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        活動鏈接：2013年控制網技術專題---引領水工業智能化新時代  


                  
 朱報開

   高級工程師，現任廣東科創智能科技有限公司董事長、技術帶頭人。1995年畢業于大連理工大學計算機科學與應用專業, 曾先后擔任南京電力設備總廠電力后臺系統軟件開發工程師、廣東省順德市供水總公司技術科工程師。自1997年開始一直從事水廠自動化工程建設, 先后負責承建過10萬噸/日以上的水廠自動化工程十五項。獲得各種科技進步獎項。有較豐富的水廠建設經驗, 在水廠擔任過多年的管理工作, 熟悉水廠的生產工藝、生產管理、設備維護。有豐富的施工管理、安裝調試經驗。

   21世紀，水已經成為全世界最緊缺的自然資源。我國是一個水資源貧乏的國家，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。隨著城市化和工業化進程的加快，我國水工業雖然有了很大的發展，但依然面臨著嚴峻的挑戰：首先，隨著近年來經濟飛速發展，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，雖然近年來城市供水、污水處理廠發展迅速，但供水、排水管網建設乏力，近期頻發的“一場大雨就可淹沒一座城市”現象正是暴露出這一問題。此外，近20年來，中國經濟保持著年均10%左右的高速增長，相對低水平的建設項目使得環境污染日益加劇，水污染的形勢更加嚴峻，許多湖泊、河流甚至流域污染嚴重，對本來已經匱乏的水資源造成了更大的浪費。

   經濟快速發展所帶來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問題，極大地阻礙了經濟的發展。據統計，由于供水不足，城市工業每年損失達到2300億元人民幣，由于城市水污染造成的經濟損失估計相當于國家當年財政收入的6%以上，同時，飲用水的短缺和水污染也已危及居民的生活和健康，影響到社會的安定。 
發展水工業、面對水危機，近期國家一系列水工業發展相關規劃出臺，這將給自動化技術在水工業應用的未來發展帶來哪些影響？給自動化技術帶來哪些機遇和挑戰？本刊記者特別采訪了在水工業自動化領域擁有15年研發、應用經驗的朱報開，探討水工業自動化未來發展趨勢。

   水工業發展給自動化技術帶來機遇和挑戰

   近期，國務院辦公廳發布了《“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建設力度、加強重點流域水污染防治工程的具體目標。

   朱報開認為這些《規劃》的出臺表明了國家大力發展水工業的決心和信心。城市上下水處理、工礦企業污水處理、城市樓群二次供水、上水水質深度處理、城市中水處理、江河湖泊的環保治理，是城鎮現代化的基礎。雖然近年來我國水工業發展迅速， 工程規模越來越大，系統越來越繁雜，大大小小泵站越來越多， 上下水及中水管網像蜘蛛網一樣遍布城鄉的每個角落，但并未緩解水資源缺乏的危機。隨著“十二五”規劃的實施，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說， 也只是杯水車薪。所以在供水領域，國家對供水安全的重視程度越來越高，將會有更多的水廠面臨自動化的升級和改造，同時更多的自來水集團希望能夠實現供水的整體調度；在污水處理領域，更多的中小水廠建設及污泥處理是一個趨勢，同時集中的運營監控、節能降耗，也是未來一大方向。

   朱報開表示這些《規劃》的出臺將為自動化企業帶來了巨大的市場機遇：“自動化、信息化技術將解決水行業生產水、供水的過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，自動化、信息技術是水行業開展節能減排的重要手段，可最大程度地實現環境保護和最大限度的水的循環利用。” 

   但要實現這些目標，自動化技術無疑也面臨著前所未有的挑戰，正如朱報開所說：“我國水工業的自動化水平比國內其他行業要落后10年左右。特別是水行業各系統水處理工程，購買了許多昂貴的水質分析儀器儀表，引進了許多好的技術，也走過了不少彎路。在新形勢下，如何使這個傳統的基礎行業在經濟全球化的環境中有一個立足之地？水工業綜合自動化的核心技術是什么？建立什么樣的自動控制系統？是擺在我們所有投身水工業的科技工作者面前的挑戰。”

