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作者：

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷售部水行業(yè)/智慧城市業(yè)務(wù)總監(jiān) 楊虎進

施耐德電氣（中國）有限公司工業(yè)事業(yè)部過程自動化市場部經(jīng)理 孫趙林

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷售部城市集中供熱業(yè)務(wù)/水行業(yè)解決方案銷售經(jīng)理 馬增良

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷售部水行業(yè)解決方案架構(gòu)師 張建

當(dāng)前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了各行各業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的新利器。在實際應(yīng)用中，它不僅能夠為制造業(yè)解決效率和能效問題，也能為一些關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)帶來智能化的變革。例如，在國內(nèi)廣泛推動“智慧城市”建設(shè)的今天，水務(wù)和供熱行業(yè)板塊的智慧化升級也隨之成為了必然的趨勢，如何利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為這些行業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型呢？

不難看到，當(dāng)前眾多城市的水務(wù)和供熱企業(yè)都處于這種求智、求變的階段，這一需求的背后有著非常強勁的驅(qū)動力。一方面，我國城鎮(zhèn)化的趨勢使得城市水務(wù)、供熱等公共服務(wù)的需求規(guī)模不斷擴大，居民對這些公共服務(wù)品質(zhì)的要求也在提升，無論是傳統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施還是管理運營模式，在服務(wù)社會、保障需求的職能上都已面臨巨大的挑戰(zhàn)。

另一方面的挑戰(zhàn)，則直接來源于水務(wù)、供熱企業(yè)的經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)模式下，一系列管理因素和技術(shù)上的局限，使低效、滯后、浪費等現(xiàn)象在能源、資產(chǎn)及人力等各個環(huán)節(jié)隨處可見，嚴重影響了企業(yè)的盈利能力等“硬指標”。只有進行智慧化的轉(zhuǎn)型，才能使更多的水務(wù)、供熱企業(yè)擺脫瓶頸。

“不通則痛”形成水務(wù)供熱粗放運營頑疾

那么，具體到水務(wù)和供熱企業(yè)的行業(yè)實踐，它們在運營和技術(shù)等層面分別有哪些現(xiàn)實的痛點呢？

在水務(wù)行業(yè)，企業(yè)的運營覆蓋從水源地、取水泵站、水廠、管網(wǎng)、最終用戶、污水管網(wǎng)、泵站到污水廠等各個環(huán)節(jié)，在這樣的一個全生命周期當(dāng)中，水務(wù)公司面臨著很多的挑戰(zhàn)。對于企業(yè)而言，設(shè)備的老化、管理模式的粗放，使得企業(yè)在很多情況下只能依靠人工經(jīng)驗來運營，缺乏很標準的規(guī)則和規(guī)范。此外，受到自動化、信息化水平的局限，綜合導(dǎo)致整個企業(yè)的投資回報率停留在比較低的水平。而由于缺乏操作、運營經(jīng)驗的銜接和傳承，當(dāng)有經(jīng)驗的工作人員離職或退休之后，新員工難以迅速掌握技能，馬上解決遇到的問題。

而對于供熱行業(yè)，也有相仿的挑戰(zhàn)。例如管理模式粗放老舊，生產(chǎn)經(jīng)營的多系統(tǒng)切換、操作繁瑣，水力和熱力的平衡失調(diào)，多熱源聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜等。另一個問題就是對于人工的過度依賴，由于對熱網(wǎng)的滯后性沒有統(tǒng)一有效的策略，負荷預(yù)測全靠人工；換熱站依靠人工值守，操作基本依靠人工，基本數(shù)據(jù)還要靠人工搜集，根本難以做到高效的反應(yīng)、決策和優(yōu)化。

其實，貫穿這些企業(yè)的最根本也是共性的“頑疾”，總結(jié)起來就是“不通則痛”。即由于數(shù)據(jù)、系統(tǒng)之間缺乏通透，使得控制、管理、運營等從下到上的各個環(huán)節(jié)難以進行實時、精準的優(yōu)化決策，最終只能大量依靠人工的粗放管理和調(diào)節(jié)，“智慧”也就無從談起了。

創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)成為行業(yè)智慧“利器”

在這方面，當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)和工具，正在越來越多地成為改善現(xiàn)狀的利器。例如，施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)的全新EcoStruxureTM架構(gòu)，就可以成為幫助企業(yè)打通數(shù)據(jù)和系統(tǒng)、實現(xiàn)IT和OT融合的利器。

EcoStruxure Plant擁有互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制、應(yīng)用/分析和服務(wù)三層架構(gòu)，形成開放、互聯(lián)互通、互操作性的生態(tài)體系，其本質(zhì)則是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為智能和決策。剖析EcoStruxure 的三層架構(gòu)，底層互聯(lián)互通的設(shè)備主要包括各類儀表、傳感器、變頻器等智能元器件產(chǎn)品；邊緣控制層則包括DCS分散控制、PLC過程控制、SIS安全控制等；最上層主要是應(yīng)用和分析的軟件和工具，包括對能源的管理、整個生產(chǎn)的運行調(diào)度、輔助分析等，比如管網(wǎng)的優(yōu)化、遙測、運行控制和管理系統(tǒng)，以及對資產(chǎn)管理和設(shè)備運行狀態(tài)的分析，這都是企業(yè)的分析決策層能夠用到的一些軟件和解決方案。

