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        活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專題---引領(lǐng)水工業(yè)智能化新時(shí)代  


                  
 朱報(bào)開

   高級(jí)工程師，現(xiàn)任廣東科創(chuàng)智能科技有限公司董事長(zhǎng)、技術(shù)帶頭人。1995年畢業(yè)于大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用專業(yè), 曾先后擔(dān)任南京電力設(shè)備總廠電力后臺(tái)系統(tǒng)軟件開發(fā)工程師、廣東省順德市供水總公司技術(shù)科工程師。自1997年開始一直從事水廠自動(dòng)化工程建設(shè), 先后負(fù)責(zé)承建過10萬噸/日以上的水廠自動(dòng)化工程十五項(xiàng)。獲得各種科技進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)。有較豐富的水廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn), 在水廠擔(dān)任過多年的管理工作, 熟悉水廠的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)。有豐富的施工管理、安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

   21世紀(jì)，水已經(jīng)成為全世界最緊缺的自然資源。我國(guó)是一個(gè)水資源貧乏的國(guó)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(shí)空的分布上又極為不均，全國(guó)近700座城市中有400 多座城市缺水。隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國(guó)水工業(yè)雖然有了很大的發(fā)展，但依然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：首先，隨著近年來經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)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(yán)重；其次，雖然近年來城市供水、污水處理廠發(fā)展迅速，但供水、排水管網(wǎng)建設(shè)乏力，近期頻發(fā)的“一場(chǎng)大雨就可淹沒一座城市”現(xiàn)象正是暴露出這一問題。此外，近20年來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持著年均10%左右的高速增長(zhǎng)，相對(duì)低水平的建設(shè)項(xiàng)目使得環(huán)境污染日益加劇，水污染的形勢(shì)更加嚴(yán)峻，許多湖泊、河流甚至流域污染嚴(yán)重，對(duì)本來已經(jīng)匱乏的水資源造成了更大的浪費(fèi)。

   經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所帶來的水污染和供水量嚴(yán)重不足的矛盾日益突出，水危機(jī)已成為最嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題，極大地阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于供水不足，城市工業(yè)每年損失達(dá)到2300億元人民幣，由于城市水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)相當(dāng)于國(guó)家當(dāng)年財(cái)政收入的6%以上，同時(shí)，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(huì)的安定。 
發(fā)展水工業(yè)、面對(duì)水危機(jī)，近期國(guó)家一系列水工業(yè)發(fā)展相關(guān)規(guī)劃出臺(tái)，這將給自動(dòng)化技術(shù)在水工業(yè)應(yīng)用的未來發(fā)展帶來哪些影響？給自動(dòng)化技術(shù)帶來哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)？本刊記者特別采訪了在水工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域擁有15年研發(fā)、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的朱報(bào)開，探討水工業(yè)自動(dòng)化未來發(fā)展趨勢(shì)。

   水工業(yè)發(fā)展給自動(dòng)化技術(shù)帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)

   近期，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，規(guī)劃了高達(dá)4300億元的總投資規(guī)模，全面覆蓋污水處理各大領(lǐng)域；近日出臺(tái)的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》也正式提出了“十二五”期間我國(guó)加大城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施和配套管網(wǎng)建設(shè)力度、加強(qiáng)重點(diǎn)流域水污染防治工程的具體目標(biāo)。

   朱報(bào)開認(rèn)為這些《規(guī)劃》的出臺(tái)表明了國(guó)家大力發(fā)展水工業(yè)的決心和信心。城市上下水處理、工礦企業(yè)污水處理、城市樓群二次供水、上水水質(zhì)深度處理、城市中水處理、江河湖泊的環(huán)保治理，是城鎮(zhèn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。雖然近年來我國(guó)水工業(yè)發(fā)展迅速， 工程規(guī)模越來越大，系統(tǒng)越來越繁雜，大大小小泵站越來越多， 上下水及中水管網(wǎng)像蜘蛛網(wǎng)一樣遍布城鄉(xiāng)的每個(gè)角落，但并未緩解水資源缺乏的危機(jī)。隨著“十二五”規(guī)劃的實(shí)施，城建缺水將更加嚴(yán)重，水的資源將更加匱乏，水污染也將日益嚴(yán)重。國(guó)務(wù)院撥出巨資規(guī)劃許多南水北調(diào)項(xiàng)目，對(duì)嚴(yán)重缺水的北方城鎮(zhèn)來說， 也只是杯水車薪。所以在供水領(lǐng)域，國(guó)家對(duì)供水安全的重視程度越來越高，將會(huì)有更多的水廠面臨自動(dòng)化的升級(jí)和改造，同時(shí)更多的自來水集團(tuán)希望能夠?qū)崿F(xiàn)供水的整體調(diào)度；在污水處理領(lǐng)域，更多的中小水廠建設(shè)及污泥處理是一個(gè)趨勢(shì)，同時(shí)集中的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、節(jié)能降耗，也是未來一大方向。

