工(gōng)業智慧水務的研究和探索

提高水資源利用率、減少水資源使用、控制水環境污染、改善水環境已經成爲工(gōng)業企業生(shēng)存發展的重要條件(jiàn)。工(gōng)業智慧水務将成爲工(gōng)業企業轉型升級的重要發展方向，助力工(gōng)業企業的可(kě)持續發展。介紹了工(gōng)業智慧水務的組成，并通過分(fēn)析對比工(gōng)業智慧水務與城(chéng)市智慧水務，對工(gōng)業智慧水務的發展模式以及産品開發進行了探討(tǎo)。

近年(nián)來(lái)，城(chéng)市智慧水務已成爲城(chéng)市水務領域轉型升級的重要發展方向。通過各種在線監測設備、數采儀、無線網絡等實時了解城(chéng)市供排水系統的運行狀态，并采用可(kě)視化的方式有機(jī)整合水務管理(lǐ)部門(mén)與供排水設施，形成“城(chéng)市水務物聯網”，打造出水務綜合運營管理(lǐ)平台。水務綜合運營管理(lǐ)平台對海量水務信息進行及時分(fēn)析與處理(lǐ)，并做出相(xiàng)應的輔助決策建議(yì)，以更加精細和動态的方式管理(lǐ)水務系統的整個生(shēng)産、管理(lǐ)和服務流程，從(cóng)而達到“智慧”的狀态。

我國(guó)工(gōng)業用水量需求巨大(dà)，水資源是重要的工(gōng)業生(shēng)産資料。同時，工(gōng)業發展會造成很大(dà)的水環境污染。水資源缺乏和水環境保護已經成爲限制工(gōng)業企業進一步發展的重要因素。如(rú)何提高水資源利用率、減少水資源使用、控制水環境污染、改善水環境已經成爲工(gōng)業企業生(shēng)存發展的重要條件(jiàn)。工(gōng)業智慧水務必将成爲工(gōng)業水務領域轉型升級的重要發展方向，助力工(gōng)業企業的可(kě)持續發展。

筆者結合工(gōng)業企業的需求，介紹了工(gōng)業智慧水務的組成，并通過分(fēn)析對比工(gōng)業智慧水務與城(chéng)市智慧水務，對工(gōng)業智慧水務的發展模式以及産品開發進行了探討(tǎo)。

工(gōng)業智慧水務的組成

工(gōng)業智慧水務是通過物聯網把工(gōng)廠(chǎng)内的所有工(gōng)業水用戶、廢水排放(fàng)設施、各種給水設施、排水設施、循環水設施、水處理(lǐ)設施以及各種管網系統整合在一起，經過大(dà)數據管理(lǐ)、分(fēn)析、處理(lǐ)和決策，實現水資源高效利用，按需供水，節能減排，治污環保。

工(gōng)業智慧水務與城(chéng)市智慧水務對比分(fēn)析

實施主體(tǐ)對比

城(chéng)市智慧水務的實施主體(tǐ)是城(chéng)市各級水務企業，水務是其核心業務，通過建設智慧水務可(kě)以優化生(shēng)産、管理(lǐ)和服務，帶來(lái)直接、可(kě)觀的經濟效益，實施主體(tǐ)具有建設智慧水務的積極性。城(chéng)市智慧水務是從(cóng)企業領導層至基層的自(zì)上而下的督促實施機(jī)制，建設智慧水務有可(kě)靠的資金、技術(shù)和人(rén)員(yuán)保障。

工(gōng)業智慧水務的實施主體(tǐ)通常是工(gōng)業企業下屬的能環部、供水車間、廢水車間等輔助生(shēng)産部門(mén)。水務并非工(gōng)業企業核心業務，在不涉及主工(gōng)藝生(shēng)産線、資源、環保、安全的情況下，實施主體(tǐ)缺乏建設智慧水務的積極性。工(gōng)業智慧水務更多地是從(cóng)基層至企業領導層的自(zì)下而上的建議(yì)、批準實施機(jī)制，建設智慧水務往往缺乏充足的資金、技術(shù)和人(rén)員(yuán)保障。

