作者：

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷(xiāo)售部水行業(yè)/智慧城市業(yè)務(wù)總監 楊虎進(jìn)

施耐德電氣（中國）有限公司工業(yè)事業(yè)部過(guò)程自動(dòng)化市場(chǎng)部經(jīng)理 孫趙林

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷(xiāo)售部城市集中供熱業(yè)務(wù)/水行業(yè)解決方案銷(xiāo)售經(jīng)理 馬增良

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷(xiāo)售部水行業(yè)解決方案架構師 張建

當前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了各行各業(yè)實(shí)現轉型升級的新利器。在實(shí)際應用中，它不僅能夠為制造業(yè)解決效率和能效問(wèn)題，也能為一些關(guān)系到國計民生的基礎設施產(chǎn)業(yè)帶來(lái)智能化的變革。例如，在國內廣泛推動(dòng)“智慧城市”建設的今天，水務(wù)和供熱行業(yè)板塊的智慧化升級也隨之成為了必然的趨勢，如何利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為這些行業(yè)實(shí)現轉型呢？

不難看到，當前眾多城市的水務(wù)和供熱企業(yè)都處于這種求智、求變的階段，這一需求的背后有著(zhù)非常強勁的驅動(dòng)力。一方面，我國城鎮化的趨勢使得城市水務(wù)、供熱等公共服務(wù)的需求規模不斷擴大，居民對這些公共服務(wù)品質(zhì)的要求也在提升，無(wú)論是傳統的軟硬件基礎設施還是管理運營(yíng)模式，在服務(wù)社會(huì )、保障需求的職能上都已面臨巨大的挑戰。

另一方面的挑戰，則直接來(lái)源于水務(wù)、供熱企業(yè)的經(jīng)濟效益。在傳統模式下，一系列管理因素和技術(shù)上的局限，使低效、滯后、浪費等現象在能源、資產(chǎn)及人力等各個(gè)環(huán)節隨處可見(jiàn)，嚴重影響了企業(yè)的盈利能力等“硬指標”。只有進(jìn)行智慧化的轉型，才能使更多的水務(wù)、供熱企業(yè)擺脫瓶頸。

“不通則痛”形成水務(wù)供熱粗放運營(yíng)頑疾

那么，具體到水務(wù)和供熱企業(yè)的行業(yè)實(shí)踐，它們在運營(yíng)和技術(shù)等層面分別有哪些現實(shí)的痛點(diǎn)呢？

在水務(wù)行業(yè)，企業(yè)的運營(yíng)覆蓋從水源地、取水泵站、水廠(chǎng)、管網(wǎng)、最終用戶(hù)、污水管網(wǎng)、泵站到污水廠(chǎng)等各個(gè)環(huán)節，在這樣的一個(gè)全生命周期當中，水務(wù)公司面臨著(zhù)很多的挑戰。對于企業(yè)而言，設備的老化、管理模式的粗放，使得企業(yè)在很多情況下只能依靠人工經(jīng)驗來(lái)運營(yíng)，缺乏很標準的規則和規范。此外，受到自動(dòng)化、信息化水平的局限，綜合導致整個(gè)企業(yè)的投資回報率停留在比較低的水平。而由于缺乏操作、運營(yíng)經(jīng)驗的銜接和傳承，當有經(jīng)驗的工作人員離職或退休之后，新員工難以迅速掌握技能，馬上解決遇到的問(wèn)題。

而對于供熱行業(yè)，也有相仿的挑戰。例如管理模式粗放老舊，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的多系統切換、操作繁瑣，水力和熱力的平衡失調，多熱源聯(lián)網(wǎng)復雜等。另一個(gè)問(wèn)題就是對于人工的過(guò)度依賴(lài)，由于對熱網(wǎng)的滯后性沒(méi)有統一有效的策略，負荷預測全靠人工；換熱站依靠人工值守，操作基本依靠人工，基本數據還要靠人工搜集，根本難以做到高效的反應、決策和優(yōu)化。

其實(shí)，貫穿這些企業(yè)的最根本也是共性的“頑疾”，總結起來(lái)就是“不通則痛”。即由于數據、系統之間缺乏通透，使得控制、管理、運營(yíng)等從下到上的各個(gè)環(huán)節難以進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準的優(yōu)化決策，最終只能大量依靠人工的粗放管理和調節，“智慧”也就無(wú)從談起了。

創(chuàng )新物聯(lián)網(wǎng)架構成為行業(yè)智慧“利器”

在這方面，當前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構和工具，正在越來(lái)越多地成為改善現狀的利器。例如，施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)的全新EcoStruxureTM架構，就可以成為幫助企業(yè)打通數據和系統、實(shí)現IT和OT融合的利器。

EcoStruxure Plant擁有互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制、應用/分析和服務(wù)三層架構，形成開(kāi)放、互聯(lián)互通、互操作性的生態(tài)體系，其本質(zhì)則是將數據轉化為智能和決策。剖析EcoStruxure 的三層架構，底層互聯(lián)互通的設備主要包括各類(lèi)儀表、傳感器、變頻器等智能元器件產(chǎn)品；邊緣控制層則包括DCS分散控制、PLC過(guò)程控制、SIS安全控制等；最上層主要是應用和分析的軟件和工具，包括對能源的管理、整個(gè)生產(chǎn)的運行調度、輔助分析等，比如管網(wǎng)的優(yōu)化、遙測、運行控制和管理系統，以及對資產(chǎn)管理和設備運行狀態(tài)的分析，這都是企業(yè)的分析決策層能夠用到的一些軟件和解決方案。