   朱報(bào)開表示這些《規(guī)劃》的出臺(tái)將為自動(dòng)化企業(yè)帶來了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇：“自動(dòng)化、信息化技術(shù)將解決水行業(yè)生產(chǎn)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(fèi)，自動(dòng)化、信息技術(shù)是水行業(yè)開展節(jié)能減排的重要手段，可最大程度地實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和最大限度的水的循環(huán)利用。” 

   但要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，自動(dòng)化技術(shù)無疑也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，正如朱報(bào)開所說：“我國(guó)水工業(yè)的自動(dòng)化水平比國(guó)內(nèi)其他行業(yè)要落后10年左右。特別是水行業(yè)各系統(tǒng)水處理工程，購(gòu)買了許多昂貴的水質(zhì)分析儀器儀表，引進(jìn)了許多好的技術(shù)，也走過了不少?gòu)澛?。在新形?shì)下，如何使這個(gè)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)行業(yè)在經(jīng)濟(jì)全球化的環(huán)境中有一個(gè)立足之地？水工業(yè)綜合自動(dòng)化的核心技術(shù)是什么？建立什么樣的自動(dòng)控制系統(tǒng)？是擺在我們所有投身水工業(yè)的科技工作者面前的挑戰(zhàn)。”

   “信息控制一體化”是現(xiàn)代水工業(yè)自動(dòng)化的未來

   我國(guó)水行業(yè)自動(dòng)化控制起步較晚，20世紀(jì)80年代之前的水企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)以分立元件為主，各種水質(zhì)分析儀表、加藥系統(tǒng)、水位、溫度、壓力、流量以及供配電系統(tǒng)各種參數(shù)監(jiān)測(cè)的變送器、傳感器、執(zhí)行器、紙質(zhì)記錄儀等，笨重粗大、功能低下，監(jiān)控中心只能顯示個(gè)別參數(shù)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，水處理廠才開始引進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，但多是直接引進(jìn)國(guó)外成套自控設(shè)備，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)在水處理廠應(yīng)用很少。近20年來，我國(guó)水行業(yè)在自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)應(yīng)用方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，與國(guó)際水平相比，我國(guó)的自動(dòng)化和信息化技術(shù)還相對(duì)滯后，整體上還處在先進(jìn)國(guó)家20世紀(jì)80-90年代的水平。水工業(yè)自動(dòng)化水平發(fā)展不平衡和應(yīng)用水平低下等問題依然存在。

   朱報(bào)開表示：“當(dāng)前，我國(guó)水工業(yè)自動(dòng)化的主要問題在于以智能決策為目標(biāo)的信息化技術(shù)應(yīng)用相對(duì)遲緩，‘信息孤島’現(xiàn)象依然嚴(yán)重，自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)缺乏融合，大量的過程數(shù)據(jù)都靜靜地‘躺’在現(xiàn)場(chǎng)，而沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。” 

   據(jù)其介紹，上世紀(jì)90年代之后，水工業(yè)工程中，先后設(shè)置了PID調(diào)節(jié)、比值、前饋、后饋、FCS、DCS和最初的以太網(wǎng)技術(shù)， 經(jīng)歷了幾次重大的變革，自動(dòng)化水平有了較大的提高。但是，成千上萬件的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還是處在“孤島”狀態(tài)，獨(dú)立于自動(dòng)化系統(tǒng)之外，瓶頸問題到處存在，上面管理決策部門對(duì)各水處理車間的工藝流程的生產(chǎn)狀態(tài)不能在線獲取。供應(yīng)鏈營(yíng)銷服務(wù)、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)都在脫節(jié)狀態(tài)下生存。

