從“自動(dòng)化”到“智慧化”

從“自動(dòng)化”到“智慧化”一智慧水廠建設(shè)的新思路摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，自動(dòng)化水廠的建設(shè)和利用逐漸不再滿足于現(xiàn)代化水廠建設(shè)的需求。智慧水廠從傳統(tǒng)的制水環(huán)節(jié)到水質(zhì)的檢測保障，都是以水廠的整體運(yùn)作為基礎(chǔ)，期間需要根據(jù)生產(chǎn)、辦公等具體功能類別實(shí)現(xiàn)智能化控制，進(jìn)而為提升水廠建設(shè)的整體效率水平提供技術(shù)支持。本文將對(duì)構(gòu)建智慧水廠建設(shè)的新思路進(jìn)行探究。關(guān)鍵詞：智慧工程；系統(tǒng)應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)；自動(dòng)化；現(xiàn)代化一、 引言近幾年，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的迅速發(fā)展，各行業(yè)中的高新技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛?！爸腔鄢鞘小钡母拍钤?010年被提出，進(jìn)一步推動(dòng)了新一代信息技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。隨著工業(yè)智能化進(jìn)程的加快，水廠運(yùn)行管理也逐漸朝著智能化的趨勢發(fā)展。我國水廠的建設(shè)經(jīng)歷了三個(gè)階段：機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化，從基本操作和管理水平上已有了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但隨著城市的發(fā)展，對(duì)生活用水的要求也越來越高。因此，如何抓住水利信息化的契機(jī)，提高水廠的工業(yè)化、自動(dòng)化、保證供水服務(wù)的品質(zhì)，是目前水廠運(yùn)行管理過程中亟待解決的問題。所以，近些年來，“智慧水務(wù)”，“智慧水廠”，“數(shù)據(jù)集成平臺(tái)”都得到了極大的發(fā)展，但智慧水廠的智能化建設(shè)并不是一項(xiàng)容易的事情，其需要大量的理論和實(shí)踐作為支撐，才能夠從根本上實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化。二、 智慧水廠建設(shè)的現(xiàn)狀目前智慧水廠系統(tǒng)的建設(shè)主要包括兩大類：一類是傳統(tǒng)的制水系統(tǒng)（也就是水廠的建設(shè)和設(shè)備控制），其更加熟悉生產(chǎn)流程，并且有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在智慧水廠方面，起步較晚，信息技術(shù)較差。二是信息科技企業(yè)，雖然掌握了全面的信息化技術(shù)，但是缺少專門的技術(shù)支持，使得很多的業(yè)務(wù)都變得“雞肋”。在智慧水廠的早期，人們對(duì)智慧水廠的期望很高，認(rèn)為智慧水廠就是全自動(dòng)水廠、少水廠、甚至是無人水廠。不少水廠在引入智慧水廠系統(tǒng)后，使得運(yùn)行作業(yè)能力實(shí)現(xiàn)了提高，并且降低了人工、材料損耗等方面的費(fèi)用。但就當(dāng)前的情況來看，由于智慧水廠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不切合實(shí)際，或者功能復(fù)雜，致使水廠大量棄用，其實(shí)用性遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的自動(dòng)化SCADA。總的來說，智慧水廠在工作人員缺乏專業(yè)性、水廠運(yùn)行的偶然性、數(shù)據(jù)采集不及時(shí)以及功能設(shè)計(jì)不符合實(shí)際的情況下，將難以實(shí)現(xiàn)“智慧化”的運(yùn)行目標(biāo)。三、智慧水廠建設(shè)建議分析（一） 明確智慧水廠理念目標(biāo)在智慧水廠建設(shè)過程中，人們往往會(huì)把智慧水廠與全自動(dòng)水廠、無人水廠相提并論。百度智能漢語的基本含義是：辨別判斷、創(chuàng)造。從字面上看，一個(gè)具備判斷力和創(chuàng)造力的水廠，并不能完全反映出智慧水廠的概念，所以，要準(zhǔn)確地認(rèn)知智慧水廠的概念將需要將其與現(xiàn)代信息理念充分整合起來，進(jìn)而更好地凸顯水廠運(yùn)行的效果。