依托這套架構，企業(yè)可以實(shí)現智能設備的技術(shù)連接，并進(jìn)行實(shí)時(shí)、廣泛的數據收集，將關(guān)鍵數據從傳感器傳輸到云端。之后，則是將數據通過(guò)分析轉化為有價(jià)值、有意義的分析結果，最終主導決策。依托這一過(guò)程，使得設備、人員、管理、運營(yíng)中每一個(gè)變化都得到及時(shí)傳達和反饋，形成閉環(huán)。

打通閉環(huán)，實(shí)現智慧水務(wù)及供熱應用落地

那么，基于EcoStruxure這套物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構的解決方案平臺，具體是如何在水務(wù)和供熱行業(yè)應用的呢？

EcoStruxure在智慧水務(wù)中的應用，首先體現在水務(wù)智能調度和優(yōu)化控制，從水的生產(chǎn)，再到水的供應，再到用戶(hù)端完全都在調度管理的范圍之內，需要結合生產(chǎn)、能源消耗、水的漏損、水質(zhì)、水力模型的預測等一系列的舉措，對整個(gè)水的生命周期進(jìn)行優(yōu)化調度。同時(shí)，這一架構實(shí)質(zhì)上還成為了整個(gè)預防性運維系統的基礎平臺，生產(chǎn)數據可以通過(guò)CM（Condition Manager）組件將實(shí)時(shí)數據傳到資產(chǎn)管理中心，通過(guò)設備模型來(lái)判斷設備狀況，實(shí)現前瞻性的維護。

在水務(wù)行業(yè)還有一個(gè)典型的問(wèn)題就是供水漏損管理。在這方面，結合施耐德電氣的GIS系統和在線(xiàn)水力模型，可以有效保證整個(gè)系統建設的真實(shí)性。依托于對營(yíng)業(yè)收費、客戶(hù)服務(wù)、遠程數據水表、SCADA實(shí)時(shí)數據以及管網(wǎng)巡檢系統等子系統的有機結合，能夠幫助企業(yè)更好地去做漏損管理，形成漏損的大數據管理系統。

而在供熱行業(yè)，EcoStruxure同樣可以通過(guò)各層架構的有機融合，解決智慧供熱的挑戰。 在底層，可以為換熱站提供包括壓力傳感器、變送器、人機接口、HMI、PLC、變頻器等設備；在控制層，則通過(guò)VPN的網(wǎng)絡(luò )或者通過(guò)云端進(jìn)行數據的采集和管理，向下通過(guò)SCADA系統實(shí)時(shí)地跟各個(gè)換熱站進(jìn)行交互；向上則設立應用、分析及服務(wù)層，構成數據轉化為價(jià)值的最重要一層。

在這一層，企業(yè)可以依托Termis和EMS等仿真和決策工具實(shí)現負荷預測、多熱源的調度管理和能源的優(yōu)化運行。以Termis生產(chǎn)調度模擬系統為例，該系統可以通過(guò)建立熱網(wǎng)模型，實(shí)現整體系統的可視化，實(shí)現溫度優(yōu)化、壓力優(yōu)化、多熱源生產(chǎn)計劃優(yōu)化等功能，是一個(gè)全方位對熱網(wǎng)的調度和管理的專(zhuān)家系統。同時(shí)，它也是一個(gè)集成的系統，它將SCADA系統、能源管理系統以及一些第三方的包括收費、客服系統集成在一起，用來(lái)解決水力問(wèn)題、熱力問(wèn)題，以及整個(gè)管網(wǎng)的調度和管理的問(wèn)題。

由于結合了這樣的利器，近年來(lái)施耐德電氣在國內成功實(shí)施多個(gè)智慧水務(wù)項目，包括浦東某自來(lái)水公司綜合調度中心的建設與改造，蘇州某工業(yè)園區從水源地到水廠(chǎng)，再到管網(wǎng)和污水處理廠(chǎng)的全生命周期項目等?；诓煌鞘械默F狀，可以將漏損率提高5%到30%不等，通過(guò)整個(gè)智慧水務(wù)系統平臺的建設，其運營(yíng)效率則可以提高25%。而在供熱行業(yè)，施耐德電氣也已先后在陜西、黑龍江、山東、北京等省市參與實(shí)施多個(gè)集中供熱項目，可謂碩果累累。

值得一提的是，這一物聯(lián)網(wǎng)架構在近年來(lái)新興的PPP模式中，也得到了很好的落地應用，可謂為智慧水務(wù)、供熱的模式創(chuàng )新和探索提供了支撐。

作為這一領(lǐng)域的典型企業(yè)代表，東控智慧城市運營(yíng)科技有限公司的高級副總裁胡曉翔就談到：“在我們的PPP項目的實(shí)施過(guò)程中，會(huì )涉及到很多物聯(lián)網(wǎng)以及業(yè)務(wù)管理類(lèi)的系統建設。施耐德電氣EcoStruxure架構可以說(shuō)在智慧水務(wù)的解決方案層面提出了一個(gè)頂層設計的基礎架構。里面包括了數據層、技術(shù)層、業(yè)務(wù)架構等。我們覺(jué)得，在現在這種情況下能夠提出一個(gè)相對成熟、相對完整的體系架構，對我們后面的工作會(huì )有很大的支撐和幫助?！?/p>