   近年來，許多大城市水企業(yè)，構(gòu)建了PLC及FCS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，應(yīng)用了許多工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但數(shù)據(jù)不全，傳上來的一些數(shù)據(jù)也不能共享，利用率極為低下。嚴(yán)格來講，不能算作自動(dòng)化系統(tǒng)。

   目前世界流行的EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、PROFINET 、MODBUS-IDA和Ethernet/IP等實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)， 打破了過去傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的堅(jiān)冰，為真正科學(xué)的信息控制系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。為了提高網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性能，這些標(biāo)準(zhǔn)制定者做了大量的研發(fā)工作，實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，都可以達(dá)到5～10ms或更低，基本上滿足了水工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?br />
   基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，朱報(bào)開認(rèn)為：信息化，即“信息控制一體化”是現(xiàn)代水工業(yè)自動(dòng)化的未來發(fā)展趨勢(shì)。“城市級(jí)水工業(yè)信息控制一體化系統(tǒng)應(yīng)滿足‘廣域、實(shí)時(shí)、專用、便捷、主動(dòng)’的要求；應(yīng)做到‘實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、通信距離無限、接口自動(dòng)兼容’。科學(xué)的水工業(yè)信息控制一體化系統(tǒng)，就是要打破傳統(tǒng)的PLC、DCS、FCS、SCADA、GIS系統(tǒng)的分工界限，構(gòu)成有機(jī)統(tǒng)一的現(xiàn)代綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。創(chuàng)建最現(xiàn)代化的水工業(yè)信息控制一體化系統(tǒng)的巨大動(dòng)力是迅速發(fā)展的最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、嵌入技術(shù)、虛擬化技術(shù)、Web服務(wù)器技術(shù)及各種先進(jìn)控制技術(shù)等等。系統(tǒng)的內(nèi)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(cái)務(wù)結(jié)算、客戶服務(wù)、運(yùn)營(yíng)管理、辦公自動(dòng)化等各個(gè)方面。”他說道。

   通過自動(dòng)化、信息化實(shí)現(xiàn)城市排水管網(wǎng)數(shù)字化

   近年來頻發(fā)的災(zāi)害，暴露出很多城市管網(wǎng)建設(shè)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(guó)內(nèi)一二線城市都遭遇了多年一遇的暴雨災(zāi)害，給城市經(jīng)濟(jì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)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(tǒng)如此不堪一擊？朱報(bào)開認(rèn)為究其根本原因，乃是城市地下排水管系統(tǒng)的落后、排水系統(tǒng)設(shè)施不完善所致：“城市排水管網(wǎng)承擔(dān)著城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務(wù)，是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施之一。城市排水系統(tǒng)不僅要建設(shè)好，更重要的是要運(yùn)行管理好。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，城市排水管網(wǎng)已進(jìn)入了一個(gè)加強(qiáng)科學(xué)管理、提高安全保障的新時(shí)期，我認(rèn)為需要以先進(jìn)的理念為依據(jù)，現(xiàn)代化信息技術(shù)為基礎(chǔ)，高科技設(shè)備為手段，來提高城市排水系統(tǒng)管理決策和服務(wù)水平，從我們自動(dòng)化專業(yè)術(shù)語來說，就是通過自動(dòng)化與信息化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的數(shù)字化。” 

   “通過自動(dòng)化與信息化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的數(shù)字化”，這正是朱報(bào)開正在積極推廣的理念，他帶領(lǐng)的廣東科創(chuàng)智能科技有限公司是一家專業(yè)從事水行業(yè)自動(dòng)化與信息化的高科技企業(yè)，正積極嘗試通過地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)搭建城市排水管網(wǎng)信息化管理平臺(tái)，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、遠(yuǎn)程通信技術(shù)等，開發(fā)全面支持排水許可行政審批、排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、市區(qū)排澇應(yīng)急管理、排水設(shè)施養(yǎng)護(hù)等排水管理業(yè)務(wù)， 配合相關(guān)工作流，促進(jìn)各部門協(xié)同工作，提供相關(guān)職能部門監(jiān)督功能的排水管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)通過整合城市三防指揮系統(tǒng)建立城區(qū)內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合城市排澇應(yīng)急預(yù)案和排澇應(yīng)急搶險(xiǎn)四級(jí)預(yù)警，為城市排澇應(yīng)急管理提供輔助決策支持。