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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/智慧城市業務總監 楊虎進

施耐德電氣（中國）有限公司工業事業部過程自動化市場部經理 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務/水行業解決方案銷售經理 馬增良

施耐德電氣（中國）有限公司全國銷售部水行業解決方案架構師 張建

當前，工業物聯網已經成為了各行各業實現轉型升級的新利器。在實際應用中，它不僅能夠為制造業解決效率和能效問題，也能為一些關系到國計民生的基礎設施產業帶來智能化的變革。例如，在國內廣泛推動“智慧城市”建設的今天，水務和供熱行業板塊的智慧化升級也隨之成為了必然的趨勢，如何利用工業物聯網技術為這些行業實現轉型呢？

不難看到，當前眾多城市的水務和供熱企業都處于這種求智、求變的階段，這一需求的背后有著非常強勁的驅動力。一方面，我國城鎮化的趨勢使得城市水務、供熱等公共服務的需求規模不斷擴大，居民對這些公共服務品質的要求也在提升，無論是傳統的軟硬件基礎設施還是管理運營模式，在服務社會、保障需求的職能上都已面臨巨大的挑戰。

另一方面的挑戰，則直接來源于水務、供熱企業的經濟效益。在傳統模式下，一系列管理因素和技術上的局限，使低效、滯后、浪費等現象在能源、資產及人力等各個環節隨處可見，嚴重影響了企業的盈利能力等“硬指標”。只有進行智慧化的轉型，才能使更多的水務、供熱企業擺脫瓶頸。

“不通則痛”形成水務供熱粗放運營頑疾

那么，具體到水務和供熱企業的行業實踐，它們在運營和技術等層面分別有哪些現實的痛點呢？

在水務行業，企業的運營覆蓋從水源地、取水泵站、水廠、管網、最終用戶、污水管網、泵站到污水廠等各個環節，在這樣的一個全生命周期當中，水務公司面臨著很多的挑戰。對于企業而言，設備的老化、管理模式的粗放，使得企業在很多情況下只能依靠人工經驗來運營，缺乏很標準的規則和規范。此外，受到自動化、信息化水平的局限，綜合導致整個企業的投資回報率停留在比較低的水平。而由于缺乏操作、運營經驗的銜接和傳承，當有經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，也有相仿的挑戰。例如管理模式粗放老舊，生產經營的多系統切換、操作繁瑣，水力和熱力的平衡失調，多熱源聯網復雜等。另一個問題就是對于人工的過度依賴，由于對熱網的滯后性沒有統一有效的策略，負荷預測全靠人工；換熱站依靠人工值守，操作基本依靠人工，基本數據還要靠人工搜集，根本難以做到高效的反應、決策和優化。

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

創新物聯網架構成為行業智慧“利器”

在這方面，當前基于物聯網技術的架構和工具，正在越來越多地成為改善現狀的利器。例如，施耐德電氣基于物聯網的全新EcoStruxureTM架構，就可以成為幫助企業打通數據和系統、實現IT和OT融合的利器。

EcoStruxure Plant擁有互聯互通的產品、邊緣控制、應用/分析和服務三層架構，形成開放、互聯互通、互操作性的生態體系，其本質則是將數據轉化為智能和決策。剖析EcoStruxure 的三層架構，底層互聯互通的設備主要包括各類儀表、傳感器、變頻器等智能元器件產品；邊緣控制層則包括DCS分散控制、PLC過程控制、SIS安全控制等；最上層主要是應用和分析的軟件和工具，包括對能源的管理、整個生產的運行調度、輔助分析等，比如管網的優化、遙測、運行控制和管理系統，以及對資產管理和設備運行狀態的分析，這都是企業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，企業可以實現智能設備的技術連接，并進行實時、廣泛的數據收集，將關鍵數據從傳感器傳輸到云端。之后，則是將數據通過分析轉化為有價值、有意義的分析結果，最終主導決策。依托這一過程，使得設備、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。

打通閉環，實現智慧水務及供熱應用落地

那么，基于EcoStruxure這套物聯網技術架構的解決方案平臺，具體是如何在水務和供熱行業應用的呢？

EcoStruxure在智慧水務中的應用，首先體現在水務智能調度和優化控制，從水的生產，再到水的供應，再到用戶端完全都在調度管理的范圍之內，需要結合生產、能源消耗、水的漏損、水質、水力模型的預測等一系列的舉措，對整個水的生命周期進行優化調度。同時，這一架構實質上還成為了整個預防性運維系統的基礎平臺，生產數據可以通過CM（Condition Manager）組件將實時數據傳到資產管理中心，通過設備模型來判斷設備狀況，實現前瞻性的維護。

在水務行業還有一個典型的問題就是供水漏損管理。在這方面，結合施耐德電氣的GIS系統和在線水力模型，可以有效保證整個系統建設的真實性。依托于對營業收費、客戶服務、遠程數據水表、SCADA實時數據以及管網巡檢系統等子系統的有機結合，能夠幫助企業更好地去做漏損管理，形成漏損的大數據管理系統。

而在供熱行業，EcoStruxure同樣可以通過各層架構的有機融合，解決智慧供熱的挑戰。 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、變頻器等設備；在控制層，則通過VPN的網絡或者通過云端進行數據的采集和管理，向下通過SCADA系統實時地跟各個換熱站進行交互；向上則設立應用、分析及服務層，構成數據轉化為價值的最重要一層。

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

由于結合了這樣的利器，近年來施耐德電氣在國內成功實施多個智慧水務項目，包括浦東某自來水公司綜合調度中心的建設與改造，蘇州某工業園區從水源地到水廠，再到管網和污水處理廠的全生命周期項目等。基于不同城市的現狀，可以將漏損率提高5%到30%不等，通過整個智慧水務系統平臺的建設，其運營效率則可以提高25%。而在供熱行業，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，這一物聯網架構在近年來新興的PPP模式中，也得到了很好的落地應用，可謂為智慧水務、供熱的模式創新和探索提供了支撐。

作為這一領域的典型企業代表，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，會涉及到很多物聯網以及業務管理類的系統建設。施耐德電氣EcoStruxure架構可以說在智慧水務的解決方案層面提出了一個頂層設計的基礎架構。里面包括了數據層、技術層、業務架構等。我們覺得，在現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，對我們后面的工作會有很大的支撐和幫助。”