4.0智慧园区
为了提升由青岛海西福龙集团投资建设的表面精饰产业园区的运营、管理和服务的智慧化水平，引入了由浙江海拓环境技术有限公司、杭州海知慧环境科技有限公司设计和开发的智慧工业园区平台。该平台运用物联网、互联网、云计算、大数据和人工智能等技术感知、监测、分析、控制、整合园区各个关键环节，充分降低园区运营成本，提高工业园区工作效率，提升园区创新性、服务、管理和数据利用能力。重点实现智慧管网、智慧环境、设备管理、实验室管理、能源管理、收费管理、ERP、园区企业运营分析等子系统，为园区管理者及入驻企业提供创新服务，增强园区的综合竞争力和辐射带动力。
二、智慧工业园区平台架构
智慧工业园区平台以“一个门户、一个计算平台、两个中心、N个应用”的架构为园区管理提供完整的信息化支撑，如图1所示。
一个门户即一个门户网站。其作用是在该门户网站实现对内外信息的发布、宣传展示、信息交流和服务体系介绍等功能，从而提高园区的宣传力度，有助于招商引资。门户也是所有系统的入口。
一个计算平台即一个云计算平台。云计算平台提供内网云盘存储服务、大容量高网速的文件网络存储服务，并在相关云服务器部署应用程序、数据接收程序、数据库软件、安全性备份等应用服务，提供数据通信服务与技术支持。
两个中心即数据中心和运行监控中心。其中数据中心为园区的数据仓库，实现园区各业务系统之间公共数据的共享交换服务，为园区各类智慧应用提供基于公共数据库的数据服务、基于数据挖掘的决策支持服务等，提供分布式的海量数据存储和数据服务平台，实现数据存储、业务数据库、数据服务接口配置等功能，并提供平台本身的运维和监控能力。运营监控中心，是园区智慧环境平台的指挥中心，展示整个园区所有互联互通设备及监测点的数据，包括运营监控、园区电子沙盘、呼叫中心、视频监控系统，如图2所示。
N个应用包括智慧水务系统、智慧废气系统、智慧管网系统、智慧危废/固废系统、能源管理系统、收费系统、设备管理系统、实验室系统、数据分析系统等应用系统，如3图所示。
图1 智慧工业园区平台架构
图2 智慧工业园区平台运行监控中心
图3 智慧工业园区平台主要应用系统
三、青岛智慧园区主要建设内容
3.1 智慧水务系统
1）通过OPC通信协议接口与污水处理厂自控系统实现互联互通，可直接显示废水处理厂各自控界面数据及设备状态、设备详细，实现进水量、电费、产泥量、药剂用量等主要数据收集，进行成本分析、药耗分析、达标率分析。
2）实现园区废水系统从车间收集至达标排放的全过程管理，通过智慧管网子系统对废水管网数据、结合废水处理站集水井的特征因子的实时在线检测达到实时监管园区废水水量和水质的变化趋势，实现定性分析。
3）通过实验室系统的数据共享作为定量分析，通过策略修正定性分析的结果，来指导废水站自动控制系统加药参数的设定，为废水达标处理提供准确、有效的数据支持。
4.）应用人工智能技术实现污水处理过程的智能化控制、运营管理的智慧化、数据服务的智慧化和智能辅助决策。
3.2 智慧管网系统
1）多维数据集成：过程检测数据、视频、地理数据、管理数据、工程设计数据等的集成。
2）覆盖园区的管网系统，废水管网、蒸气管网、供水管网。对各管网系统状态及数据信息进行处理后综合性展示，对园区的管网系统进行GIS信息定位，在各关键节点及用户终端安装计量检测。
3.3 智慧废气系统
1）展示园区废气设施的健康状态，对园区内所有废气处理设施、自动加药系统状态及数据信息进行处理后综合性展示，对废气处理设施的运行情况和效果建立模型，形成评价体系。
2）对废气处理设施进行加药提醒、废气启停异常提醒、运行工况异常提醒、维修、保养、巡检提醒等，从而实现处理过程的智慧化管理。
3.4 危化品/危废管理系统
