市政水處理：“工業通訊就像我們肌體的神經”
——訪中國市政工程西南設計研究總院有限公司第十設計研究院總工程師 劉衛民

本刊記者/梁秀璟

市政水處理：“工業通訊就像我們肌體的神經”
——訪中國市政工程西南設計研究總院有限公司第十設計研究院總工程師 劉衛民

本刊記者/梁秀璟

上世紀90年代左右，隨著改革開放的不斷深入，我國引進了當時國際上較為先進的水處理生產工藝及自動化控制理念和技術，經過引進消化吸收，國內水處理行業終于逐漸建立起生產自動化網絡。而那個時候的網絡通訊技術還比較單一，結構也相對簡單。隨著微電子、計算機技術、網絡技術、控制理論的發展普及，工業通訊技術在中國市政水處理行業中已經得到非常廣泛的應用。中國市政工程西南設計研究總院有限公司第十設計研究院總工程師劉衛民為記者舉了一個非常形象的例子，“工業通訊就像是一根串起珍珠的線，貫穿于整個自動化和信息的系統之中。”和普通商用通訊相比，工業通訊是一條更為結實的“線”，這是因為它對實時性、可靠性及安全性有著更高的要求。

工業通訊帶來的變化

控制與通訊技術與其他專業技術相比，有更快的發展速度，而其所取得的創新和突破幾乎在隨時隨地的發生。例如，工業無線交換設備越來越多的應用，使之前較難解決的控制中心與移動設備之間的數據交換與監控，變得輕而易舉，我們只需通過無線工業以太網設備，將移動設備（例如：移動式的吸泥機、移動式的刮泥機等）的控制器，通過某一個節點，接入全廠的工業以太網即可實現。又比如，通過廠區的無線Wi-Fi覆蓋設計，使之前在中控室終端上的人機界面功能，可以在一個手持平板電腦上，在廠區任意位置實現。如果解決好與公網連接的安全性與實時性，通過虛擬內網的方式，還可以使相關的管理人員，在異地對生產過程進行實時監控。 這些都是通訊技術在水處理行業的應用成果。

劉衛民表示，隨著光交換技術的普及，通訊速率的大幅度提高，光纖工業以太環網作為主干網的應用，成為水處理行業當前最為常見的形式。采用不同檔次的交換設備，可以構成更為復雜結構的網絡，例如，環套環、環切環以及多分支、多層次的工業網絡，這些結構形式的網絡在不同規模的自來水廠和污水廠中都得到了一定程度的應用。而最初的工業網絡主要連接控制設備如PLC、DCS等，現在也已經開始向被控設備終端延伸，最終的目標就是大家目前普遍討論的熱門話題——物聯網方向。

對各類排放的監管提供有效手段

隨著全社會對環保問題的日趨關注，“十二五”規劃中也對市政水處理行業提出了強化污染物減排和治理的相關要求，在這方面，工業通訊技術也起到了不可小覷的作用。

對于這一點，劉衛民認為，通訊技術的作用不僅僅表現在水處理行業生產過程的節能減排方面，更多的是為各類排放的監管提供了非常有效的手段和途徑。他還強調，從宏觀的角度去著眼，如何強化污染物減排和治理，全面的管理才是重點中的重點，對所有排放主體的全面監管，量化這些企業的污染排放，完全杜絕偷排、亂排、超標排放，才是問題的關鍵。工業通訊在這方面可以擔當很重要的角色，有了通訊技術的基礎，主管部門與社會組織就不僅可以實時監控這些企業的污水排放，還可以全面監控其生產過程，防止偷排的同時，還可從獲取的大數據中，統計出用水和污水排放的規律，為今后的供水和污水處理作出更為合理的規劃。

劉衛民，男，現任中國市政工程西南設計研究總院有限公司第十設計研究院總工程師。中國土木工程學會水行業分會、機電委員會委員，成都自動化研究會常務理事。1987年畢業于上海交通大學自動控制專業，工作后一直從事自動化專業工作，工作經歷有設計、安裝調試、軟件開發、系統集成等，工作經驗豐富且較為全面，自動化專業技術方面在水處理行業內有一定的影響力。近年來，在項目評審和學術交流活動方面參與較多。

保障安全性的必要支撐

市政水處理行業是關系民生的行業，稍有處理不好可能就會對人民生命安全造成威脅，所以水處理項目的安全性至關重要，劉衛民認為，工業通訊技術在保證安全性方面主要可以歸納為以下幾點：

（1）實現有效的預警。當一個地區的生活水源發生突發污染，或者出現一個對周邊及下游環境能造成嚴重污染的事件，現代工業通訊技術可以將遠端水源檢測的數據，或者突發污染點的數據，及時上報到生產指揮調度中心，使整個應對過程有盡量多的預反應時間。

