活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)題---引領(lǐng)水工業(yè)智能化新時(shí)代  


                  
 朱報開(kāi)

   高級工程師，現任廣東科創(chuàng )智能科技有限公司董事長(cháng)、技術(shù)帶頭人。1995年畢業(yè)于大連理工大學(xué)計算機科學(xué)與應用專(zhuān)業(yè), 曾先后擔任南京電力設備總廠(chǎng)電力后臺系統軟件開(kāi)發(fā)工程師、廣東省順德市供水總公司技術(shù)科工程師。自1997年開(kāi)始一直從事水廠(chǎng)自動(dòng)化工程建設, 先后負責承建過(guò)10萬(wàn)噸/日以上的水廠(chǎng)自動(dòng)化工程十五項。獲得各種科技進(jìn)步獎項。有較豐富的水廠(chǎng)建設經(jīng)驗, 在水廠(chǎng)擔任過(guò)多年的管理工作, 熟悉水廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、設備維護。有豐富的施工管理、安裝調試經(jīng)驗。

   21世紀，水已經(jīng)成為全世界最緊缺的自然資源。我國是一個(gè)水資源貧乏的國家，人均水資源量只有世界人均占有量的四分之一，而且在時(shí)空的分布上又極為不均，全國近700座城市中有400 多座城市缺水。隨著(zhù)城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國水工業(yè)雖然有了很大的發(fā)展，但依然面臨著(zhù)嚴峻的挑戰：首先，隨著(zhù)近年來(lái)經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，城市化的加速，水資源分布不平衡的矛盾日益嚴重；其次，雖然近年來(lái)城市供水、污水處理廠(chǎng)發(fā)展迅速，但供水、排水管網(wǎng)建設乏力，近期頻發(fā)的“一場(chǎng)大雨就可淹沒(méi)一座城市”現象正是暴露出這一問(wèn)題。此外，近20年來(lái)，中國經(jīng)濟保持著(zhù)年均10%左右的高速增長(cháng)，相對低水平的建設項目使得環(huán)境污染日益加劇，水污染的形勢更加嚴峻，許多湖泊、河流甚至流域污染嚴重，對本來(lái)已經(jīng)匱乏的水資源造成了更大的浪費。

   經(jīng)濟快速發(fā)展所帶來(lái)的水污染和供水量嚴重不足的矛盾日益突出，水危機已成為最嚴峻的現實(shí)問(wèn)題，極大地阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展。據統計，由于供水不足，城市工業(yè)每年損失達到2300億元人民幣，由于城市水污染造成的經(jīng)濟損失估計相當于國家當年財政收入的6%以上，同時(shí)，飲用水的短缺和水污染也已危及居民的生活和健康，影響到社會(huì )的安定。 
發(fā)展水工業(yè)、面對水危機，近期國家一系列水工業(yè)發(fā)展相關(guān)規劃出臺，這將給自動(dòng)化技術(shù)在水工業(yè)應用的未來(lái)發(fā)展帶來(lái)哪些影響？給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)哪些機遇和挑戰？本刊記者特別采訪(fǎng)了在水工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域擁有15年研發(fā)、應用經(jīng)驗的朱報開(kāi)，探討水工業(yè)自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展趨勢。

   水工業(yè)發(fā)展給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)機遇和挑戰

   近期，國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》，規劃了高達4300億元的總投資規模，全面覆蓋污水處理各大領(lǐng)域；近日出臺的《節能減排“十二五”規劃》也正式提出了“十二五”期間我國加大城鎮污水處理設施和配套管網(wǎng)建設力度、加強重點(diǎn)流域水污染防治工程的具體目標。

   朱報開(kāi)認為這些《規劃》的出臺表明了國家大力發(fā)展水工業(yè)的決心和信心。城市上下水處理、工礦企業(yè)污水處理、城市樓群二次供水、上水水質(zhì)深度處理、城市中水處理、江河湖泊的環(huán)保治理，是城鎮現代化的基礎。雖然近年來(lái)我國水工業(yè)發(fā)展迅速， 工程規模越來(lái)越大，系統越來(lái)越繁雜，大大小小泵站越來(lái)越多， 上下水及中水管網(wǎng)像蜘蛛網(wǎng)一樣遍布城鄉的每個(gè)角落，但并未緩解水資源缺乏的危機。隨著(zhù)“十二五”規劃的實(shí)施，城建缺水將更加嚴重，水的資源將更加匱乏，水污染也將日益嚴重。國務(wù)院撥出巨資規劃許多南水北調項目，對嚴重缺水的北方城鎮來(lái)說(shuō)， 也只是杯水車(chē)薪。所以在供水領(lǐng)域，國家對供水安全的重視程度越來(lái)越高，將會(huì )有更多的水廠(chǎng)面臨自動(dòng)化的升級和改造，同時(shí)更多的自來(lái)水集團希望能夠實(shí)現供水的整體調度；在污水處理領(lǐng)域，更多的中小水廠(chǎng)建設及污泥處理是一個(gè)趨勢，同時(shí)集中的運營(yíng)監控、節能降耗，也是未來(lái)一大方向。