   “信息控制一體化”是現代水工業自動化的未來

   我國水行業自動化控制起步較晚，20世紀80年代之前的水企業監控系統以分立元件為主，各種水質分析儀表、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、紙質記錄儀等，笨重粗大、功能低下，監控中心只能顯示個別參數。進入20世紀90年代以后，水處理廠才開始引進自動控制系統，但多是直接引進國外成套自控設備，國產自動控制系統在水處理廠應用很少。近20年來，我國水行業在自動化技術和信息化技術應用方面得到了長足的發展，創造了良好的經濟效益和社會效益。但是，與國際水平相比，我國的自動化和信息化技術還相對滯后，整體上還處在先進國家20世紀80-90年代的水平。水工業自動化水平發展不平衡和應用水平低下等問題依然存在。

   朱報開表示：“當前，我國水工業自動化的主要問題在于以智能決策為目標的信息化技術應用相對遲緩，‘信息孤島’現象依然嚴重，自動化技術和信息化技術缺乏融合，大量的過程數據都靜靜地‘躺’在現場，而沒有發揮其應有的作用。” 

   據其介紹，上世紀90年代之后，水工業工程中，先后設置了PID調節、比值、前饋、后饋、FCS、DCS和最初的以太網技術， 經歷了幾次重大的變革，自動化水平有了較大的提高。但是，成千上萬件的現場設備還是處在“孤島”狀態，獨立于自動化系統之外，瓶頸問題到處存在，上面管理決策部門對各水處理車間的工藝流程的生產狀態不能在線獲取。供應鏈營銷服務、管網監測都在脫節狀態下生存。

   近年來，許多大城市水企業，構建了PLC及FCS現場總線系統，應用了許多工業以太網絡技術，但數據不全，傳上來的一些數據也不能共享，利用率極為低下。嚴格來講，不能算作自動化系統。

   目前世界流行的EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、PROFINET 、MODBUS-IDA和Ethernet/IP等實時工業以太網技術， 打破了過去傳統的系統結構的堅冰，為真正科學的信息控制系統奠定了堅實的技術基礎。為了提高網絡的實時性能，這些標準制定者做了大量的研發工作，實時響應時間，都可以達到5～10ms或更低，基本上滿足了水工業數據傳輸的需要。

   基于工業以太網技術的飛速發展，朱報開認為：信息化，即“信息控制一體化”是現代水工業自動化的未來發展趨勢。“城市級水工業信息控制一體化系統應滿足‘廣域、實時、專用、便捷、主動’的要求；應做到‘實時在線監控、通信距離無限、接口自動兼容’。科學的水工業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化監控系統。創建最現代化的水工業信息控制一體化系統的巨大動力是迅速發展的最新的計算機技術、網絡技術、數字化技術、嵌入技術、虛擬化技術、Web服務器技術及各種先進控制技術等等。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、財務結算、客戶服務、運營管理、辦公自動化等各個方面。”他說道。

   通過自動化、信息化實現城市排水管網數字化

   近年來頻發的災害，暴露出很多城市管網建設的落后，特別是今年七月以來，北京、上海、武漢、南京和哈爾濱等國內一二線城市都遭遇了多年一遇的暴雨災害，給城市經濟和人民的生命財產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：“城市排水管網承擔著城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務，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。隨著社會的不斷發展和進步，城市排水管網已進入了一個加強科學管理、提高安全保障的新時期，我認為需要以先進的理念為依據，現代化信息技術為基礎，高科技設備為手段，來提高城市排水系統管理決策和服務水平，從我們自動化專業術語來說，就是通過自動化與信息化技術來實現城市排水管網的數字化。” 

   “通過自動化與信息化技術來實現城市排水管網的數字化”，這正是朱報開正在積極推廣的理念，他帶領的廣東科創智能科技有限公司是一家專業從事水行業自動化與信息化的高科技企業，正積極嘗試通過地理信息系統（GIS）技術搭建城市排水管網信息化管理平臺，利用先進的數據庫技術、地理信息系統技術、多媒體技術、遠程通信技術等，開發全面支持排水許可行政審批、排水管網監測、市區排澇應急管理、排水設施養護等排水管理業務， 配合相關工作流，促進各部門協同工作，提供相關職能部門監督功能的排水管理信息系統。系統通過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。