開發技術(shù)難度對比

城(chéng)市市政水系統一般包括市政供水系統、市政污水系統、雨(yǔ)排水系統、中水系統等。系統類别少，但(dàn)規模較大(dà)。系統的水量、水質通常變化不大(dà)。

工(gōng)業水系統按水質可(kě)分(fēn)爲純水系統、軟水系統、脫鹽水系統、常規工(gōng)業水系統、中水系統、生(shēng)産廢水系統、污泥處理(lǐ)系統等。工(gōng)業水系統按用水方式可(kě)分(fēn)爲直流水系統、循環冷(lěng)卻水系統等，循環冷(lěng)卻水系統又可(kě)以分(fēn)爲間接冷(lěng)卻水系統、直接冷(lěng)卻水系統等。工(gōng)業水系統根據不同的水質、水壓、水溫、用戶等條件(jiàn)還(hái)可(kě)做進一步細分(fēn)。

工(gōng)業生(shēng)産廢水，特别是工(gōng)藝生(shēng)産過程中排出的廢水和廢液，其中含有随水流失的工(gōng)業生(shēng)産用料、中間産物、副産品以及生(shēng)産過程中産生(shēng)的污染物。生(shēng)産廢水處理(lǐ)的工(gōng)藝流程十分(fēn)複雜，處理(lǐ)技術(shù)難度相(xiàng)當大(dà)。另外，工(gōng)業水系統是爲工(gōng)業主工(gōng)藝生(shēng)産線服務的，無論是供水需求還(hái)是廢水排放(fàng)，經常會呈現一種動态變化。因此，從(cóng)水系統複雜程度而言，工(gōng)業水系統建設智慧水務更具難度。

工(gōng)業智慧水務開發的技術(shù)難度不在于大(dà)量的在線監測設備、數采儀以及無線網絡，而在于系統構架和生(shēng)産模型。

開發成本對比

由各級水務企業承擔的城(chéng)市智慧水務，往往牽涉同一城(chéng)區的供排水設施，地域廣，水系統規模大(dà)，同類設施多，設施特征的同類化較多，通過規模效益可(kě)有效降低開發城(chéng)市智慧水務成本。

對于工(gōng)業企業而言，即便是大(dà)型企業集團，其工(gōng)廠(chǎng)往往是分(fēn)布各地。地域不同，環境不同，外部條件(jiàn)也不同，同類設施相(xiàng)對就(jiù)較少；另外由于開發技術(shù)難度較大(dà)，建設智慧水務的成本相(xiàng)對就(jiù)高。如(rú)果是中小型工(gōng)業企業，開發工(gōng)業智慧水務的成本就(jiù)更高了。

工(gōng)業智慧水務的發展模式

基于工(gōng)業智慧水務與城(chéng)市智慧水務的對比分(fēn)析，提出以下幾種工(gōng)業智慧水務的發展模式。

主線驅動的發展模式

對于工(gōng)業企業而言，确保主線生(shēng)産是第一位的。工(gōng)業水系統作(zuò)爲工(gōng)業企業内部重要的輔助生(shēng)産設施，必須滿足主線生(shēng)産的要求。主工(gōng)藝生(shēng)産線的改造往往會帶來(lái)配套工(gōng)業水系統的升級，而這确是建設工(gōng)業智慧水務的重要時機(jī)和發展機(jī)遇。

例如(rú)鋼鐵行業薄帶連鑄的結晶輥生(shēng)産工(gōng)藝對于循環冷(lěng)卻水系統具有以下的要求：

（1）可(kě)實現大(dà)幅度變流量控制，流量根據工(gōng)況的要求調節；

（2）确保在一定工(gōng)況條件(jiàn)下流量恒定，流量波動範圍不得(de)大(dà)于工(gōng)況流量的1%；

（3）确保在一定工(gōng)況條件(jiàn)下供水溫度穩定，溫度變化範圍不得(de)大(dà)于±1 ℃；

（4）供水溫度不得(de)高于35 ℃，不得(de)低于28 ℃，水溫過高或過低，都(dōu)會給産品質量帶來(lái)影(yǐng)響，特别是冬季水系統首次運行時，初始水溫過低會造成生(shēng)産初期的産品大(dà)量次品化、廢品化；