   朱報開(kāi)表示這些《規劃》的出臺將為自動(dòng)化企業(yè)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)機遇：“自動(dòng)化、信息化技術(shù)將解決水行業(yè)生產(chǎn)水、供水的過(guò)程控制與管理智能化，從而可以最大限度地減少水資源的浪費，自動(dòng)化、信息技術(shù)是水行業(yè)開(kāi)展節能減排的重要手段，可最大程度地實(shí)現環(huán)境保護和最大限度的水的循環(huán)利用。” 

   但要實(shí)現這些目標，自動(dòng)化技術(shù)無(wú)疑也面臨著(zhù)前所未有的挑戰，正如朱報開(kāi)所說(shuō)：“我國水工業(yè)的自動(dòng)化水平比國內其他行業(yè)要落后10年左右。特別是水行業(yè)各系統水處理工程，購買(mǎi)了許多昂貴的水質(zhì)分析儀器儀表，引進(jìn)了許多好的技術(shù)，也走過(guò)了不少彎路。在新形勢下，如何使這個(gè)傳統的基礎行業(yè)在經(jīng)濟全球化的環(huán)境中有一個(gè)立足之地？水工業(yè)綜合自動(dòng)化的核心技術(shù)是什么？建立什么樣的自動(dòng)控制系統？是擺在我們所有投身水工業(yè)的科技工作者面前的挑戰。”

   “信息控制一體化”是現代水工業(yè)自動(dòng)化的未來(lái)

   我國水行業(yè)自動(dòng)化控制起步較晚，20世紀80年代之前的水企業(yè)監控系統以分立元件為主，各種水質(zhì)分析儀表、加藥系統、水位、溫度、壓力、流量以及供配電系統各種參數監測的變送器、傳感器、執行器、紙質(zhì)記錄儀等，笨重粗大、功能低下，監控中心只能顯示個(gè)別參數。進(jìn)入20世紀90年代以后，水處理廠(chǎng)才開(kāi)始引進(jìn)自動(dòng)控制系統，但多是直接引進(jìn)國外成套自控設備，國產(chǎn)自動(dòng)控制系統在水處理廠(chǎng)應用很少。近20年來(lái)，我國水行業(yè)在自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)應用方面得到了長(cháng)足的發(fā)展，創(chuàng )造了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。但是，與國際水平相比，我國的自動(dòng)化和信息化技術(shù)還相對滯后，整體上還處在先進(jìn)國家20世紀80-90年代的水平。水工業(yè)自動(dòng)化水平發(fā)展不平衡和應用水平低下等問(wèn)題依然存在。

   朱報開(kāi)表示：“當前，我國水工業(yè)自動(dòng)化的主要問(wèn)題在于以智能決策為目標的信息化技術(shù)應用相對遲緩，‘信息孤島’現象依然嚴重，自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)缺乏融合，大量的過(guò)程數據都靜靜地‘躺’在現場(chǎng)，而沒(méi)有發(fā)揮其應有的作用。” 

   據其介紹，上世紀90年代之后，水工業(yè)工程中，先后設置了PID調節、比值、前饋、后饋、FCS、DCS和最初的以太網(wǎng)技術(shù)， 經(jīng)歷了幾次重大的變革，自動(dòng)化水平有了較大的提高。但是，成千上萬(wàn)件的現場(chǎng)設備還是處在“孤島”狀態(tài)，獨立于自動(dòng)化系統之外，瓶頸問(wèn)題到處存在，上面管理決策部門(mén)對各水處理車(chē)間的工藝流程的生產(chǎn)狀態(tài)不能在線(xiàn)獲取。供應鏈營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)、管網(wǎng)監測都在脫節狀態(tài)下生存。