依托這套架構(gòu)，企業(yè)可以實現(xiàn)智能設(shè)備的技術(shù)連接，并進行實時、廣泛的數(shù)據(jù)收集，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)皆贫恕Ｖ螅瑒t是將數(shù)據(jù)通過分析轉(zhuǎn)化為有價值、有意義的分析結(jié)果，最終主導(dǎo)決策。依托這一過程，使得設(shè)備、人員、管理、運營中每一個變化都得到及時傳達和反饋，形成閉環(huán)。

打通閉環(huán)，實現(xiàn)智慧水務(wù)及供熱應(yīng)用落地

那么，基于EcoStruxure這套物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的解決方案平臺，具體是如何在水務(wù)和供熱行業(yè)應(yīng)用的呢？

EcoStruxure在智慧水務(wù)中的應(yīng)用，首先體現(xiàn)在水務(wù)智能調(diào)度和優(yōu)化控制，從水的生產(chǎn)，再到水的供應(yīng)，再到用戶端完全都在調(diào)度管理的范圍之內(nèi)，需要結(jié)合生產(chǎn)、能源消耗、水的漏損、水質(zhì)、水力模型的預(yù)測等一系列的舉措，對整個水的生命周期進行優(yōu)化調(diào)度。同時，這一架構(gòu)實質(zhì)上還成為了整個預(yù)防性運維系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過CM（Condition Manager）組件將實時數(shù)據(jù)傳到資產(chǎn)管理中心，通過設(shè)備模型來判斷設(shè)備狀況，實現(xiàn)前瞻性的維護。

在水務(wù)行業(yè)還有一個典型的問題就是供水漏損管理。在這方面，結(jié)合施耐德電氣的GIS系統(tǒng)和在線水力模型，可以有效保證整個系統(tǒng)建設(shè)的真實性。依托于對營業(yè)收費、客戶服務(wù)、遠程數(shù)據(jù)水表、SCADA實時數(shù)據(jù)以及管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)等子系統(tǒng)的有機結(jié)合，能夠幫助企業(yè)更好地去做漏損管理，形成漏損的大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

而在供熱行業(yè)，EcoStruxure同樣可以通過各層架構(gòu)的有機融合，解決智慧供熱的挑戰(zhàn)。 在底層，可以為換熱站提供包括壓力傳感器、變送器、人機接口、HMI、PLC、變頻器等設(shè)備；在控制層，則通過VPN的網(wǎng)絡(luò)或者通過云端進行數(shù)據(jù)的采集和管理，向下通過SCADA系統(tǒng)實時地跟各個換熱站進行交互；向上則設(shè)立應(yīng)用、分析及服務(wù)層，構(gòu)成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為價值的最重要一層。

在這一層，企業(yè)可以依托Termis和EMS等仿真和決策工具實現(xiàn)負荷預(yù)測、多熱源的調(diào)度管理和能源的優(yōu)化運行。以Termis生產(chǎn)調(diào)度模擬系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可以通過建立熱網(wǎng)模型，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的可視化，實現(xiàn)溫度優(yōu)化、壓力優(yōu)化、多熱源生產(chǎn)計劃優(yōu)化等功能，是一個全方位對熱網(wǎng)的調(diào)度和管理的專家系統(tǒng)。同時，它也是一個集成的系統(tǒng)，它將SCADA系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)以及一些第三方的包括收費、客服系統(tǒng)集成在一起，用來解決水力問題、熱力問題，以及整個管網(wǎng)的調(diào)度和管理的問題。

由于結(jié)合了這樣的利器，近年來施耐德電氣在國內(nèi)成功實施多個智慧水務(wù)項目，包括浦東某自來水公司綜合調(diào)度中心的建設(shè)與改造，蘇州某工業(yè)園區(qū)從水源地到水廠，再到管網(wǎng)和污水處理廠的全生命周期項目等。基于不同城市的現(xiàn)狀，可以將漏損率提高5%到30%不等，通過整個智慧水務(wù)系統(tǒng)平臺的建設(shè)，其運營效率則可以提高25%。而在供熱行業(yè)，施耐德電氣也已先后在陜西、黑龍江、山東、北京等省市參與實施多個集中供熱項目，可謂碩果累累。

值得一提的是，這一物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)在近年來新興的PPP模式中，也得到了很好的落地應(yīng)用，可謂為智慧水務(wù)、供熱的模式創(chuàng)新和探索提供了支撐。

作為這一領(lǐng)域的典型企業(yè)代表，東控智慧城市運營科技有限公司的高級副總裁胡曉翔就談到：“在我們的PPP項目的實施過程中，會涉及到很多物聯(lián)網(wǎng)以及業(yè)務(wù)管理類的系統(tǒng)建設(shè)。施耐德電氣EcoStruxure架構(gòu)可以說在智慧水務(wù)的解決方案層面提出了一個頂層設(shè)計的基礎(chǔ)架構(gòu)。里面包括了數(shù)據(jù)層、技術(shù)層、業(yè)務(wù)架構(gòu)等。我們覺得，在現(xiàn)在這種情況下能夠提出一個相對成熟、相對完整的體系架構(gòu)，對我們后面的工作會有很大的支撐和幫助。”