（5）在生(shēng)産不同産品時，循環冷(lěng)卻水通過結晶輥本體(tǐ)所産生(shēng)的壓力損失變化是很大(dà)的，因而薄帶連鑄對于循環冷(lěng)卻水供水水壓也提出了動态變化的要求。對此，智慧水務就(jiù)能開發出新型的循環冷(lěng)卻水系統滿足生(shēng)産。

利益驅動的發展模式

工(gōng)業企業更加重視投資收益，特别是作(zuò)爲生(shēng)産輔助的水系統，建設工(gōng)業智慧水務必須要有明确的、可(kě)以在短(duǎn)期内實現盈利的目标。有了盈利目标，通過利益驅動促使工(gōng)業企業自(zì)上而下建設工(gōng)業智慧水務。這些利益往往涉及節水、節能、環保、降本、減員(yuán)等。

關于工(gōng)業智慧水務的盈利目标，重點可(kě)以關注以下方面。

（1）在北方缺水地區，節水是重要的盈利點。以内蒙的一些化工(gōng)企業爲例，其工(gōng)業水的成本高達20元/m3，節水效益巨大(dà)。

（2）在南(nán)方地區，可(kě)以關注工(gōng)業水的節能，因爲用電成本相(xiàng)對較高。

（3）探索水的串級利用，不僅可(kě)以減少水資源用量，還(hái)可(kě)以減少廢水處理(lǐ)量和排放(fàng)量。

（4）化學藥劑廣泛用于工(gōng)業水處理(lǐ)，化學藥劑的使用不僅增加生(shēng)産成本而且增加環境風(fēng)險，通過工(gōng)業智慧水務可(kě)優化投藥。

（5）針對專業化的生(shēng)産廢水處理(lǐ)系統，不僅要有自(zì)動化監控系統，更主要地是要開發專家服務系統，支撐現場運維，這樣不僅可(kě)以保證廢水處理(lǐ)系統穩定運行，避免生(shēng)産事(shì)故的發生(shēng)，也可(kě)以降低生(shēng)産成本。

（6）将智慧水務應用于生(shēng)态取水、節水以及生(shēng)态治理(lǐ)技術(shù)，可(kě)以提高這些技術(shù)措施的效率和效果。

（7）将智慧水務應用于水處理(lǐ)站(zhàn)新建或改造，打造智慧水站(zhàn)，可(kě)簡化管理(lǐ)，縮短(duǎn)建設周期，實現降本增效。

（8）水務部門(mén)爲工(gōng)業企業輔助生(shēng)産部門(mén)，往往會成爲減員(yuán)增效關注的重點。工(gōng)業企業往往會要求水處理(lǐ)無人(rén)值守，或是大(dà)片水處理(lǐ)區域僅派駐少量運維人(rén)員(yuán)，通過建設工(gōng)業智慧水務提高現有人(rén)員(yuán)效率，減員(yuán)增效立竿見(jiàn)影(yǐng)。03循序漸進的發展模式

針對工(gōng)業水系統開發難度大(dà)、開發成本高等特點，工(gōng)業智慧水務可(kě)以結合各類技改項目，從(cóng)小做起，從(cóng)簡單入手，循序漸進，從(cóng)局部到整個工(gōng)廠(chǎng)逐步推廣。在此過程中不斷積累、總結經驗。

循序漸進的發展模式可(kě)以是橫向的，也可(kě)以是縱向的。

橫向指水處理(lǐ)領域，可(kě)以先從(cóng)純水系統、軟水系統、脫鹽水系統、常規工(gōng)業水系統入手，然後是循環冷(lěng)卻水系統等，最後是生(shēng)産廢水系統、污泥處理(lǐ)系統等。

