近日，小艾有幸和艾默生能源和水處理行業(yè)的PACSystems產(chǎn)品線(xiàn)應用的專(zhuān)家做了一次有關(guān)實(shí)現“智能水務(wù)”的訪(fǎng)問(wèn)，專(zhuān)家們用專(zhuān)業(yè)知識為小艾解答如何利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）實(shí)現給水和處理的數字化轉型的過(guò)程，實(shí)現“智能水務(wù)”。

快和小艾一起學(xué)習了解吧。

小艾：能不能幫我們介紹智能水務(wù)是什么意思，它如何優(yōu)化水處理的工藝流程？

專(zhuān)家：“智能水務(wù)(Smart Water)”是一個(gè)概念，即利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）架構和設備控制來(lái)監測水處理和給水的基礎設施。這種控制系統的原理是通過(guò)使用邊緣控制器、先進(jìn)的儀器儀表從而具有更好地監測、控制和預測基礎設施的能力。

根據不斷增長(cháng)的需求，讓我們看看這個(gè)過(guò)程中幾個(gè)漸進(jìn)的迭代步驟：

監測：了解當前的系統狀態(tài)；

診斷：了解故障的原因和結果；

預測：利用采集的信息來(lái)預測和避免問(wèn)題出現，如設備故障或關(guān)鍵過(guò)程偏差；

優(yōu)化：利用采集的信息來(lái)提高效率；

學(xué)習：學(xué)習如何預測運營(yíng)的行為。

大多數現有的基礎設施只使用前兩個(gè)步驟，這意味著(zhù)他們只能在監測和診斷階段受益。如果您能夠突破到下一個(gè)階段，就會(huì )得到更好的結果。

新系統的設計必須考慮到這個(gè)轉型的過(guò)程，工廠(chǎng)的控制理念必須包括數據存儲的規定、支持IIoT的能力，以及使用邊緣控制器與數據云進(jìn)行通信。工廠(chǎng)經(jīng)理必須有明確定義的關(guān)鍵績(jì)效指標（KPI），如減少水損失、優(yōu)化能耗，并承諾從按天排定或按小時(shí)排定維護計劃轉向基于按狀態(tài)的維護計劃。

實(shí)現這些目標的基本步驟是：

確定要監測的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)；

確定或安裝監測這些數據點(diǎn)的儀表（最好是智能的）；

納入適合連接這些數據點(diǎn)并對其進(jìn)行處理或將其傳送到更高級別的系統；

將這些數據點(diǎn)記錄為有時(shí)間戳的歷史數據值以便于將它們用于分析。

小艾：在進(jìn)行數字化轉型時(shí)，除了老化的基礎設施以外，還有哪些因素是公用事業(yè)部門(mén)和經(jīng)營(yíng)者必須注意的？

專(zhuān)家：從現有基礎設施的現代化投資中獲得最大收益，是現有公用事業(yè)部門(mén)應努力實(shí)現的其中一個(gè)目標。

在這個(gè)過(guò)程中，公用事業(yè)部門(mén)的經(jīng)營(yíng)者應該思考以下幾個(gè)問(wèn)題：

Q1、這個(gè)新的基礎設施是否是面向未來(lái)的？

任何新建系統的安裝或現有系統的擴建都必須納入“智能水務(wù)”的概念，因為這些基礎設施項目是長(cháng)周期的，需要高額的資本支出，而且不能搭建在20世紀中期的過(guò)時(shí)架構中。

Q2、在競爭激烈、資本支出縮減的世界中新的基礎設施是否有競爭力？

減少運營(yíng)和維護（O&M）費用是公用事業(yè)部門(mén)競爭的有利條件。使用邊緣控制器提高數字化程度可以大大降低運營(yíng)和維護成本，從而省下更多資金用于擴建和新建基礎設施。

Q3、新的基礎設施能否通過(guò)手持設備進(jìn)行遠程控制？

在后疫情時(shí)代，人們更看重遠程查看和監測水務(wù)基礎設施等關(guān)鍵過(guò)程的能力。要實(shí)現這一目標就必須在控制系統中納入IIoT解決方案。

