淡水資源日益匱乏、城市人口逐步增長、環(huán)境法規(guī)要求日益提高和工藝效率低下，都使供水/廢水處理行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。互聯(lián)的機器和設(shè)備，正在改變公用事業(yè)的運營方式，從而使它們能夠通過使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)和策略做出更明智的決策。通過更多的動態(tài)分析和實時系統(tǒng)監(jiān)控，傳統(tǒng)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(xù)性的需求，不斷進行的法規(guī)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(yè)部門中負責IIoT工作的人，必須清楚該計劃將如何與業(yè)務(wù)戰(zhàn)略相結(jié)合，以及在幫助解決問題方面所帶來的價值。
設(shè)備綜合效率的局限
在供水和廢水處理應用中，節(jié)水和能源效率的提升，是實施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的好處之一。圖片來源：MG Strategy+
許多公用事業(yè)企業(yè)采取了以下舉措來節(jié)約能源：使用感應節(jié)能燈，限制使用暖通空調(diào)系統(tǒng)，安裝太陽能電池板（主要基于電力公司的許可）和節(jié)能設(shè)備，通過水庫進行全系統(tǒng)存儲協(xié)作。這些行動側(cè)重于設(shè)施的設(shè)備綜合效率（OEE），而不是直接影響節(jié)能，節(jié)能只是以上諸多努力的產(chǎn)物。相比之下，融合IIoT技術(shù)的解決方案可以為當今的智能公用事業(yè)企業(yè)直接節(jié)省能源。
顛覆性技術(shù)正在以前所未有的速度出現(xiàn)，哪種技術(shù)可以真正節(jié)省成本，哪些技術(shù)在實現(xiàn)其潛力之前就已經(jīng)過時，要弄清楚這些并不容易。對于企業(yè)來說，識別出夸張的炒作內(nèi)容，確定適用其真正需求的技術(shù)，以及如何使之產(chǎn)生積極的投資回報，是一項頗具挑戰(zhàn)性的工作。
供水/廢水行業(yè)正在嘗試IIoT應用，以便從有關(guān)業(yè)務(wù)流程元素的信息中，創(chuàng)造出新的價值，利用這些元素管理現(xiàn)有資產(chǎn)，可以提高可靠性、優(yōu)化流程、管理供應鏈和客戶關(guān)系。 IIoT實施允許集成感測、通信、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）和分析功能，這些功能都是近年來才出現(xiàn)的。
普適計算設(shè)備，可用于采集和傳輸數(shù)據(jù)的低成本傳感器，新的分析工具以及經(jīng)濟的數(shù)據(jù)存儲措施的出現(xiàn)，都使公用事業(yè)企業(yè)可以以較低的成本實時獲取更多的數(shù)據(jù)。在某些情況下，該實用程序可以從以前無法訪問的區(qū)域收集信息，并改善現(xiàn)場系統(tǒng)和工廠的性能。
為IIoT設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)專業(yè)人員必須設(shè)計有效的系統(tǒng)架構(gòu)，以發(fā)揮IIoT的潛力，確保：
●運營商可以使用移動設(shè)備、云連接和數(shù)據(jù)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(yōu)化資產(chǎn)：智能傳感器持續(xù)傳輸信息流，并允許輕松地從現(xiàn)場和以前無法測量的參數(shù)中收集數(shù)據(jù)。
●智能控件可實現(xiàn)運營技術(shù)與信息技術(shù)之間的緊密集成，從而使企業(yè)可以在更廣的范圍內(nèi)更好地制定決策。
●專注于網(wǎng)絡(luò)安全：要獲得更多的互聯(lián)性，除了需要可用的信息之外，還需要通過運營技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全解決方案來提高意識和態(tài)勢。
提升能源效率
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物、服務(wù)和人員的連接，從而改善數(shù)據(jù)分析，提高生產(chǎn)率，增強可靠性，節(jié)省能源和成本，并為企業(yè)帶來新的創(chuàng)收機會。
實施IIoT有助于提高公用事業(yè)的能效。這樣，就可以對來自遠程系統(tǒng)、電機和其它大型耗能設(shè)備的其它實時數(shù)據(jù)進行工程分析，從而使分析更快、更直接、更準確。與工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(yōu)化能耗的方式。
