工業智慧水務的研究和探索
【天津純水設備http://www.shunhung.com】提高水資源利用率、減少水資源使用、控制水環境污染、改善水環境已經成為工業企業生存發展的重要條件。工業智慧水務將成為工業企業轉型升級的重要發展方向，助力工業企業的可持續發展。介紹了工業智慧水務的組成，并通過分析對比工業智慧水務與城市智慧水務，對工業智慧水務的發展模式以及產品開發進行了探討。
近年來，城市智慧水務已成為城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市供排水系統的運行狀態，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供排水設施，形成“城市水務物聯網”，打造出水務綜合運營管理平臺。水務綜合運營管理平臺對海量水務信息進行及時分析與處理，并做出相應的輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生產、管理和服務流程，從而達到“智慧”的狀態。
我國工業用水量需求巨大，水資源是重要的工業生產資料。同時，工業發展會造成很大的水環境污染。水資源缺乏和水環境保護已經成為限制工業企業進一步發展的重要因素。如何提高水資源利用率、減少水資源使用、控制水環境污染、改善水環境已經成為工業企業生存發展的重要條件。工業智慧水務必將成為工業水務領域轉型升級的重要發展方向，助力工業企業的可持續發展。
筆者結合工業企業的需求，介紹了工業智慧水務的組成，并通過分析對比工業智慧水務與城市智慧水務，對工業智慧水務的發展模式以及產品開發進行了探討。
1 工業智慧水務的組成
工業智慧水務是通過物聯網把工廠內的所有工業水用戶、廢水排放設施、各種給水設施、排水設施、循環水設施、水處理設施以及各種管網系統整合在一起，經過大數據管理、分析、處理和決策，實現水資源高效利用，按需供水，節能減排，治污環保。
2 工業智慧水務與城市智慧水務對比分析
01 實施主體對比
城市智慧水務的實施主體是城市各級水務企業，水務是其核心業務，通過建設智慧水務可以優化生產、管理和服務，帶來直接、可觀的經濟效益，實施主體具有建設智慧水務的積極性。城市智慧水務是從企業領導層至基層的自上而下的督促實施機制，建設智慧水務有可靠的資金、技術和人員保障。
工業智慧水務的實施主體通常是工業企業下屬的能環部、供水車間、廢水車間等輔助生產部門。水務并非工業企業核心業務，在不涉及主工藝生產線、資源、環保、安全的情況下，實施主體缺乏建設智慧水務的積極性。工業智慧水務更多地是從基層至企業領導層的自下而上的建議、批準實施機制，建設智慧水務往往缺乏充足的資金、技術和人員保障。
02 開發技術難度對比
城市市政水系統一般包括市政供水系統、市政污水系統、雨排水系統、中水系統等。系統類別少，但規模較大。系統的水量、水質通常變化不大。
工業水系統按水質可分為純水系統、軟水系統、脫鹽水系統、常規工業水系統、中水系統、生產廢水系統、污泥處理系統等。工業水系統按用水方式可分為直流水系統、循環冷卻水系統等，循環冷卻水系統又可以分為間接冷卻水系統、直接冷卻水系統等。工業水系統根據不同的水質、水壓、水溫、用戶等條件還可做進一步細分。
工業生產廢水，特別是工藝生產過程中排出的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生的污染物。生產廢水處理的工藝流程十分復雜，處理技術難度相當大。另外，工業水系統是為工業主工藝生產線服務的，無論是供水需求還是廢水排放，經常會呈現一種動態變化。因此，從水系統復雜程度而言，工業水系統建設智慧水務更具難度。
工業智慧水務開發的技術難度不在于大量的在線監測設備、數采儀以及無線網絡，而在于系統構架和生產模型。
03開發成本對比由各級水務企業承擔的城市智慧水務，往往牽涉同一城區的供排水設施，地域廣，水系統規模大，同類設施多，設施特征的同類化較多，通過規模效益可有效降低開發城市智慧水務成本。
對于工業企業而言，即便是大型企業集團，其工廠往往是分布各地。地域不同，環境不同，外部條件也不同，同類設施相對就較少；另外由于開發技術難度較大，建設智慧水務的成本相對就高。如果是中小型工業企業，開發工業智慧水務的成本就更高了。
3 工業智慧水務的發展模式
基于工業智慧水務與城市智慧水務的對比分析，提出以下幾種工業智慧水務的發展模式。
01 主線驅動的發展模式
對于工業企業而言，確保主線生產是第一位的。工業水系統作為工業企業內部重要的輔助生產設施，必須滿足主線生產的要求。主工藝生產線的改造往往會帶來配套工業水系統的升級，而這確是建設工業智慧水務的重要時機和發展機遇。
例如鋼鐵行業薄帶連鑄的結晶輥生產工藝對于循環冷卻水系統具有以下的要求：
（1）可實現大幅度變流量控制，流量根據工況的要求調節；
（2）確保在一定工況條件下流量恒定，流量波動范圍不得大于工況流量的1%；
（3）確保在一定工況條件下供水溫度穩定，溫度變化范圍不得大于±1 ℃；
