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              工業和信息化技術
              服務企業工業和信息智能化

              IIoT應用——水工業的歷史性變革

              發布日期:2022-04-28 23:01:17   來源 : 控制工程網    作者 :Anil Gosine    瀏覽量 :266
              Anil Gosine 控制工程網 發布日期:2022-04-28 23:01:17  
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              淡水資源日益匱乏、城市人口逐步增長、環境法規要求日益提高和工藝效率低下,都使供水/廢水處理行業面臨諸多挑戰?;ヂ摰臋C器和設備,正在改變公用事業的運營方式,從而使它們能夠通過使用工業物聯網(IIoT)技術和策略做出更明智的決策。通過更多的動態分析和實時系統監控,傳統水處理和輸送方法所浪費的能源,最多可減少25%。

                隨著能源價格的波動,對可持續性的需求,不斷進行的法規變更,以及為提高能效利用而準備的可用資金日益增多,有效管理自來水供應和安全處理廢水的機會越來越多。那些在公用事業部門中負責IIoT工作的人,必須清楚該計劃將如何與業務戰略相結合,以及在幫助解決問題方面所帶來的價值。

                設備綜合效率的局限

              在供水和廢水處理應用中,節水和能源效率的提升,是實施工業物聯網技術的好處之一。圖片來源:MG Strategy+


                許多公用事業企業采取了以下舉措來節約能源:使用感應節能燈,限制使用暖通空調系統,安裝太陽能電池板(主要基于電力公司的許可)和節能設備,通過水庫進行全系統存儲協作。這些行動側重于設施的設備綜合效率(OEE),而不是直接影響節能,節能只是以上諸多努力的產物。相比之下,融合IIoT技術的解決方案可以為當今的智能公用事業企業直接節省能源。

                顛覆性技術正在以前所未有的速度出現,哪種技術可以真正節省成本,哪些技術在實現其潛力之前就已經過時,要弄清楚這些并不容易。對于企業來說,識別出夸張的炒作內容,確定適用其真正需求的技術,以及如何使之產生積極的投資回報,是一項頗具挑戰性的工作。

                供水/廢水行業正在嘗試IIoT應用,以便從有關業務流程元素的信息中,創造出新的價值,利用這些元素管理現有資產,可以提高可靠性、優化流程、管理供應鏈和客戶關系。 IIoT實施允許集成感測、通信、監控和數據采集(SCADA)和分析功能,這些功能都是近年來才出現的。

                普適計算設備,可用于采集和傳輸數據的低成本傳感器,新的分析工具以及經濟的數據存儲措施的出現,都使公用事業企業可以以較低的成本實時獲取更多的數據。在某些情況下,該實用程序可以從以前無法訪問的區域收集信息,并改善現場系統和工廠的性能。

                為IIoT設計系統架構

                系統專業人員必須設計有效的系統架構,以發揮IIoT的潛力,確保:

                ●運營商可以使用移動設備、云連接和數據分析功能,從而為運營商提供實時信息,以便更好地制定決策。

                ●優化資產:智能傳感器持續傳輸信息流,并允許輕松地從現場和以前無法測量的參數中收集數據。

                ●智能控件可實現運營技術與信息技術之間的緊密集成,從而使企業可以在更廣的范圍內更好地制定決策。

                ●專注于網絡安全:要獲得更多的互聯性,除了需要可用的信息之外,還需要通過運營技術網絡安全解決方案來提高意識和態勢。

                提升能源效率

              工業物聯網通過互聯網實現物、服務和人員的連接,從而改善數據分析,提高生產率,增強可靠性,節省能源和成本,并為企業帶來新的創收機會。


                實施IIoT有助于提高公用事業的能效。這樣,就可以對來自遠程系統、電機和其它大型耗能設備的其它實時數據進行工程分析,從而使分析更快、更直接、更準確。與工業控制系統數據集集成時,IIoT還增強了實時警報功能、預測能源需求的能力、使用模式以及優化能耗的方式。

                能源效率正在成為許多公用事業所有者關注的問題。據估計,大多數泵系統尺寸過大,許多都超過20%。電力成本往往占泵總擁有成本(TCO)的40%,因此管理此資產的能源至關重要。集成IIoT的智能泵是一種比較好的解決方案。這種方法通過提供更高質量和更精確的數據來運行,從而可以節省能源,延長設備使用壽命并降低維護成本。

                數據科學和建模

                在供水/廢水處理設施中,用電大戶之一是抽水和曝氣設備系統。利用數據科學技術、建模、IIoT技術和計算智能,可以實現數據驅動的框架,從而以改善供水/廢水泵系統的性能。泵系統的性能通過能耗和泵送的自來水/廢水流量來衡量。過去 ,許多泵只能在其最佳效率點以下運行,導致多余的能量被轉變成振動、熱量和噪音。所有這些都增加了維護和能源成本。如果未針對設備進行優化以實現最佳效率,則泵系統會減少平均維修間隔時間,從而消耗維護預算。企業必須專注于總生命周期成本,而不是初始的購買價格。 

                在無線連接方面,消費領域現有的很多應用都無法滿足工業應用的需求。造成這種情況的原因,包括用于廣域網的無線通信技術設計欠佳,而且有的安全性和可靠性也不達不到嚴苛環境下的工業要求。為了解決安全性和可靠性問題,IEEE發布了被稱之為IEEE 802.16s的私有、許可無線現場區域網新標準,該標準結合了IIoT、自動化和能源管理計劃,可以為自來水工業帶來歷史性的發展機遇。 

                IIoT傳感器通過新的電池供電網絡解決方案,可提供便宜得多的價格,從而大大降低了實施成本。先進的IIoT水利工程應用解決方案,在市政自來水公司中越來越受歡迎,企業可以將數據和分析視為解決老化的水利基礎設施問題的關鍵工具。

                通過互聯網連接物、服務和人員的能力,改善了數據分析,提高了生產率,增強了可靠性,節省了能源和成本,并通過創新的業務模型為企業帶來了新的收入機會。支持該生態系統的IIoT和云服務還可提供將世界一流的數據分析功能帶入較小的生產設施的優勢。

                但是,基于增強IIoT的遠程監控,在提高效率的同時,也使供水系統可能增加更多潛在的網絡攻擊或黑客攻擊的安全風險,這也可能會影響交付。隨著供水和廢水運營對新技術的應用,必須更加關注使用安全可靠的無線網絡技術、異常檢測和重新設計的系統架構。

                應用IIoT的7個好處

                IIoT技術正在通過以下7個方面改善水處理行業:

                1.漏水檢測。通過將能源模式與生產和過程變量相關聯來提高能源效率。通過分析以檢測失水、失竊及實現壓力管理。

                2.更有效的系統水管理。這些IIoT水傳感器可跟蹤水質、溫度、壓力、消耗量等。這些設備通常直接與自來水公司進行通信,以分析數據并以易于理解的格式與消費者共享。例如,用戶可以了解他們的消費與城市平均水平、以及和自己前幾個月的數據進行比較。

                3.水質和安全監控。

                4.批發和零售消費的透明度。應對能源成本的波動或新的合規要求。支持能源預算和合同談判的性能建模。

                5.基礎設施的預防性維護。通過IIoT數據平臺進行預測性和預防性維護以及異常檢測。

                6.行業整合:技術公司可以建立公用事業記錄,大型工業企業在其產品組合中更好的實現協同效應。

                7.鼓勵制造商開發全面的“智能泵送系統”。

              數據
              技術
              系統
              IIoT
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