從該層面上可以將智慧水廠判定為以新一代信息技術(shù)為核心，并以生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)度、服務(wù)等全方位、全過程構(gòu)建的新型智慧水廠。（二） 軟硬分家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)某水廠8臺(tái)儀器功能相同，但卻具有8套通信協(xié)議以及8套獨(dú)立的系統(tǒng)。這就是硬件和軟件的結(jié)合，通常情況下，智能系統(tǒng)會(huì)被基層的硬件所束縛，而太多的系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致大量的通信協(xié)議的出現(xiàn)，從而造成軟件出現(xiàn)膨脹和不穩(wěn)定的現(xiàn)象的出現(xiàn)，所以應(yīng)該把硬體和軟體分開，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)定（例如最常用的Modbus、ProfibusDP等）來使系統(tǒng)更平穩(wěn)、更順暢地運(yùn)行。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是指各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備、上位機(jī)、儀表等數(shù)據(jù)規(guī)范含糊不清，硬件廠家的協(xié)議也呈現(xiàn)出多樣化，更沒有系統(tǒng)接口，因此在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一，協(xié)議要統(tǒng)一，接口要統(tǒng)一三個(gè)統(tǒng)一的準(zhǔn)則下，數(shù)據(jù)的收集與判定可以加快智能系統(tǒng)的運(yùn)行，進(jìn)而使得系統(tǒng)運(yùn)行的可調(diào)節(jié)性能夠得到優(yōu)化提升，同時(shí)使得水廠運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)從粗放的管理向精細(xì)的管理轉(zhuǎn)變的過程。（三） 長久追蹤堅(jiān)持創(chuàng)新目前已經(jīng)建成的智慧水廠，往往只注重前期的設(shè)備和系統(tǒng)的安裝，而忽視了后期的管理與維修。因?yàn)橹腔鬯畯S的底層系統(tǒng)的安裝，需要大量的自動(dòng)化設(shè)備作為支撐。若智慧水廠開發(fā)商在一次安裝之后沒有后續(xù)的開發(fā)合約，將難以實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧水廠系統(tǒng)性能的長期跟蹤改善，由此將導(dǎo)致水廠的“智慧化”水平難以得到優(yōu)化提升。同時(shí)由于智慧水廠在不同的區(qū)域?qū)⒊尸F(xiàn)發(fā)展不均衡的特點(diǎn)，因此，智慧水廠的創(chuàng)新核心是優(yōu)化企業(yè)的經(jīng)營和服務(wù)，期間需要切實(shí)基于創(chuàng)新技術(shù)和理念加快智慧水廠的建設(shè)。并且在做好頂層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)這些管理要求循序漸進(jìn)地構(gòu)建一個(gè)可復(fù)制、可推廣的智慧水廠管理系統(tǒng)和實(shí)踐基地，以此更好地優(yōu)化智慧水廠運(yùn)行的效果。（四）落實(shí)智慧水廠解決方案根據(jù)水廠的管理和服務(wù)要求，還需要對(duì)各個(gè)功能模塊的要求進(jìn)行細(xì)化，并需要參考行業(yè)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出系統(tǒng)的需求目標(biāo)，設(shè)計(jì)硬件框架，并給出了一整套的解決方案，期間每個(gè)模塊的總體要求主要體現(xiàn)在以下方面：智慧生產(chǎn)系統(tǒng)：改進(jìn)水廠的生產(chǎn)自動(dòng)化、能源消耗管理等內(nèi)容，盡量降低對(duì)現(xiàn)場人工干預(yù)的要求，在智能生產(chǎn)管理體系的協(xié)同下，實(shí)現(xiàn)高效、低耗、保質(zhì)保量的節(jié)水目標(biāo)。智慧生產(chǎn)管理系統(tǒng)：利用新一代信息技術(shù)，如視頻識(shí)別、機(jī)器人等，構(gòu)建生產(chǎn)監(jiān)控、水質(zhì)分析、應(yīng)急處理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全流程的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理意外事故，確保工廠的質(zhì)量、數(shù)量和安全生產(chǎn)。