（2）多機構的快速聯動。一個突發污染事件發生之后，需要多個行政部門、機構以及相關企業的綜合聯動，通訊技術的應用可以使這個過程變得更為快速、更為有效。

（3）相關實時信息的全方位收集與快速匯總，可以使整個應對策略與具體措施更為正確更為合理。

（4）指揮中心下達的指令可以最快速、最有效、最準確地到達所有的執行部門和機構，實現最全面的整體聯動。

“工業通訊就像我們肌體的神經”

工業通訊技術的發展所帶給市政水處理行業發生的變化似乎是顯而易見的。有人說是具有變革性的。然而，劉衛民則更愿意用廣泛與深入來描述這種變化。從工業現場總線到工業光纖以太網再到工業無線通訊的發展，不是一項技術完全取代另一項技術，而是我們可以應用的通訊技術手段和途徑更為豐富，更為有效。就像手機，現在的智能手機，可以有極其豐富的各項功能，而其最基本的通話與短信息功能仍然是普遍被使用的功能。工業現場總線在我們設計的每一個項目都幾乎有一定范圍的應用，工業以太網也是主要采用的主干通訊模式，工業無線通訊是一種延伸。當然一般情況下新技術應用的范圍會越來越廣，權重也會越來越大。

劉衛民告訴記者：“工業通訊技術的發展對市政水處理行業帶來的變化，是潛移默化的也是非常巨大的，用一句話總結就是，工業通訊就像我們肌體的神經，分布于全身的每個部位，并起著至關重要的作用，是我們的生存必需依賴的。”

工業通訊有待進一步深入開發

技術發展的關鍵就是解決瓶頸，或者說是提高短板。就目前而言，水處理生產過程內部的通訊應用已經進入一個比較成熟的階段，但從這個行業整體的系統化要求來講，工業通訊的應用還有待進一步的深入與開發。劉衛民說道：“在供水建設方面，從水源地、取水泵房、引水管線、多個凈水廠、輸水管線、加壓泵站、配水管線到用戶端，這是一個分布很廣很大的區域，要實現全方位的遠程監控和信息采集，就必須依賴公共網絡。因為作為水處理行業來講，為此建設一個專用網絡的投資無法想象，但公共網絡的安全性和實時性存在著一定的不確定性。同時，由于當今的信息化內容不僅包括數據內容，還有實時圖像和視頻，公網的帶寬和使用費也是一項制約條件。另外，在污水處理方面，從眾多的排污點、排水管網、多處污水提升泵站，到數個污水處理廠，也是一個分布很廣的區域，存在著同樣的通訊需求。”

劉衛民總結，既要滿足工業通訊的高可靠性、高安全性、高實時性，大數據量的要求，又要簡便易行、低投資、低運行成本，且易于維護和使用，這是下一步亟待要解決的問題，也是工業通訊技術發展的一個考驗和機遇。

工業通訊技術是節能減排不可或缺的“情報員”

隨著全社會對環保問題的日趨關注，“十二五”規劃中也對化工行業提出了節能減排的相關要求，而工業通訊技術在化工企業的節能減排工作中也充當著重要的角色。

我們不妨先看看來自美國能源部的最新統計數據：在中央鍋爐提供的蒸汽中，大約20%由于疏水器的泄漏浪費掉了。再來看Emerson的應對措施：使用羅斯蒙特708無線聲波變送器，就可以對所有的關鍵疏水器進行穩定的監測和精確的測量，從而盡早發現疏水器的故障，防止蒸汽的持續損失。此外，708無線聲波變送器還可以穩定地監測工廠所有區域的主要安全閥，及時發現泄放，并輔助更正潛在的不安全因素，采取措施減少擴散。

王永勝認為，以上的例子足以說明，工業通訊的技術進步，使得以往不能夠有效預防的能源浪費和過多污染排放得到解決，若非無線通訊技術，上述情況將不容樂觀。他認為，如果將工藝方案的優化稱為節能減排的“指揮官”，那么工業通訊技術就是節能減排不可或缺的“情報員”，為節能減排工作帶來了新的利潤增長點和較大的提升空間。

最后，王永勝總結道，未來的現場總線技術和工業無線技術的應用普及還將經歷較長的時期，這有賴于眾多業主的觀念轉變、供應商的產品宣傳力度和技術支持、甚至是國家的政策扶持。但可以肯定的是：越來越多的工業實踐證明，現場總線技術和工業無線技術是行之有效的；越來越清晰的世界環保趨勢以及越來越嚴苛的政府環保指標要求，將加速推進工業通訊的技術進步和應用歷程。