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在供水和廢水處理應(yīng)用中，節(jié)水和能源效率的提升，是實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的好處之一。圖片來(lái)源：MG Strategy+

作者 | Anil Gosine

淡水資源日益匱乏、城市人口逐步增長(zhǎng)、環(huán)境法規(guī)要求日益提高和工藝效率低下，都使供水/ 廢水處理行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)?；ヂ?lián)的機(jī)器和設(shè)備，正在改變公用事業(yè)的運(yùn)營(yíng)方式，從而使它們能夠通過(guò)使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)和策略做出更明智的決策。通過(guò)更多的動(dòng)態(tài)分析和實(shí)時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控，傳統(tǒng)水處理和輸送方法所浪費(fèi)的能源，最多可減少25％。

隨著能源價(jià)格的波動(dòng)，對(duì)可持續(xù)性的需求，不斷進(jìn)行的法規(guī)變更，以及為提高能效利用而準(zhǔn)備的可用資金日益增多，有效管理自來(lái)水供應(yīng)和安全處理廢水的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。那些在公用事業(yè)部門(mén)中負(fù)責(zé)IIoT 工作的人，必須清楚該計(jì)劃將如何與業(yè)務(wù)戰(zhàn)略相結(jié)合，以及在幫助解決問(wèn)題方面所帶來(lái)的價(jià)值。

許多公用事業(yè)企業(yè)采取了以下舉措來(lái)節(jié)約能源：使用感應(yīng)節(jié)能燈，限制使用暖通空調(diào)系統(tǒng)，安裝太陽(yáng)能電池板（主要基于電力公司的許可）和節(jié)能設(shè)備，通過(guò)水庫(kù)進(jìn)行全系統(tǒng)存儲(chǔ)協(xié)作。這些行動(dòng)側(cè)重于設(shè)施的設(shè)備綜合效率（OEE），而不是直接影響節(jié)能，節(jié)能只是以上諸多努力的產(chǎn)物。相比之下，融合IIoT 技術(shù)的解決方案可以為當(dāng)今的智能公用事業(yè)企業(yè)直接節(jié)省能源。

顛覆性技術(shù)正在以前所未有的速度出現(xiàn)，哪種技術(shù)可以真正節(jié)省成本，哪些技術(shù)在實(shí)現(xiàn)其潛力之前就已經(jīng)過(guò)時(shí)，要弄清楚這些并不容易。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，識(shí)別出夸張的炒作內(nèi)容，確定適用其真正需求的技術(shù)，以及如何使之產(chǎn)生積極的投資回報(bào)，是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的工作。

供水/ 廢水行業(yè)正在嘗試IIoT 應(yīng)用，以便從有關(guān)業(yè)務(wù)流程元素的信息中，創(chuàng)造出新的價(jià)值，利用這些元素管理現(xiàn)有資產(chǎn)，可以提高可靠性、優(yōu)化流程、管理供應(yīng)鏈和客戶(hù)關(guān)系。IIoT 實(shí)施允許集成感測(cè)、通信、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）和分析功能，這些功能都是近年來(lái)才出現(xiàn)的。

普適計(jì)算設(shè)備，可用于采集和傳輸數(shù)據(jù)的低成本傳感器，新的分析工具以及經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)措施的出現(xiàn)，都使公用事業(yè)企業(yè)可以以較低的成本實(shí)時(shí)獲取更多的數(shù)據(jù)。在某些情況下，該實(shí)用程序可以從以前無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)的區(qū)域收集信息，并改善現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和工廠(chǎng)的性能。

▎工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物、服務(wù)和人員的連接，從而改善數(shù)據(jù)分析，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)可靠性，節(jié)省能源和成本，并為企業(yè)帶來(lái)新的創(chuàng)收機(jī)會(huì)。

系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)人員必須設(shè)計(jì)有效的系統(tǒng)架構(gòu)，以發(fā)揮IIoT 的潛力，確保：

實(shí)施IIoT 有助于提高公用事業(yè)的能效。這樣，就可以對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)程系統(tǒng)、電機(jī)和其它大型耗能設(shè)備的其它實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析， 從而使分析更快、更直接、更準(zhǔn)確。與工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集集成時(shí)，IIoT 還增強(qiáng)了實(shí)時(shí)警報(bào)功能、預(yù)測(cè)能源需求的能力、使用模式以及優(yōu)化能耗的方式。