能源效率正在成為許多公用事業(yè)所有者關(guān)注的問題。據(jù)估計，大多數(shù)泵系統(tǒng)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(chǎn)的能源至關(guān)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(zhì)量和更精確的數(shù)據(jù)來運行，從而可以節(jié)省能源，延長設(shè)備使用壽命并降低維護成本。
數(shù)據(jù)科學和建模
在供水/廢水處理設(shè)施中，用電大戶之一是抽水和曝氣設(shè)備系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)科學技術(shù)、建模、IIoT技術(shù)和計算智能，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的框架，從而以改善供水/廢水泵系統(tǒng)的性能。泵系統(tǒng)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(zhuǎn)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(shè)備進行優(yōu)化以實現(xiàn)最佳效率，則泵系統(tǒng)會減少平均維修間隔時間，從而消耗維護預算。企業(yè)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(lǐng)域現(xiàn)有的很多應用都無法滿足工業(yè)應用的需求。造成這種情況的原因，包括用于廣域網(wǎng)的無線通信技術(shù)設(shè)計欠佳，而且有的安全性和可靠性也不達不到嚴苛環(huán)境下的工業(yè)要求。為了解決安全性和可靠性問題，IEEE發(fā)布了被稱之為IEEE 802.16s的私有、許可無線現(xiàn)場區(qū)域網(wǎng)新標準，該標準結(jié)合了IIoT、自動化和能源管理計劃，可以為自來水工業(yè)帶來歷史性的發(fā)展機遇。
IIoT傳感器通過新的電池供電網(wǎng)絡(luò)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(yè)可以將數(shù)據(jù)和分析視為解決老化的水利基礎(chǔ)設(shè)施問題的關(guān)鍵工具。
通過互聯(lián)網(wǎng)連接物、服務(wù)和人員的能力，改善了數(shù)據(jù)分析，提高了生產(chǎn)率，增強了可靠性，節(jié)省了能源和成本，并通過創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模型為企業(yè)帶來了新的收入機會。支持該生態(tài)系統(tǒng)的IIoT和云服務(wù)還可提供將世界一流的數(shù)據(jù)分析功能帶入較小的生產(chǎn)設(shè)施的優(yōu)勢。
但是，基于增強IIoT的遠程監(jiān)控，在提高效率的同時，也使供水系統(tǒng)可能增加更多潛在的網(wǎng)絡(luò)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(shù)的應用，必須更加關(guān)注使用安全可靠的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異常檢測和重新設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)。
應用IIoT的7個好處
IIoT技術(shù)正在通過以下7個方面改善水處理行業(yè)：
1.漏水檢測。通過將能源模式與生產(chǎn)和過程變量相關(guān)聯(lián)來提高能源效率。通過分析以檢測失水、失竊及實現(xiàn)壓力管理。
2.更有效的系統(tǒng)水管理。這些IIoT水傳感器可跟蹤水質(zhì)、溫度、壓力、消耗量等。這些設(shè)備通常直接與自來水公司進行通信，以分析數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行比較。
3.水質(zhì)和安全監(jiān)控。
4.批發(fā)和零售消費的透明度。應對能源成本的波動或新的合規(guī)要求。支持能源預算和合同談判的性能建模。
5.基礎(chǔ)設(shè)施的預防性維護。通過IIoT數(shù)據(jù)平臺進行預測性和預防性維護以及異常檢測。
6.行業(yè)整合：技術(shù)公司可以建立公用事業(yè)記錄，大型工業(yè)企業(yè)在其產(chǎn)品組合中更好的實現(xiàn)協(xié)同效應。
7.鼓勵制造商開發(fā)全面的“智能泵送系統(tǒng)”。