Q4、控制系統是否具有網(wǎng)絡(luò )安全性？

隨著(zhù)黑客針對電力和水務(wù)等公用事業(yè)部門(mén)的攻擊不斷增加，公共事業(yè)部門(mén)必須認識到，一定要使用像艾默生RX3i CPL410（已通過(guò)阿基里斯2級認證）這樣的網(wǎng)絡(luò )安全控制器。它不僅提供加密的固件更新，還能防止未經(jīng)授權的固件和配置更新，并防止“中間人”和“拒絕服務(wù)”等網(wǎng)絡(luò )攻擊。

Q5、這個(gè)新的基礎設施是否面向未來(lái)？

勞動(dòng)力狀況對數字化轉型之旅的成功與否關(guān)系重大。正在被新一代操作員和工程師逐漸取代的老齡化勞動(dòng)力需要接受未來(lái)技術(shù)的培訓。此外，以往的經(jīng)驗可能有助于增強他們的能力。過(guò)時(shí)的控制系統不僅對他們沒(méi)有吸引力，而且還可能妨礙他們的工作。此外，高管（CXO級別的員工）必須接受培訓，以明確界定需要監測和加強的關(guān)鍵績(jì)效指標；否則，在沒(méi)有及時(shí)投資的情況下，確實(shí)有可能過(guò)早地產(chǎn)生不現實(shí)的期望。

小艾：“促進(jìn)數字化轉型實(shí)施最主要的原因是什么？”

專(zhuān)家：所有行業(yè)都在經(jīng)歷某種形式的數字化轉型：傳統的控制系統、信息技術(shù)和數據科學(xué)的融合正在為新的解決方案鋪平道路。隨著(zhù)這三方面發(fā)展，新的應用成為可能。

部署技術(shù)能力的關(guān)鍵在于業(yè)務(wù)轉型：驅動(dòng)過(guò)程的可靠性、成品的質(zhì)量、超越競爭對手的競爭力、以及事半功倍的能力。

在水務(wù)行業(yè)，成品是飲用水或處理后的污水。公用事業(yè)部門(mén)需要實(shí)現以下目標的方法：

01、降低成本：包括資本支出和運營(yíng)支出。這可以提高他們的競爭力和少花錢(qián)多辦事的能力，以更好地為消費者服務(wù)。

02、減少水的損失：水是一種寶貴的商品，采用技術(shù)有助于及時(shí)檢測和預防泄漏。

03、提高過(guò)程可靠性：提升成品質(zhì)量，實(shí)現不間斷運行。

04、增強過(guò)程監測和控制：即超越單個(gè)過(guò)程的能力并能夠鳥(niǎo)瞰整個(gè)過(guò)程從而優(yōu)化控制和結果。

05、合規：符合環(huán)境保護局和世界各地相關(guān)機構的要求。

06、與時(shí)俱進(jìn)：隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，現有勞動(dòng)力老齡化并將被取代——人員需要在新的平臺上接受培訓，公用事業(yè)部門(mén)也利用技術(shù)提供支持。

這些需求為水務(wù)行業(yè)帶來(lái)了新的可能性，在不同的地區，提供更好水處理的挑戰越來(lái)越大。從中央監測，到數字雙胞胎，再到數據分析，正在實(shí)施新的解決方案以提高處理效率并更好地實(shí)現預測分析。這些概念都屬于業(yè)界所謂的“智能水務(wù)”。

小艾：涉及到現有的水務(wù)自動(dòng)化基礎設施時(shí)，公用事業(yè)部門(mén)還沒(méi)有超越其現有技術(shù)進(jìn)步水平的關(guān)鍵因素包括哪些？

專(zhuān)家：水處理項目是長(cháng)周期項目并且這樣的基礎設施會(huì )持續使用很長(cháng)時(shí)間。與石油天然氣和電力行業(yè)相比，該行業(yè)傳統上投資更少，這意味著(zhù)水處理行業(yè)基礎設施已經(jīng)20多年沒(méi)有升級了。