根据环评等资料整理能源平衡清单，并与企业进行确认，建立生产装置能源平衡清单，在记录日常危化品用量消耗的基础上结合固废（危废）处置单位进行合理性分析和优化溯源分析，使得分析结果更加精准可靠，防止企业违法处置或偷排乱排。
3.5 能源管理系统
1）展示园区总变工作状态及内部电网和各用电企业的总配电柜工作状态，显示配电柜实时负载、总变站实时负载、功率因素及相关数据，电网能耗损失，各用电单元波动率实时排序表。
2）实现能耗动态监控，实时掌握能耗状况；能耗趋势分析，有效追溯用能过程；能耗数据查询，有效利用能耗数据，进一步能耗数据挖掘，多角度辅助决策，帮助园区节能降耗。
3.6 园区物业管理系统
1）园区收费：根据智慧管网子系统、能源管理子系统等的数据进行汇总分列，可设置各入园企业的费用项目及优惠率，各项目的梯级单价，系统会自动生成帐单，通过平台短信系统接口发送给对应的缴费单位。缴费账单通过ERP接口系统传递到ERP财务管理系统，由财务管理系统实现收款操作。收到款项后通过接口系统传递到物业管理系统。通过后台结算系统，可按不同的费用项目转至各个服务提供单位。为园区企业评价体系建立提供有效的数据支持。
2）厂房租赁管理：图形方式展示厂房的租赁情况；包括客户管理、租赁合同管理等具体操作。
3）车辆管理：园区车辆管理、非园区车辆的进出管理。
4）房屋修缮管理：报修申请、修缮处置、服务评价。
3.7设备管理系统
1）实现园区内每台设备从采购、入库、安装、使用、保养、维修、报废的全寿命周期的管理，实现“一设备一档案”。
2）设备可在平台各所属子系统中点击设备详情实时查看安装在位使用设备的运行状态、累计运行时间、连续运行时间、保养后运行时间、维修后运行时间、轮换时间、查看设备详情（当台设备的维修记录、保养记录、报警记录、维护手册等）。
3）根据各个设备运行状况、运行时间等生成设备保养计划、维修计划，以实现设备的智慧管理。
3.8实验室管理系统
1）监测业务管理模块包括检测计划、含样品列表、样品管理、检测结果登记、结果审核、检测单打印、报表统计管理等。
2）实验室基础管理模块包括机构人员管理、费用核计、物资管理、仪器设备管理等功能。数据共享至平台作为环境的基础数据来源之一。
3) 实验室检测数据与在线检测仪器实时检测数据进行比对，智能化地诊断在线检测仪器的故障。
3.9园区企业运营分析系统
1）园区企业运营状况评估。根据企业耗电量、耗水量、污水排放量、蒸汽消耗量、废气排放量、危化品使用量、危废产废量等综合分析其运营状况，对异常状况及时预警。
2）园区企业信用分析。根据企业运营状况、收缴费记录、环境质量监管、投诉情况等分析企业诚信情况，对异常企业即时预警。
3.10风控系统
1）废水废气排放监控：废水废气排放参数在线监测，一旦检测到排放异常，立即启动应急处理流程，并给处理人员提供应急预案；
2）危化品/危废监控：通过视频监控实现危化品/危废的监控，发现移位或异常操作，系统给出报警，提示操作人员。
3）雨水井水质参数在线监测：通过在线仪表检测雨水井水质参数(如pH值、ORP)，水质异常，启动应急处理流程。
4）消防监控：通过与消防系统的数据交换实现对建筑物消防设备的故障/火警远程监测。
5）对园区大数据进行分析后形成风控雷达，实时展示多源、多维数据对园区运行状态的动态影响。
四、智慧园区建设中先进技术的应用
4.1 智慧园区平台是工业4.0、工业互联网、智能制造的典型应用案例
应对全球新一轮科技革命和产业变革，进一步提升制造业全球竞争力，各个国家提出了相应的科技发展战略。如德国的工业4.0,、美国的工业互联网、中国的中国制造2025。
