智慧水務 瓶頸在哪?
要想找到智慧水務建設的瓶頸所在,首先我們要分析清楚我們做的“水務”是什么,然后再搞清 “智慧水務”要做什么,最后是找到瓶頸所在。
01水業哲學三問
大家知道,我們水務行業的主要工作,無非要做三件事情:
第一,就是要把水從一個地方搬運到一個地方,專業上叫作:水的輸送,比如在水源地取水、水廠泵站輸水、樓宇二次加壓泵站輸水、排水泵站提升雨污水,等等。通俗地說,就是“去哪里?”;
第二,是水的凈化,專業上也叫“水處理”。比如,給水廠的水處理、污水處理廠的水處理、工業園區根據各用水點對水質的不同需求而進行的相應水處理,等等。通俗得說,就是“怎么辦?”
第三,我們要知道水到底是個什么狀態,專業上包括水質、水壓、水量的數據監測和檢測。比如,水源地的原水水質監測、給水廠各工藝段出水水質檢測、供水管網壓力和流量監測、污水處理廠各工藝段水質檢測,等等。這就構成了水業的哲學三問:去哪里?怎么辦?怎么樣?
02智慧水務若不能實現“1+1>2”,要它何用?
智慧水務金字塔,由底層到頂層,依次是:感知與控制、數據處理與計算、決策與評估。因此,我們本章就按這個層次進行闡述。
感知與控制層:工欲善其事必先利其器
水質監測分析儀器需要實時不斷地測得數據,如果中間有故障間斷的話,對于用戶來說,就有很大的風險。或是監測數據缺失,面臨受罰風險;或是生產過程中生產狀態失控,導致產品可能不合格。因此,感知層監測儀器的準確性、穩定性非常重要,是一切的基礎。
從市場競爭方面看,感知層監測儀器的競爭充分,僅COD檢測品牌,國內市場上就不少于100家之多;另外,整個檢測領域涉及范圍廣,以賽萊默公司為例,涉及分析儀器方面的品牌就有16個(包括YSI、WTW等知名品牌)。
整個市場層次分明,有一些高端產品。比如,上海嘉定某廠,采用一套反硝化深床濾池用于脫氮,儀表配備了賽萊默公司的WTW儀表,探頭采用超聲波清洗技術,規避了污水中微生物滋生、探頭被粘狀物質附著干擾的問題,實際運行中只需一二個月進行一次人工巡檢。既大大降低了運行成本,也保證了數據準確,為業主減少了大量碳源用量。
同時,因為業主購買力和需求的差異化客觀存在,所以市場對于產品層次需求差異化也較大。比如COD監測,目前常用方法是濕化學法分析,定期去更換試劑,把試劑抽上來運行顯色;另外一種方法是紫外光法,會便捷很多。村鎮的污水監測市場可能更適合這種產品。
然而,中低端需求的業主的購買力和需求也是在不斷變化的,整個分析儀器行業正在經歷一場存量更新、市場升級、競爭充分、優勝劣汰、品質提升的大變革。同時,在市場經濟的大背景下,任何一個市場的興起和發展,都離不開資本驅動的這個先導因素。比如,農村市場的發展趨勢,必然是先解決了資本邏輯,才有整個市場的發展和成熟。
數據處理與計算層:腦袋是第一位的
本層實質就是計算機模型,將是整個智慧水務系統的大腦。這也正是各個智慧水務系統能拉開差距的地方,比的就是誰更聰明。
比如,軟件 BLU-X是未來污水處理工藝領域中的一個尖端技術。它基于12-36個月污水處理廠的歷史數據,進行實時模擬,采用人工神經網絡和遺傳算法等先進算法,為污水處理廠提供更加的推薦運行參數,從而實現更安全、更低藥耗電耗、更高效管理的目的。再比如,AquaTalk是另一種智慧水務平臺,側重于給水。
建設思路:由點到面
目前我們做智慧水務容易進入一個誤區,就是所有的數據上平臺,然后平臺再編一套邏輯去控制設備,這么做存在巨大的問題:數據控制量太大了,很可能超出當前分析能力的范疇;而且做控制邏輯的人很難真的懂設備和工藝。所以,推薦的做法是:由點帶面、逐級智慧化。
比如,賽萊默公司提出的“智能泵站群”的概念,就是這個道理。首先,單泵要可以自己找最佳工況點,遇到堵塞物通過時可以彈跳,瞬間增加通量,有效避免堵塞;第二步,涉及到泵站,多泵運行時的交替運行、切換運行邏輯,泵坑和浮渣自動清理,管路自動沖洗,這些都使得泵站更加智能化;再進一步,到泵站和泵站之間的協調運行。比如,暴雨來臨之前,整個排水系統聯合調度是一個重點和難題。以往很多地方在暴雨來臨前,不管三七二十一,把所有的水都向下游排,這樣做看似可行,但往往發生和加劇溢流污染。因此,更科學的做法是根據下游(如調蓄池的服務容量)、污水處理廠容量,通過計算,以更為適當的速度讓下游緩慢消化。這就是“智能泵站群”的概念。
智慧水務建設,很重要的一環就是要有系統思維,把各個環節有機結合。以賽萊默公司為例,其智慧水務團隊由茹林鋒高級經理帶隊于2020年3月正式組建,旨在協調全公司全產業鏈配合能力,在不同的業務單元之間更大程度地體現協同效應,更系統地提供智慧水務總體解決方案。
舉一個案例,美國南本德市CSO控制項目。按照傳統的分割思維,建設方原計劃投資7億美元。而在智慧水務系統建設模式之下,在感知層泵站、調蓄池改造安裝表計,采用先進的模型計算,將每個構筑物的彈性有效利用,投資減至2億美元。同時,全部消除旱季CSO,總體減少CSO75%。
03“智慧水務”瓶頸在何處?融合不足
當前做智慧水務的主要參與者有三大類:第一種就是設備廠商,他們很懂各自的設備,其中又會分化出各種專項設備廠商,比如水表、水泵、自動化控制系統,等等;第二種是IT公司,專業搞中臺,擅長做管理模型平臺;第三種是水務公司,也就是業主自身。
只有上述三個玩家能夠攜起手來,真正實現充分融合合作,才能真正建設好智慧水務。然而,現實暫時相反,所以導致了當前很多智慧水務項目流于表面文章,僅僅做成了信息收集和展示的工作。
缺少架構
從機制上來談,現在國內很多項目是分開招標的,沒有一個整體的架構和概念。
比如,做自控的可能只管儀表盤,僅做一次信息化自動控制方案,可能會完全脫離工藝和設備,其他環節也是同理。再比如,一些項目因為投資受限,未能實現整個項目統籌考慮,最終項目只是頂一頂智慧的帽子,其實本質還是原來傳統的自動化信息化水平,只加一個炫酷大屏幕把收集來的信息展示一下,僅此而已;或者只用AR做一些三維模型,其實這么做距離數字化尚有距離,就更不用說智慧化了。這種結果和第一條的結局類似。
數據無用
因為很多智慧水務項目的實施過程是割裂開的,我們對設備、工藝并不能做到真正了解,收集來的大量數據無法有效清洗和利用,造成數據處理與計算層的時效,進而導致整個智慧水務系統的失敗。
信息孤島
比如,在飲用水方面,有些地區原水水質監測數據由是水利部門管理,原水污染預警的實時信息不一定能及時送達供水生產部門。再比如,許多數據尚不能出科室的門,就更不要談整個項目的信息共享了。
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