（4）供水溫度不得高于35 ℃，不得低于28 ℃，水溫過高或過低，都會給產品質量帶來影響，特別是冬季水系統首次運行時，初始水溫過低會造成生產初期的產品大量次品化、廢品化；
（5）在生產不同產品時，循環冷卻水通過結晶輥本體所產生的壓力損失變化是很大的，因而薄帶連鑄對于循環冷卻水供水水壓也提出了動態變化的要求。對此，智慧水務就能開發出新型的循環冷卻水系統滿足生產。
02 利益驅動的發展模式
工業企業更加重視投資收益，特別是作為生產輔助的水系統，建設工業智慧水務必須要有明確的、可以在短期內實現盈利的目標。有了盈利目標，通過利益驅動促使工業企業自上而下建設工業智慧水務。這些利益往往涉及節水、節能、環保、降本、減員等。
關于工業智慧水務的盈利目標，重點可以關注以下方面。
（1）在北方缺水地區，節水是重要的盈利點。以內蒙的一些化工企業為例，其工業水的成本高達20元/m3，節水效益巨大。
（2）在南方地區，可以關注工業水的節能，因為用電成本相對較高。
（3）探索水的串級利用，不僅可以減少水資源用量，還可以減少廢水處理量和排放量。
（4）化學藥劑廣泛用于工業水處理，化學藥劑的使用不僅增加生產成本而且增加環境風險，通過工業智慧水務可優化投藥。
（5）針對專業化的生產廢水處理系統，不僅要有自動化監控系統，更主要地是要開發專家服務系統，支撐現場運維，這樣不僅可以保證廢水處理系統穩定運行，避免生產事故的發生，也可以降低生產成本。
（6）將智慧水務應用于生態取水、節水以及生態治理技術，可以提高這些技術措施的效率和效果。
（7）將智慧水務應用于水處理站新建或改造，打造智慧水站，可簡化管理，縮短建設周期，實現降本增效。
（8）水務部門為工業企業輔助生產部門，往往會成為減員增效關注的重點。工業企業往往會要求水處理無人值守，或是大片水處理區域僅派駐少量運維人員，通過建設工業智慧水務提高現有人員效率，減員增效立竿見影。03循序漸進的發展模式
針對工業水系統開發難度大、開發成本高等特點，工業智慧水務可以結合各類技改項目，從小做起，從簡單入手，北京純水設備循序漸進，從局部到整個工廠逐步推廣。在此過程中不斷積累、總結經驗。
循序漸進的發展模式可以是橫向的，也可以是縱向的。
橫向指水處理領域，可以先從純水系統、軟水系統、脫鹽水系統、常規工業水系統入手，然后是循環冷卻水系統等，最后是生產廢水系統、污泥處理系統等。
縱向指水處理流程，可以從某個水系統的某個工藝包或者是水處理環節入手，建設智慧水務。
04創新驅動的發展模式
智慧水務可以與一些新的水處理工藝和產品結合在一起，共同推廣，通過創新驅動實現發展。比如，在上廢水零排放項目時，就可以直接將智慧水務融入項目中，既實現了廢水零排放的高效管理，又能直接體現智慧水務的功能和效益，這種模式很容易被廣大客戶接受。智慧水務還可以與工業企業新的主工藝生產線結合在一起，新的主工藝生產線往往會對于用水提出新的需求。
另外，各工業企業正積極推進“智造轉型”。在通過打造新型智慧工廠實現“智造轉型”的過程中，工業智慧水務正可納入其中，獲得真正的推動和支持。
4 工業智慧水務的具體應用和產品開發
01 應用和產品介紹
借鑒城市智慧水務，工業智慧水務可開發的基礎應用和產品有：
（1）工業供水和排水服務。針對不同水處理工藝流程或水循環流程的工業水系統進行分系統計量；針對不同水質、水溫、水壓的工業水系統進行分系統計量；針對不同生產部門的工業水系統進行分系統計量，將更加便于成本分析。（2）工業供水和停水生產管理及調度。（3）水處理站及泵站的遠程監控、移動巡檢等。
工業智慧水務可開發的高級應用和產品有：（1）工業智慧水網；（2）海綿工廠；（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。
02 系統構架
工業智慧水務是工業企業根據生產需求、用水需求、環保要求、能耗需求、自動化生產水平、管理體制等定制的綜合運營管理平臺。工業智慧水務要構架全廠水資源網絡平臺、水污染網絡平臺、水系統能源消耗網絡平臺、設備管理平臺、主線工藝生產用戶信息平臺等等，在此基礎上開發各種應用模型進行生產監督、管理和運營，使得工業水系統朝著更為精細化、高度自動化、智能化方向發展。
工業智慧水務將從根本上改變我國以往傳統的粗放型工業用水模式，實現動態高效的新型水務管理，幫助工業企業提高整體用水水平，減少污染排放，追求科學、安全、高效、環保，助力建設節水型、生態型工廠，在工業企業必然擁有廣闊的發展前景。然而，工業智慧水務作為一項工業領域的新生事物，也絕不是可以一蹴而就的，它需要一個逐步成長的過程。工業智慧水務不僅可以用于生產管理，為工業企業本身服務，也可以作為節能環保公司實施合同能源管理、合同環境服務、合同節水管理的重要手段。實驗室純水設備，北京純水設備，天津水處理設備，天津去離子水設備。醫院用純化水設備
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