   近年來(lái)，許多大城市水企業(yè)，構建了PLC及FCS現場(chǎng)總線(xiàn)系統，應用了許多工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，但數據不全，傳上來(lái)的一些數據也不能共享，利用率極為低下。嚴格來(lái)講，不能算作自動(dòng)化系統。

   目前世界流行的EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、PROFINET 、MODBUS-IDA和Ethernet/IP等實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)， 打破了過(guò)去傳統的系統結構的堅冰，為真正科學(xué)的信息控制系統奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎。為了提高網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性能，這些標準制定者做了大量的研發(fā)工作，實(shí)時(shí)響應時(shí)間，都可以達到5～10ms或更低，基本上滿(mǎn)足了水工業(yè)數據傳輸的需要。

   基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，朱報開(kāi)認為：信息化，即“信息控制一體化”是現代水工業(yè)自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢。“城市級水工業(yè)信息控制一體化系統應滿(mǎn)足‘廣域、實(shí)時(shí)、專(zhuān)用、便捷、主動(dòng)’的要求；應做到‘實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控、通信距離無(wú)限、接口自動(dòng)兼容’?？茖W(xué)的水工業(yè)信息控制一體化系統，就是要打破傳統的PLC、DCS、FCS、SCADA、GIS系統的分工界限，構成有機統一的現代綜合自動(dòng)化監控系統。創(chuàng )建最現代化的水工業(yè)信息控制一體化系統的巨大動(dòng)力是迅速發(fā)展的最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、數字化技術(shù)、嵌入技術(shù)、虛擬化技術(shù)、Web服務(wù)器技術(shù)及各種先進(jìn)控制技術(shù)等等。系統的內涵有更深刻更廣泛的含義，甚至包含我們的工作、生活、資金流、物資流、財務(wù)結算、客戶(hù)服務(wù)、運營(yíng)管理、辦公自動(dòng)化等各個(gè)方面。”他說(shuō)道。

   通過(guò)自動(dòng)化、信息化實(shí)現城市排水管網(wǎng)數字化

   近年來(lái)頻發(fā)的災害，暴露出很多城市管網(wǎng)建設的落后，特別是今年七月以來(lái)，北京、上海、武漢、南京和哈爾濱等國內一二線(xiàn)城市都遭遇了多年一遇的暴雨災害，給城市經(jīng)濟和人民的生命財產(chǎn)安全造成了極大的損失和危害。為何這些大城市的防汛系統如此不堪一擊？朱報開(kāi)認為究其根本原因，乃是城市地下排水管系統的落后、排水系統設施不完善所致：“城市排水管網(wǎng)承擔著(zhù)城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務(wù)，是重要的城市基礎設施之一。城市排水系統不僅要建設好，更重要的是要運行管理好。隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展和進(jìn)步，城市排水管網(wǎng)已進(jìn)入了一個(gè)加強科學(xué)管理、提高安全保障的新時(shí)期，我認為需要以先進(jìn)的理念為依據，現代化信息技術(shù)為基礎，高科技設備為手段，來(lái)提高城市排水系統管理決策和服務(wù)水平，從我們自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)自動(dòng)化與信息化技術(shù)來(lái)實(shí)現城市排水管網(wǎng)的數字化。” 

   “通過(guò)自動(dòng)化與信息化技術(shù)來(lái)實(shí)現城市排水管網(wǎng)的數字化”，這正是朱報開(kāi)正在積極推廣的理念，他帶領(lǐng)的廣東科創(chuàng )智能科技有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事水行業(yè)自動(dòng)化與信息化的高科技企業(yè)，正積極嘗試通過(guò)地理信息系統（GIS）技術(shù)搭建城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺，利用先進(jìn)的數據庫技術(shù)、地理信息系統技術(shù)、多媒體技術(shù)、遠程通信技術(shù)等，開(kāi)發(fā)全面支持排水許可行政審批、排水管網(wǎng)監測、市區排澇應急管理、排水設施養護等排水管理業(yè)務(wù)， 配合相關(guān)工作流，促進(jìn)各部門(mén)協(xié)同工作，提供相關(guān)職能部門(mén)監督功能的排水管理信息系統。系統通過(guò)整合城市三防指揮系統建立城區內澇監測預警系統，結合城市排澇應急預案和排澇應急搶險四級預警，為城市排澇應急管理提供輔助決策支持。