水資源數(shù)字化建設的進程

文/ Hans-Jürgen Bittermann

行業(yè)觀察

水資源數(shù)字化建設的進程

文/ Hans-Jürgen Bittermann

數(shù)字化技術對水資源經(jīng)濟效益和水利設備供應商有哪些推進作用？——PROCESS雜志回顧了這一領域，已經(jīng)有很多的技術創(chuàng)新公司走在行業(yè)前沿了！

保證智能化的水利基礎設施運行是水利設施經(jīng)濟性優(yōu)化的關鍵。Inter 3D公司負責人Shahrooz Mohajeri博士強調(diào)說：通過水利基礎設施的智能化進入數(shù)字化時代，這是水資源經(jīng)濟領域應對人口結構變化及氣候變化所面臨的最大挑戰(zhàn)。水利4.0這一概念清楚地說明了要通過水資源管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)水資源管理的革命之路。

水資源管理的一體化集成

毫無疑問, 水資源經(jīng)濟是德國工業(yè)4.0建設的重要一部分。其中，水利技術中的能源利用效率和可靠的給水供水和污水排放是重中之重，西門子過程自動化技術公司的首席執(zhí)行官Eckard Eberle先生說道：“水利4.0通過水利設施全生命周期內(nèi)各個過程的一體化集成——從工程設計到設備運行直至不斷的優(yōu)化改進——幫助水利技術企業(yè)實現(xiàn)美好的未來遠景?！?/p>

德國水資源技術合作組織可通過大量已經(jīng)實現(xiàn)了的水利項目證明：現(xiàn)代化的數(shù)字化過程控制對水利項目的重要性。Ribeka公司在斯圖加特21區(qū)中水處理隧道施工項目中采用了網(wǎng)絡化的實時監(jiān)控系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和早期報警系統(tǒng)。在丹麥海港城市Aarhus的水利基礎設施建設中，DHI公司在3條污水水渠、75條混合水水渠和58條雨水排水渠中采用了集成式的監(jiān)控和報警實時系統(tǒng)。在保加利亞，Biogest公司與西門子公司合作建造了一座采用全自動解決方案的污水凈化處理廠。借助于常規(guī)的能源管理平臺，可以明顯減少程序編制和參數(shù)賦值的工作量?！斑@樣，整個工程項目設計中，我們節(jié)約了20%的時間。”Biogest公司的自動化技術負責人Rihard Gruhler博士說道。

流程泵和壓縮機

數(shù)字化技術也為流程泵開辟了新的領域；“我們的Wilo Care水利設施監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供了舒適的現(xiàn)代化設備管理解決方案，可靠地保證了流程泵等設備始終處于最佳工作狀態(tài)?！?Wilo公司的水利技術產(chǎn)品銷售經(jīng)理Marcus Neppl先生說道。他們提供的技術服務包還包括了基礎變型、常規(guī)型和高級幾種類型，根據(jù)用戶選用的技術服務包合同，保證用戶便捷地使用水利設備。

Grundfos公司也認為，傳統(tǒng)的流程泵技術將不會是市場的主力軍，集合了傳感器技術和MRS檢測控制調(diào)節(jié)技術等的系統(tǒng)解決方案將會成為水利技術市場中的主流。因為僅僅依靠設備硬件已越來越難以掌控水資源的產(chǎn)品生產(chǎn)了。越來越多的創(chuàng)新技術要求利用專業(yè)軟件編寫設備控制程序，掌控水利設備和控制水利設備之間的接口。Grundfos公司為企業(yè)提供帶有GRM（遠程遙控和遠程監(jiān)控）技術的新型解決方案。

污水凈化處理廠平均70%以上的成本費用來源于曝氣池設備。由Aerzener公司開發(fā)的結合吹氣、增壓和混合曝氣技術的曝氣池供氣技術方案能提供迄今為止最優(yōu)的生產(chǎn)效率。該公司最新開發(fā)的曝氣池綜合控制方案Aersmart能夠把曝氣時的能源利用效率再提高15%，原因在于智能化曝氣控制方案可按照要求的負載曲線提供曝氣時的氧供應量，使其幾乎能達到了最佳的供氧水平。另外，曝氣設備的工作數(shù)據(jù)，例如壓力、流量、溫度、能源消耗和與此有關的負載變動過程以及各個機械設備的維護保養(yǎng)數(shù)據(jù)也一并記錄下來，以傳送給污水凈化處理系統(tǒng)總控制系統(tǒng)作進一步的處理。

Kaeser公司研發(fā)設計的壓縮空氣管理系統(tǒng)Sigma Air Manager 4.0不僅能對壓縮空氣系統(tǒng)中的各個設備進行管理，最佳地協(xié)調(diào)各臺空壓機的工作，還能通過它的3D高級調(diào)節(jié)技術保證了隨時提供最優(yōu)的工作性能和最高的空壓機站節(jié)能效果。Kaeser公司始終以貫徹落實工業(yè)4.0作為其技術創(chuàng)新的基礎，旨在實現(xiàn)高效的能源管理，以及在技術服務中實現(xiàn)預防性維護保養(yǎng)措施。

結語

今天，自動化和數(shù)字化已經(jīng)成為水利改革進程中的重要推動力。智能化的數(shù)據(jù)連接使得工業(yè)、能源以及市政領域中的水資源管理成為可能，符合需要的過程控制可高效地完成高效供水和污水凈化處理，促進水利經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。但同時我們也要注意到，越來越廣泛的網(wǎng)絡連接也提高了黑客入侵的風險，當然，技術創(chuàng)新會解決這些問題，未來將向更好、更光明的方向發(fā)展。

“水利4.0通過各個單一過程在整個設備生命周期內(nèi)的一體化集成，為水利技術企業(yè)提供了美好的未來前景?！薄狤ckard Eberle先生，西門子公司

市政基礎設施系統(tǒng)的數(shù)字化

從2016年4月 開 始 到2019年3月結束的水利4.0計劃項目規(guī)劃了市政基礎設施系統(tǒng)的數(shù)字化建設。項目實施的目標是：利用網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)服務平臺，為水利基礎設施開發(fā)創(chuàng)新性的應用工具和經(jīng)營模式，討論工業(yè)4.0在市政領域中的應用可能性。HAST系統(tǒng)技術、Pegasys公司、南德水利公司、ifak水利技術合作社、科隆GECOC技術學院以及IEEM等組織和機構，在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)技術服務平臺上為用戶提供了眾多的應用方案，所有的項目參與者都強調(diào)了嚴格以實踐為主導的項目特性。

本文作者系PROCESS德文版特約撰稿人。