由于上游某个排污口的污水排放超标导致的。运维人员及时采取措施，对排污口进行了封堵，并调整了污水处理厂的运行参数，使河流的水质迅速恢复正常。

据 2024 年实测数据：

氨氮超标预警准确率： 91% ；

应急响应速度：＜4 小时；

市民投诉量：同比下降 67‰

五、智慧运维管理模式的推广价值与展望

5.1 推广价值

阜阳水环境综合整治项目智慧运维管理系统的成功实践，为其他地区水环境治理项目提供了宝贵的经验和借鉴。一方面，智慧运维管理模式可以有效降低运维成本，提高管理效率，解决传统运维管理模式存在的问题。另一方面，通过物联网、大数据等先进技术的应用，实现了对项目运行情况的实时监控和精准管理，保障了项目的运行效果和水质达标。其他地区在开展水环境治理项目时，可以结合自身实际情况，借鉴阜阳项目的经验，构建适合本地的智慧运维管理系统。

5.2 未来展望

随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展，智慧运维管理模式将在水环境治理领域得到更广泛的应用。未来，阜阳项目智慧运维管理系统将进一步优化和升级，不断拓展系统的功能和应用场景。例如，通过引入人工智能技术，实现对水质变化的精准预测和智能调控；通过与城市智慧管理平台的对接，实现水环境治理与城市管理的深度融合。同时，加强与科研机构和高校的合作，开展技术创新和人才培养，为智慧运维管理模式的持续发展提供技术支持和人才保障。据悉亳州谯城区已复制电子围栏技术，六安已借鉴工单管理系统。

六、结论

阜阳水环境综合整治项目智慧运维管理系统的构建与实施，是一次成功的实践探索。通过利用物联网、大数据等先进技术，实现了运维管理的智能化、精细化和高效化，在节约运维成本、提升管理效率、保障水质达标等方面取得了显著成效。这一模式具有重要的推广价值，为我国水环境治理项目的运维管理提供了新的思路和方法。未来，随着技术的不断进步和应用的不断深化，智慧运维管理模式将在水环境治理领域发挥更大的作用，助力我国水环境质量的持续改善和生态文明建设的深入推进。

参考文献

阜阳市政府. (2023). 阜阳市城区水系综合整治 PPP 项目实施方案安徽省生态环境厅. (2024). 智慧水务建设技术规范（DB34/T 4567-2024）