智慧設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)：重點(diǎn)設(shè)備建立實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)用BIM等技術(shù)建立設(shè)備檔案管理系統(tǒng)、供應(yīng)商信息系統(tǒng)、產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，并根據(jù)設(shè)備使用情況，制定設(shè)備維護(hù)、檢修計(jì)劃，規(guī)范維護(hù)工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水廠運(yùn)行的智慧化。智慧構(gòu)筑物監(jiān)測系統(tǒng)：對(duì)重點(diǎn)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控，并對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形、沉降等敏感指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，而后使其能夠與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。智慧安保系統(tǒng)：運(yùn)用視頻識(shí)別、紅外、電子?xùn)艡诘燃夹g(shù)，構(gòu)建全方位立體的安全保障體系。此外，還要根據(jù)預(yù)先規(guī)劃好的線路和活動(dòng)區(qū)域，對(duì)人員進(jìn)行規(guī)范，并提供照明、通風(fēng)、空調(diào)、講解、應(yīng)急聯(lián)絡(luò)等服務(wù)，確保生產(chǎn)和人員的安全。智慧環(huán)境控制系統(tǒng)：建立全廠照明、通風(fēng)、空調(diào)等的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)不同的設(shè)備和人員的不同需要，設(shè)計(jì)出精確的控制方案。同時(shí)，在保證人員使用舒適性和設(shè)備安全性的同時(shí)，還可以與其它系統(tǒng)協(xié)同工作，達(dá)到節(jié)能減排和減少污染的目標(biāo)。智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)：根據(jù)自來水廠內(nèi)的綠化情況，建立了灌溉系統(tǒng)和植物管理系統(tǒng)，利用氣象資料和植物資料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉，同時(shí)給出養(yǎng)護(hù)方案，適時(shí)安排施肥、修剪等養(yǎng)護(hù)工作。隨著智慧水廠系統(tǒng)的發(fā)展，供水企業(yè)的經(jīng)營管理也將隨之發(fā)生變化，其需要大量的軟件、硬件共同建設(shè)。期間需要借助現(xiàn)代化的云技術(shù)構(gòu)建完善的服務(wù)運(yùn)行體系，同時(shí)基于云技術(shù)構(gòu)建“技術(shù)即服務(wù)”、“平臺(tái)即服務(wù)、軟件即服務(wù)”三種服務(wù)方式，按照水廠智能化建設(shè)規(guī)劃，在前期建成的水廠中搭建“水廠云”，逐步向“水務(wù)云”延伸，再利用公共云實(shí)現(xiàn)水廠建設(shè)等方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)硬件軟件共同結(jié)合、數(shù)據(jù)收集利用、信息共享、提升設(shè)備利用率以及縮減軟件成本等目的。進(jìn)而更好地確保智慧水廠建設(shè)的穩(wěn)定性。同時(shí)，通過智慧水廠系統(tǒng)還能在“云端”輕松地進(jìn)行開發(fā)，無需添加任何終端設(shè)備，由此提升安全監(jiān)管控制的便利性。四、結(jié)語總而言之，從自動(dòng)化向智慧化轉(zhuǎn)變是智慧水廠構(gòu)建過程中重要轉(zhuǎn)變方式，期間需要切實(shí)落實(shí)“以人為本，務(wù)實(shí)推進(jìn)；因地制宜，科學(xué)有序；可管可控，確保安全”等原則，使得智慧水廠能夠在云技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)地制水，進(jìn)而為促進(jìn)水廠的可持續(xù)性發(fā)展奠定提供必要前提。參考文獻(xiàn)陸繼誠.從“