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善用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 推進(jìn)水務(wù)與供熱行業(yè)智慧轉(zhuǎn)型

時間:2017-09-19 11:09

來源:施耐德電氣

作者:楊虎進(jìn) 孫趙林 馬增良 張建

評論(

導(dǎo)讀:當(dāng)前,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了各行各業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的新利器。在實際應(yīng)用中,它不僅能夠為制造業(yè)解決效率和能效問題,也能為一些關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)帶來智能化的變革。

例如,在國內(nèi)廣泛推動“智慧城市”建設(shè)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)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型呢?

不難看到,當(dāng)前眾多城市的水務(wù)和供熱企業(yè)都處于求智、求變的階段,這一需求的背后有著非常強勁的驅(qū)動力。一方面,我國城鎮(zhèn)化的趨勢使得城市水務(wù)、供熱等公共服務(wù)的需求規(guī)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,無論是傳統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施還是管理運營模式,在服務(wù)社會、保障需求的職能上都已面臨巨大的挑戰(zhàn)。

另一方面的挑戰(zhàn),則直接來源于水務(wù)、供熱企業(yè)的經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)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(xiàn)象在能源、資產(chǎn)及人力等各個環(huán)節(jié)隨處可見,嚴(yán)重影響了企業(yè)的盈利能力等“硬指標(biāo)”。只有進(jìn)行智慧化的轉(zhuǎn)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)供熱粗放運營頑疾

那么,具體到水務(wù)和供熱企業(yè)的行業(yè)實踐,它們在運營和技術(shù)等層面分別有哪些現(xiàn)實的痛點呢?

在水務(wù)行業(yè),企業(yè)運營覆蓋從水源地、取水泵站、水廠、管網(wǎng)、最終用戶、污水管網(wǎng)、泵站到污水廠等各個環(huán)節(jié)。在這樣的一個全生命周期當(dāng)中,水務(wù)公司面臨著很多的挑戰(zhàn)。對于企業(yè)而言,設(shè)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)驗來運營,缺乏很標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則和規(guī)范。此外,受到自動化、信息化水平的局限,綜合導(dǎo)致整個企業(yè)的投資回報率停留在比較低的水平。而由于缺乏操作、運營經(jīng)驗的銜接和傳承,當(dāng)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,馬上解決遇到的問題。

而對于供熱行業(yè),也有相仿的挑戰(zhàn)。例如管理模式粗放老舊,生產(chǎn)經(jīng)營的多系統(tǒng)切換、操作繁瑣,水力和熱力的平衡失調(diào),多熱源聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜等。另一個問題就是對于人工的過度依賴,由于對熱網(wǎng)的滯后性沒有統(tǒng)一有效的策略,負(fù)荷預(yù)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(shù)據(jù)還要靠人工搜集,根本難以做到高效的反應(yīng)、決策和優(yōu)化。

其實,貫穿這些企業(yè)的最根本也是共性的“頑疾”,總結(jié)起來就是“不通則痛”。即由于數(shù)據(jù)、系統(tǒng)之間缺乏通透,使得控制、管理、運營等從下到上的各個環(huán)節(jié)難以進(jìn)行實時、精準(zhǔn)的優(yōu)化決策,最終只能大量依靠人工的粗放管理和調(diào)節(jié),“智慧”也就無從談起了。

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

在這方面,當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)和工具,正在越來越多地成為改善現(xiàn)狀的利器。例如,施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)的全新EcoStruxureTM架構(gòu),就可以成為幫助企業(yè)打通數(shù)據(jù)和系統(tǒng)、實現(xiàn)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(yīng)用/分析和服務(wù)三層架構(gòu),形成開放、互聯(lián)互通、互操作性的生態(tài)體系,其本質(zhì)則是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為智能和決策。剖析EcoStruxure 的三層架構(gòu),底層互聯(lián)互通的設(shè)備主要包括各類儀表、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過程控制、SIS安全控制等;最上層主要是應(yīng)用和分析的軟件和工具,包括對能源的管理、整個生產(chǎn)的運行調(diào)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(tǒng),以及對資產(chǎn)管理和設(shè)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(gòu),企業(yè)可以實現(xiàn)智能設(shè)備的技術(shù)連接,并進(jìn)行實時、廣泛的數(shù)據(jù)收集,將關(guān)鍵數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)皆贫恕V?,則是將數(shù)據(jù)通過分析轉(zhuǎn)化為有價值、有意義的分析結(jié)果,最終主導(dǎo)決策。依托這一過程,使得設(shè)備、人員、管理、運營中每一個變化都得到及時傳達(dá)和反饋,形成閉環(huán)。

打通閉環(huán),實現(xiàn)智慧水務(wù)及供熱應(yīng)用落地

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

EcoStruxure在智慧水務(wù)中的應(yīng)用,首先體現(xiàn)在水務(wù)智能調(diào)度和優(yōu)化控制。從水的生產(chǎn),再到水的供應(yīng),再到用戶端完全都在調(diào)度管理的范圍之內(nèi),需要結(jié)合生產(chǎn)、能源消耗、水的漏損、水質(zhì)、水力模型的預(yù)測等一系列的舉措,對整個水的生命周期進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

同時,這一架構(gòu)實質(zhì)上還成為了整個預(yù)防性運維系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺,生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過CM(Condition Manager)組件將實時數(shù)據(jù)傳到資產(chǎn)管理中心,通過設(shè)備模型來判斷設(shè)備狀況,實現(xiàn)前瞻性的維護。

在水務(wù)行業(yè)還有一個典型的問題就是供水漏損管理。在這方面,結(jié)合施耐德電氣的GIS系統(tǒng)和在線水力模型,可以有效保證整個系統(tǒng)建設(shè)的真實性。依托于對營業(yè)收費、客戶服務(wù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)水表、SCADA實時數(shù)據(jù)以及管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)等子系統(tǒng)的有機結(jié)合,能夠幫助企業(yè)更好地去做漏損管理,形成漏損的大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

而在供熱行業(yè),EcoStruxure同樣可以通過各層架構(gòu)的有機融合,解決智慧供熱的挑戰(zhàn)。 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(shè)備;在控制層,則通過VPN的網(wǎng)絡(luò)或者通過云端進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和管理,向下通過SCADA系統(tǒng)實時地跟各個換熱站進(jìn)行交互;向上則設(shè)立應(yīng)用、分析及服務(wù)層,構(gòu)成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為價值的最重要一層。

在這一層,企業(yè)可以依托Termis和EMS等仿真和決策工具實現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測、多熱源的調(diào)度管理和能源的優(yōu)化運行。以Termis生產(chǎn)調(diào)度模擬系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)可以通過建立熱網(wǎng)模型,實現(xiàn)整體系統(tǒng)的可視化,實現(xiàn)溫度優(yōu)化、壓力優(yōu)化、多熱源生產(chǎn)計劃優(yōu)化等功能,是一個全方位對熱網(wǎng)的調(diào)度和管理的專家系統(tǒng)。同時,它也是一個集成的系統(tǒng),它將SCADA系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)以及一些第三方的包括收費、客服系統(tǒng)集成在一起,用來解決水力問題、熱力問題,以及整個管網(wǎng)的調(diào)度和管理的問題。

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編輯:徐冰冰

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