IIoT應用(yòng)——水(shuǐ)工業的(de)曆史性變革

淡水(shuǐ)資源日益匮乏、城(chéng)市人(rén)口逐步增長(cháng)、環境法規要求日益提高(gāo)和(hé)工藝效率低下(xià)，都使供水(shuǐ)/廢水(shuǐ)處理(lǐ)行業面臨諸多(duō)挑戰。互聯的(de)機器和(hé)設備，正在改變公用(yòng)事業的(de)運營方式，從而使它們能夠通(tōng)過使用(yòng)工業物(wù)聯網（IIoT）技術和(hé)策略做(zuò)出更明(míng)智的(de)決策。通(tōng)過更多(duō)的(de)動态分(fēn)析和(hé)實時(shí)系統監控，傳統水(shuǐ)處理(lǐ)和(hé)輸送方法所浪費的(de)能源，最多(duō)可(kě)減少25％。

　　随著(zhe)能源價格的(de)波動，對(duì)可(kě)持續性的(de)需求，不斷進行的(de)法規變更，以及爲提高(gāo)能效利用(yòng)而準備的(de)可(kě)用(yòng)資金日益增多(duō)，有效管理(lǐ)自來(lái)水(shuǐ)供應和(hé)安全處理(lǐ)廢水(shuǐ)的(de)機會越來(lái)越多(duō)。那些在公用(yòng)事業部門中負責IIoT工作的(de)人(rén)，必須清楚該計劃将如何與業務戰略相結合，以及在幫助解決問題方面所帶來(lái)的(de)價值。

　　設備綜合效率的(de)局限

在供水(shuǐ)和(hé)廢水(shuǐ)處理(lǐ)應用(yòng)中，節水(shuǐ)和(hé)能源效率的(de)提升，是實施工業物(wù)聯網技術的(de)好處之一。圖片來(lái)源：MG Strategy+

　　許多(duō)公用(yòng)事業企業采取了(le)以下(xià)舉措來(lái)節約能源：使用(yòng)感應節能燈，限制使用(yòng)暖通(tōng)空調系統，安裝太陽能電池闆（主要基于電力公司的(de)許可(kě)）和(hé)節能設備，通(tōng)過水(shuǐ)庫進行全系統存儲協作。這(zhè)些行動側重于設施的(de)設備綜合效率（OEE），而不是直接影(yǐng)響節能，節能隻是以上諸多(duō)努力的(de)産物(wù)。相比之下(xià)，融合IIoT技術的(de)解決方案可(kě)以爲當今的(de)智能公用(yòng)事業企業直接節省能源。

　　颠覆性技術正在以前所未有的(de)速度出現，哪種技術可(kě)以真正節省成本，哪些技術在實現其潛力之前就已經過時(shí)，要弄清楚這(zhè)些并不容易。對(duì)于企業來(lái)說，識别出誇張的(de)炒作内容，确定适用(yòng)其真正需求的(de)技術，以及如何使之産生積極的(de)投資回報，是一項頗具挑戰性的(de)工作。

　　供水(shuǐ)/廢水(shuǐ)行業正在嘗試IIoT應用(yòng)，以便從有關業務流程元素的(de)信息中，創造出新的(de)價值，利用(yòng)這(zhè)些元素管理(lǐ)現有資産，可(kě)以提高(gāo)可(kě)靠性、優化(huà)流程、管理(lǐ)供應鏈和(hé)客戶關系。 IIoT實施允許集成感測、通(tōng)信、監控和(hé)數據采集（SCADA）和(hé)分(fēn)析功能，這(zhè)些功能都是近年來(lái)才出現的(de)。

　　普适計算(suàn)設備，可(kě)用(yòng)于采集和(hé)傳輸數據的(de)低成本傳感器，新的(de)分(fēn)析工具以及經濟的(de)數據存儲措施的(de)出現，都使公用(yòng)事業企業可(kě)以以較低的(de)成本實時(shí)獲取更多(duō)的(de)數據。在某些情況下(xià)，該實用(yòng)程序可(kě)以從以前無法訪問的(de)區(qū)域收集信息，并改善現場(chǎng)系統和(hé)工廠的(de)性能。