縱向指水處理(lǐ)流程，可(kě)以從(cóng)某個水系統的某個工(gōng)藝包或者是水處理(lǐ)環節入手，建設智慧水務。

創新驅動的發展模式

智慧水務可(kě)以與一些新的水處理(lǐ)工(gōng)藝和産品結合在一起，共同推廣，通過創新驅動實現發展。比如(rú)，在上廢水零排放(fàng)項目時，就(jiù)可(kě)以直接将智慧水務融入項目中，既實現了廢水零排放(fàng)的高效管理(lǐ)，又能直接體(tǐ)現智慧水務的功能和效益，這種模式很容易被廣大(dà)客戶接受。智慧水務還(hái)可(kě)以與工(gōng)業企業新的主工(gōng)藝生(shēng)産線結合在一起，新的主工(gōng)藝生(shēng)産線往往會對于用水提出新的需求。

另外，各工(gōng)業企業正積極推進“智造轉型”。在通過打造新型智慧工(gōng)廠(chǎng)實現“智造轉型”的過程中，工(gōng)業智慧水務正可(kě)納入其中，獲得(de)真正的推動和支持。

工(gōng)業智慧水務的具體(tǐ)應用和産品開發

應用和産品介紹

借鑒城(chéng)市智慧水務，工(gōng)業智慧水務可(kě)開發的基礎應用和産品有：

（1）工(gōng)業供水和排水服務。針對不同水處理(lǐ)工(gōng)藝流程或水循環流程的工(gōng)業水系統進行分(fēn)系統計(jì)量；針對不同水質、水溫、水壓的工(gōng)業水系統進行分(fēn)系統計(jì)量；針對不同生(shēng)産部門(mén)的工(gōng)業水系統進行分(fēn)系統計(jì)量，将更加便于成本分(fēn)析。

（2）工(gōng)業供水和停水生(shēng)産管理(lǐ)及調度。

（3）水處理(lǐ)站(zhàn)及泵站(zhàn)的遠(yuǎn)程監控、移動巡檢等。

工(gōng)業智慧水務可(kě)開發的高級應用和産品有：

（1）工(gōng)業智慧水網；

（2）海綿工(gōng)廠(chǎng)；

（3）各種定制化的節水系統；

（4）各種定制化的節能系統；

（5）各種定制化的高效投藥系統；

（6）各種定制化的專家服務系統等。

系統構架

工(gōng)業智慧水務是工(gōng)業企業根據生(shēng)産需求、用水需求、環保要求、能耗需求、自(zì)動化生(shēng)産水平、管理(lǐ)體(tǐ)制等定制的綜合運營管理(lǐ)平台。工(gōng)業智慧水務要構架全廠(chǎng)水資源網絡平台、水污染網絡平台、水系統能源消耗網絡平台、設備管理(lǐ)平台、主線工(gōng)藝生(shēng)産用戶信息平台等等，在此基礎上開發各種應用模型進行生(shēng)産監督、管理(lǐ)和運營，使得(de)工(gōng)業水系統朝着更爲精細化、高度自(zì)動化、智能化方向發展。

小結

工(gōng)業智慧水務将從(cóng)根本上改變我國(guó)以往傳統的粗放(fàng)型工(gōng)業用水模式，實現動态高效的新型水務管理(lǐ)，幫助工(gōng)業企業提高整體(tǐ)用水水平，減少污染排放(fàng)，追求科(kē)學、安全、高效、環保，助力建設節水型、生(shēng)态型工(gōng)廠(chǎng)，在工(gōng)業企業必然擁有廣闊的發展前景。然而，工(gōng)業智慧水務作(zuò)爲一項工(gōng)業領域的新生(shēng)事(shì)物，也絕不是可(kě)以一蹴而就(jiù)的，它需要一個逐步成長的過程。工(gōng)業智慧水務不僅可(kě)以用于生(shēng)産管理(lǐ)，爲工(gōng)業企業本身(shēn)服務，也可(kě)以作(zuò)爲節能環保公司實施合同能源管理(lǐ)、合同環境服務、合同節水管理(lǐ)的重要手段。