工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划，指利用信息物理系统（Cyber-Physical System, CPS）将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。工业4.0的提出旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。工业4.0是信息无所不在环境下的智能制造，其背后的价值主要互联网服务、智能服务。
美国力图以互联网等信息技术优势加强协同制造，以数据驱动制造业智能化转型，提出了工业互联网，并上升为国家战略。工业互联网是一个由机器、设备、设施和系统网络组成的庞大的物理世界，能够在更深层面与连接能力、大数据、数字分析相结合。
中国政府基于国际产业变革大势，全面提升中国制造业发展质量和水平，做出了中国制造2025的重大战略部署，使中国迈入制造强国行列，为到2045年讲中国建成具有全球引领和影响力的制造强国奠定坚实基础。
无论是德国工业4.0，还是美国工业互联网，中国制造2025，都表明信息技术与传统产业的跨界融合、制造业向定制化、个性化、服务化方向转型。通过信息化和工业化两化深度融合来引领和带动整个制造业的发展，实现智能制造
智慧园区平台是工业化和信息化深度融合的典型案例，具体表现在：
1）智慧园区平台包括污水处理过程、废气处理过程等的工业控制系统，也包括了污水处理厂站生产管理、实验室管理、设备管理、物业管理等的管理系统，实现管控一体化。
2）智慧园区平台融合了工业控制系统和生产管理系统，例如设备管理系统中，根据设备在线运行情况，实现预防性维修，将设备故障消除在萌芽状态，减少设备损坏引起的损失。利用实验室检测结果，分析在线检测仪表工作状态，及时发现仪表异常，从而提高在线检测仪表的测量精度。
4.2物联网技术的应用
智慧园区平台实时采集大量的现场数据，如污水处理过程工艺和生产数据、废气处理过程工艺和生产数据、企业排放水质水量、管网水质数据、电量数据等等，这些现场数据的采集多数需要应用物联网技术来实现。
4.3 互联网技术的应用
智慧园区平台是一个开放的、也是互联的平台，通过互联技术接入外围系统，如环保部门的排放口在线监测系统、门禁系统、车辆管理系统、企业ERP系统、消防系统、视频监控系统等，因此，智慧园区平台应用了互联网中的各类通信技术，如TCP/IP通信技术、现场数据总线通信技术等。
4.4 云计算的应用
智慧园区平台要处理大量的数据，同时考虑到数据的安全性，智慧园区平台建立在私有云的云计算平台上，将多个服务器连接成具有强大计算能力的云计算平台。云计算平台还提供内网云盘存储服务、大容量高网速的文件网络存储服务，并在相关云服务器部署应用程序、数据接收程序、数据库软件、安全性备份等应用服务，提供数据通信服务与技术支持。
4.5 大数据技术的应用
通过智慧园区平台，采集了大量的数据，从而可应用大数据技术进行分析，例如异常检测数据分析、异常工况分析、能耗分析、药耗分析、污水处理运行能效分析、废气处理运行能效分析、园区企业运营情况分析等，从而提升园区管理效率和服务能力。
所应用的大数据分析技术包括主元分析、决策树、深度学习等方法。
4.6 人工智能技术的应用
目前，人工智能进入新的发展阶段，已成为国际竞争新焦点、经济发展新引擎，给社会建设带来了新的机遇。2017年7月8日国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出六方面的重点任务和一系列保障措施，其中智能环保是人工智能技术重要应用之一。
智慧园区中的计算与控制模块是人工智能的应用平台，涉及到复杂污水处理工艺过程的智能控制、基于机器学习的软测量、基于数据驱动的异常诊断、检测数据的智能融合技术、工业大数据的数据挖掘等等。