　　爲IIoT設計系統架構

　　系統專業人(rén)員(yuán)必須設計有效的(de)系統架構，以發揮IIoT的(de)潛力，确保：

　　●運營商可(kě)以使用(yòng)移動設備、雲連接和(hé)數據分(fēn)析功能，從而爲運營商提供實時(shí)信息，以便更好地制定決策。

　　●優化(huà)資産：智能傳感器持續傳輸信息流，并允許輕松地從現場(chǎng)和(hé)以前無法測量的(de)參數中收集數據。

　　●智能控件可(kě)實現運營技術與信息技術之間的(de)緊密集成，從而使企業可(kě)以在更廣的(de)範圍内更好地制定決策。

　　●專注于網絡安全：要獲得(de)更多(duō)的(de)互聯性，除了(le)需要可(kě)用(yòng)的(de)信息之外，還(hái)需要通(tōng)過運營技術網絡安全解決方案來(lái)提高(gāo)意識和(hé)态勢。

　　提升能源效率

工業物(wù)聯網通(tōng)過互聯網實現物(wù)、服務和(hé)人(rén)員(yuán)的(de)連接，從而改善數據分(fēn)析，提高(gāo)生産率，增強可(kě)靠性，節省能源和(hé)成本，并爲企業帶來(lái)新的(de)創收機會。

　　實施IIoT有助于提高(gāo)公用(yòng)事業的(de)能效。這(zhè)樣，就可(kě)以對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)程系統、電機和(hé)其它大(dà)型耗能設備的(de)其它實時(shí)數據進行工程分(fēn)析，從而使分(fēn)析更快(kuài)、更直接、更準确。與工業控制系統數據集集成時(shí)，IIoT還(hái)增強了(le)實時(shí)警報功能、預測能源需求的(de)能力、使用(yòng)模式以及優化(huà)能耗的(de)方式。

　　能源效率正在成爲許多(duō)公用(yòng)事業所有者關注的(de)問題。據估計，大(dà)多(duō)數泵系統尺寸過大(dà)，許多(duō)都超過20％。電力成本往往占泵總擁有成本（TCO）的(de)40％，因此管理(lǐ)此資産的(de)能源至關重要。集成IIoT的(de)智能泵是一種比較好的(de)解決方案。這(zhè)種方法通(tōng)過提供更高(gāo)質量和(hé)更精确的(de)數據來(lái)運行，從而可(kě)以節省能源，延長(cháng)設備使用(yòng)壽命并降低維護成本。

　　數據科學和(hé)建模

　　在供水(shuǐ)/廢水(shuǐ)處理(lǐ)設施中，用(yòng)電大(dà)戶之一是抽水(shuǐ)和(hé)曝氣設備系統。利用(yòng)數據科學技術、建模、IIoT技術和(hé)計算(suàn)智能，可(kě)以實現數據驅動的(de)框架，從而以改善供水(shuǐ)/廢水(shuǐ)泵系統的(de)性能。泵系統的(de)性能通(tōng)過能耗和(hé)泵送的(de)自來(lái)水(shuǐ)/廢水(shuǐ)流量來(lái)衡量。過去 ，許多(duō)泵隻能在其最佳效率點以下(xià)運行，導緻多(duō)餘的(de)能量被轉變成振動、熱(rè)量和(hé)噪音(yīn)。所有這(zhè)些都增加了(le)維護和(hé)能源成本。如果未針對(duì)設備進行優化(huà)以實現最佳效率，則泵系統會減少平均維修間隔時(shí)間，從而消耗維護預算(suàn)。企業必須專注于總生命周期成本，而不是初始的(de)購(gòu)買價格。 