但是，時(shí)代變了。老化的基礎設施正在升級，人們問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)題是：“它看起來(lái)和原來(lái)一樣嗎？當花費巨額資本支出升級改造后使用哪些先進(jìn)技術(shù)可以獲得較大回報？”

這就是采用邊緣控制器解決方案的“智能水務(wù)”架構的由來(lái)。在新建項目（尤其是智慧城市的項目）中，水處理項目的規范已經(jīng)發(fā)展到包括增強的數字化。然而，在整個(gè)周期中實(shí)現完全數字化還需要做更多的工作。

根據現有系統的市政給水設施的規模不同，技術(shù)選擇可能也會(huì )有所不同。中小型設施可以采用可編程邏輯控制器（PLC）和SCADA架構，如艾默生PACSystem PLC，而大城市的大型公用事業(yè)部門(mén)可能采用分布式控制系統（DCS），如艾默生Ovation自動(dòng)化系統。

然而，納入邊緣控制器架構的理念獨立于現有的控制基礎架構。邊緣控制器可以輕松擴展控制理念并優(yōu)化現有操作。

邊緣自動(dòng)化是在云邊緣運行過(guò)程的理念。這個(gè)想法是為了讓傳統的過(guò)程控制能夠與外部算法和命令進(jìn)行互操作，同時(shí)關(guān)注核心過(guò)程自動(dòng)化。例如，提高工廠(chǎng)產(chǎn)量的策略可能運行在邊緣控制器上，甚至運行在云上。必要時(shí)，它可以調整輸入參數或過(guò)程的設定值，以達到期望的結果。

邊緣控制器還可以跨過(guò)程或地理位置將數據上傳到云端。也可以在單個(gè)位置依次查看和分析這些數據，以便進(jìn)行比較分析并獲得洞察力。例如，用戶(hù)可以跨不同過(guò)程或地理位置比較同一制造商的100臺電機的能源使用數據，以比較能耗數據并在故障發(fā)生前識別故障。

小艾：新冠肺炎疫情加速了許多公用事業(yè)部門(mén)的數字化轉型過(guò)程；您認為這一趨勢在2021年將如何發(fā)展？

專(zhuān)家：每個(gè)行業(yè)都有應對和適應新冠肺炎威脅的特殊示例，也有許多關(guān)于員工在工廠(chǎng)自我隔離以確保處理和供應水或處理廢水的操作不受妨礙的報道，這些都是至關(guān)重要的活動(dòng)。

人們迫切需要更多的數字化，特別是在遠程監控和內置安全性方面。工廠(chǎng)操作員和工程師應該能夠遠程控制工廠(chǎng)和診斷故障，以保持過(guò)程的連續性，人工干預更多的是為了解決問(wèn)題，而不是進(jìn)行故障診斷。

盡管新冠肺炎疫情最終可能會(huì )平息，但一個(gè)新常態(tài)已經(jīng)形成，在過(guò)去幾個(gè)月里已經(jīng)讓決策者清楚地相信，為了在新冠肺炎疫情等情況下獲得更好的運營(yíng)控制，以及提高競爭力、質(zhì)量和可靠性，更多的數字化和更智能的水務(wù)是絕對必要的。

世界各國政府都在實(shí)施量化寬松政策，由此產(chǎn)生的資金也流入了水務(wù)行業(yè)。有專(zhuān)門(mén)針對水務(wù)基礎設施現代化的具體立法，其中許多資金將繼續用于在2021年及以后實(shí)施數字化基礎設施，加強控制系統架構。

最后，我想強調的是，這是一個(gè)強大且具高可用性的邊緣控制系統，它是數字化轉型之旅中必不可少的一步，這也是數字化轉型的關(guān)鍵部分。

感謝專(zhuān)家的這次分享和解析，小艾對“智能水務(wù)”也有了新的認識和了解，我們也歡迎能源和水處理行業(yè)人士持續關(guān)注，如有類(lèi)似應用挑戰，歡迎@艾默生自動(dòng)化解決方案，我們將盡快與您聯(lián)系。