能源效率正在成為許多公用事業(yè)所有者關(guān)注的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，大多數(shù)泵系統(tǒng)尺寸過(guò)大，許多都超過(guò)20％。電力成本往往占泵總擁有成本（TCO）的40％，因此管理此資產(chǎn)的能源至關(guān)重要。集成IIoT 的智能泵是一種比較好的解決方案。這種方法通過(guò)提供更高質(zhì)量和更精確的數(shù)據(jù)來(lái)運(yùn)行，從而可以節(jié)省能源，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并降低維護(hù)成本。

在供水/ 廢水處理設(shè)施中，用電大戶(hù)之一是抽水和曝氣設(shè)備系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)、建模、IIoT 技術(shù)和計(jì)算智能，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的框架，從而以改善供水/ 廢水泵系統(tǒng)的性能。泵系統(tǒng)的性能通過(guò)能耗和泵送的自來(lái)水/ 廢水流量來(lái)衡量。過(guò)去 ，許多泵只能在其最佳效率點(diǎn)以下運(yùn)行，導(dǎo)致多余的能量被轉(zhuǎn)變成振動(dòng)、熱量和噪音。所有這些都增加了維護(hù)和能源成本。如果未針對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最佳效率，則泵系統(tǒng)會(huì)減少平均維修間隔時(shí)間，從而消耗維護(hù)預(yù)算。企業(yè)必須專(zhuān)注于總生命周期成本，而不是初始的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格。

在無(wú)線(xiàn)連接方面，消費(fèi)領(lǐng)域現(xiàn)有的很多應(yīng)用都無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用的需求。造成這種情況的原因，包括用于廣域網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)設(shè)計(jì)欠佳，而且有的安全性和可靠性也不達(dá)不到嚴(yán)苛環(huán)境下的工業(yè)要求。為了解決安全性和可靠性問(wèn)題，IEEE 發(fā)布了被稱(chēng)之為IEEE 802.16s 的私有、許可無(wú)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了IIoT、自動(dòng)化和能源管理計(jì)劃，可以為自來(lái)水工業(yè)帶來(lái)歷史性的發(fā)展機(jī)遇。

IIoT 傳感器通過(guò)新的電池供電網(wǎng)絡(luò)解決方案，可提供便宜得多的價(jià)格，從而大大降低了實(shí)施成本。先進(jìn)的IIoT 水利工程應(yīng)用解決方案，在市政自來(lái)水公司中越來(lái)越受歡迎，企業(yè)可以將數(shù)據(jù)和分析視為解決老化的水利基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題的關(guān)鍵工具。

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接物、服務(wù)和人員的能力，改善了數(shù)據(jù)分析，提高了生產(chǎn)率，增強(qiáng)了可靠性，節(jié)省了能源和成本，并通過(guò)創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模型為企業(yè)帶來(lái)了新的收入機(jī)會(huì)。支持該生態(tài)系統(tǒng)的IIoT和云服務(wù)還可提供將世界一流的數(shù)據(jù)分析功能帶入較小的生產(chǎn)設(shè)施的優(yōu)勢(shì)。

但是，基于增強(qiáng)IIoT 的遠(yuǎn)程監(jiān)控，在提高效率的同時(shí)，也使供水系統(tǒng)可能增加更多潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊或黑客攻擊的安全風(fēng)險(xiǎn)，這也可能會(huì)影響交付。隨著供水和廢水運(yùn)營(yíng)對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用，必須更加關(guān)注使用安全可靠的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異常檢測(cè)和重新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)。

IIoT 技術(shù)正在通過(guò)以下7 個(gè)方面改善水處理行業(yè)：

通過(guò)將能源模式與生產(chǎn)和過(guò)程變量相關(guān)聯(lián)來(lái)提高能源效率。通過(guò)分析以檢測(cè)失水、失竊及實(shí)現(xiàn)壓力管理。

這些IIoT 水傳感器可跟蹤水質(zhì)、溫度、壓力、消耗量等。這些設(shè)備通常直接與自來(lái)水公司進(jìn)行通信，以分析數(shù)據(jù)并以易于理解的格式與消費(fèi)者共享。例如，用戶(hù)可以了解他們的消費(fèi)與城市平均水平、以及和自己前幾個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

應(yīng)對(duì)能源成本的波動(dòng)或新的合規(guī)要求。支持能源預(yù)算和合同談判的性能建模。

通過(guò)IIoT 數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)測(cè)性和預(yù)防性維護(hù)以及異常檢測(cè)。

技術(shù)公司可以建立公用事業(yè)記錄，大型工業(yè)企業(yè)在其產(chǎn)品組合中更好的實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。