　　在無線連接方面，消費領域現有的(de)很多(duō)應用(yòng)都無法滿足工業應用(yòng)的(de)需求。造成這(zhè)種情況的(de)原因，包括用(yòng)于廣域網的(de)無線通(tōng)信技術設計欠佳，而且有的(de)安全性和(hé)可(kě)靠性也(yě)不達不到嚴苛環境下(xià)的(de)工業要求。爲了(le)解決安全性和(hé)可(kě)靠性問題，IEEE發布了(le)被稱之爲IEEE 802.16s的(de)私有、許可(kě)無線現場(chǎng)區(qū)域網新标準，該标準結合了(le)IIoT、自動化(huà)和(hé)能源管理(lǐ)計劃，可(kě)以爲自來(lái)水(shuǐ)工業帶來(lái)曆史性的(de)發展機遇。 

　　IIoT傳感器通(tōng)過新的(de)電池供電網絡解決方案，可(kě)提供便宜得(de)多(duō)的(de)價格，從而大(dà)大(dà)降低了(le)實施成本。先進的(de)IIoT水(shuǐ)利工程應用(yòng)解決方案，在市政自來(lái)水(shuǐ)公司中越來(lái)越受歡迎，企業可(kě)以将數據和(hé)分(fēn)析視爲解決老化(huà)的(de)水(shuǐ)利基礎設施問題的(de)關鍵工具。

　　通(tōng)過互聯網連接物(wù)、服務和(hé)人(rén)員(yuán)的(de)能力，改善了(le)數據分(fēn)析，提高(gāo)了(le)生産率，增強了(le)可(kě)靠性，節省了(le)能源和(hé)成本，并通(tōng)過創新的(de)業務模型爲企業帶來(lái)了(le)新的(de)收入機會。支持該生态系統的(de)IIoT和(hé)雲服務還(hái)可(kě)提供将世界一流的(de)數據分(fēn)析功能帶入較小的(de)生産設施的(de)優勢。

　　但是，基于增強IIoT的(de)遠(yuǎn)程監控，在提高(gāo)效率的(de)同時(shí)，也(yě)使供水(shuǐ)系統可(kě)能增加更多(duō)潛在的(de)網絡攻擊或黑(hēi)客攻擊的(de)安全風險，這(zhè)也(yě)可(kě)能會影(yǐng)響交付。随著(zhe)供水(shuǐ)和(hé)廢水(shuǐ)運營對(duì)新技術的(de)應用(yòng)，必須更加關注使用(yòng)安全可(kě)靠的(de)無線網絡技術、異常檢測和(hé)重新設計的(de)系統架構。

　　應用(yòng)IIoT的(de)7個(gè)好處

　　IIoT技術正在通(tōng)過以下(xià)7個(gè)方面改善水(shuǐ)處理(lǐ)行業：

　　1.漏水(shuǐ)檢測。通(tōng)過将能源模式與生産和(hé)過程變量相關聯來(lái)提高(gāo)能源效率。通(tōng)過分(fēn)析以檢測失水(shuǐ)、失竊及實現壓力管理(lǐ)。

　　2.更有效的(de)系統水(shuǐ)管理(lǐ)。這(zhè)些IIoT水(shuǐ)傳感器可(kě)跟蹤水(shuǐ)質、溫度、壓力、消耗量等。這(zhè)些設備通(tōng)常直接與自來(lái)水(shuǐ)公司進行通(tōng)信，以分(fēn)析數據并以易于理(lǐ)解的(de)格式與消費者共享。例如，用(yòng)戶可(kě)以了(le)解他(tā)們的(de)消費與城(chéng)市平均水(shuǐ)平、以及和(hé)自己前幾個(gè)月(yuè)的(de)數據進行比較。

　　3.水(shuǐ)質和(hé)安全監控。

　　4.批發和(hé)零售消費的(de)透明(míng)度。應對(duì)能源成本的(de)波動或新的(de)合規要求。支持能源預算(suàn)和(hé)合同談判的(de)性能建模。

　　5.基礎設施的(de)預防性維護。通(tōng)過IIoT數據平台進行預測性和(hé)預防性維護以及異常檢測。

　　6.行業整合：技術公司可(kě)以建立公用(yòng)事業記錄，大(dà)型工業企業在其産品組合中更好的(de)實現協同效應。

　　7.鼓勵制造商開發全面的(de)“智能泵送系統”。