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


                  
 朱報開

   高級工程師，現(xiàn)任廣東科創(chuàng)智能科技有限公司董事長、技術(shù)帶頭人。1995年畢業(yè)于大連理工大學計算機科學與應用專業(yè), 曾先后擔任南京電力設備總廠電力后臺系統(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(jīng)驗, 在水廠擔任過多年的管理工作, 熟悉水廠的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、設備維護。有豐富的施工管理、安裝調(diào)試經(jīng)驗。

   21世紀，水已經(jīng)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(yè)化進程的加快，我國水工業(yè)雖然有了很大的發(fā)展，但依然面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)：首先，隨著近年來經(jīng)濟飛速發(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)建設乏力，近期頻發(fā)的“一場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，中國經(jīng)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(huán)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(jīng)匱乏的水資源造成了更大的浪費。

   經(jīng)濟快速發(fā)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(xiàn)實問題，極大地阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，由于供水不足，城市工業(yè)每年損失達到2300億元人民幣，由于城市水污染造成的經(jīng)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(fā)展水工業(yè)、面對水危機，近期國家一系列水工業(yè)發(fā)展相關(guān)規(guī)劃出臺，這將給自動化技術(shù)在水工業(yè)應用的未來發(fā)展帶來哪些影響？給自動化技術(shù)帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)？本刊記者特別采訪了在水工業(yè)自動化領(lǐng)域擁有15年研發(fā)、應用經(jīng)驗的朱報開，探討水工業(yè)自動化未來發(fā)展趨勢。

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

   近期，國務院辦公廳發(fā)布了《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》，規(guī)劃了高達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”期間我國加大城鎮(zhèn)污水處理設施和配套管網(wǎng)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(guī)劃》的出臺表明了國家大力發(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)的每個角落，但并未緩解水資源缺乏的危機。隨著“十二五”規(guī)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(guī)劃許多南水北調(diào)項目，對嚴重缺水的北方城鎮(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?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及污泥處理是一個趨勢，同時集中的運營監(jiān)控、節(jié)能降耗，也是未來一大方向。

   朱報開表示這些《規(guī)劃》的出臺將為自動化企業(yè)帶來了巨大的市場機遇：“自動化、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，自動化、信息技術(shù)是水行業(yè)開展節(jié)能減排的重要手段，可最大程度地實現(xiàn)環(huán)境保護和最大限度的水的循環(huán)利用。” 

   但要實現(xiàn)這些目標，自動化技術(shù)無疑也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，正如朱報開所說：“我國水工業(yè)的自動化水平比國內(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，購買了許多昂貴的水質(zhì)分析儀器儀表，引進了許多好的技術(shù)，也走過了不少彎路。在新形勢下，如何使這個傳統(tǒng)的基礎(chǔ)行業(yè)在經(jīng)濟全球化的環(huán)境中有一個立足之地？水工業(yè)綜合自動化的核心技術(shù)是什么？建立什么樣的自動控制系統(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)自動化的未來

   我國水行業(yè)自動化控制起步較晚，20世紀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)控中心只能顯示個別參數(shù)。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(tǒng)，但多是直接引進國外成套自控設備，國產(chǎn)自動控制系統(tǒng)在水處理廠應用很少。近20年來，我國水行業(yè)在自動化技術(shù)和信息化技術(shù)應用方面得到了長足的發(fā)展，創(chuàng)造了良好的經(jīng)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(shù)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(yè)自動化水平發(fā)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(yè)自動化的主要問題在于以智能決策為目標的信息化技術(shù)應用相對遲緩，‘信息孤島’現(xiàn)象依然嚴重，自動化技術(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，而沒有發(fā)揮其應有的作用。” 

   據(jù)其介紹，上世紀90年代之后，水工業(yè)工程中，先后設置了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，自動化水平有了較大的提高。但是，成千上萬件的現(xiàn)場設備還是處在“孤島”狀態(tài)，獨立于自動化系統(tǒng)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(chǎn)狀態(tài)不能在線獲取。供應鏈營銷服務、管網(wǎng)監(jiān)測都在脫節(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)場總線系統(tǒng)，應用了許多工業(yè)以太網(wǎng)絡技術(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。嚴格來講，不能算作自動化系統(tǒng)。

   目前世界流行的EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、PROFINET 、MODBUS-IDA和Ethernet/IP等實時工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)， 打破了過去傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的堅冰，為真正科學的信息控制系統(tǒng)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。為了提高網(wǎng)絡的實時性能，這些標準制定者做了大量的研發(fā)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(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，朱報開認為：信息化，即“信息控制一體化”是現(xiàn)代水工業(yè)自動化的未來發(fā)展趨勢。“城市級水工業(yè)信息控制一體化系統(tǒng)應滿足‘廣域、實時、專用、便捷、主動’的要求；應做到‘實時在線監(jiān)控、通信距離無限、接口自動兼容’。科學的水工業(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)成有機統(tǒng)一的現(xiàn)代綜合自動化監(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)的巨大動力是迅速發(fā)展的最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、嵌入技術(shù)、虛擬化技術(shù)、Web服務器技術(shù)及各種先進控制技術(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、財務結(jié)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(xiàn)城市排水管網(wǎng)數(shù)字化

   近年來頻發(fā)的災害，暴露出很多城市管網(wǎng)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(nèi)一二線城市都遭遇了多年一遇的暴雨災害，給城市經(jīng)濟和人民的生命財產(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？朱報開認為究其根本原因，乃是城市地下排水管系統(tǒng)的落后、排水系統(tǒng)設施不完善所致：“城市排水管網(wǎng)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(chǔ)設施之一。城市排水系統(tǒng)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(fā)展和進步，城市排水管網(wǎng)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(jù)，現(xiàn)代化信息技術(shù)為基礎(chǔ)，高科技設備為手段，來提高城市排水系統(tǒng)管理決策和服務水平，從我們自動化專業(yè)術(shù)語來說，就是通過自動化與信息化技術(shù)來實現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的數(shù)字化。” 

   “通過自動化與信息化技術(shù)來實現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的數(shù)字化”，這正是朱報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，利用先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、遠程通信技術(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、市區(qū)排澇應急管理、排水設施養(yǎng)護等排水管理業(yè)務， 配合相關(guān)工作流，促進各部門協(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)測預警系統(tǒng)，結(jié)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。