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今天，是第三十二屆世界水日，也是第三十七屆“中國水周”的開端，今年我國紀念“世界水日”與“中國水周”活動主題為：“精打細算用好水資源，從嚴從細管好水資源”。

隨著全球人口不斷增長，用水量也在不斷增加，水行業(yè)在生產(chǎn)和提供清潔水以及處理污水方面需要消耗大量能源。據(jù)估算，水行業(yè)的耗電量占全球總耗電量的3.5%到4%。¹ 然而，如果采取正確的措施提高能源效率與回收能源，預計到 2040 年，該行業(yè)的能耗可減少15%。²

下載《水行業(yè)節(jié)能手冊》

當下，全球水行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，如：氣候變化、水資源短缺、基礎設施老化、城市化快速發(fā)展和能源成本上升等。為了應對這些挑戰(zhàn)，水務公司可利用數(shù)字化解決方案，改善運營，優(yōu)化戰(zhàn)略決策。

實時傳感和監(jiān)測技術(shù)的不斷進步推動了智能系統(tǒng)的集成，智能系統(tǒng)可提高工藝效率和精度。這包括自動控制機制、先進的水質(zhì)和流量監(jiān)測，以及實施高效的水計量系統(tǒng)來管理用水量。

通過為變頻器、電機和PLC的傳動鏈設備集成智能傳感器提供設備狀態(tài)監(jiān)測，水務公司可以對其管理的設備采取預防性措施，從而提高資產(chǎn)管理效率。然而，不同組織與地區(qū)對數(shù)據(jù)分析、云服務和自動化的應用水平仍不一致。

下載《ABB變頻器水行業(yè)資料合集》

盡管目前許多水行業(yè)的企業(yè)僅將數(shù)字工具用于特定功能，但數(shù)字化改造整個行業(yè)的潛力是巨大的，以下三個領域尤其有望實現(xiàn)根本性的改進。

水質(zhì)管理

傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測方法既耗時又費力，因此在飲用水和污水處理系統(tǒng)中保持持續(xù)穩(wěn)定的水質(zhì)一直是水務公司所面臨的難題。通常，人工流程涉及樣本抽取、實驗室檢測，待數(shù)日或數(shù)周檢測結(jié)果出來后再分享給工廠操作員。

當出現(xiàn)總懸浮固體（TSS）含量過高等水質(zhì)問題時，需要進行人工干預，隨后還需進行再次檢測以確認水質(zhì)是否達標。這一方法不夠快捷簡便，可能會造成對嚴重水質(zhì)問題響應不及時，或在此期間對可自然修復的水質(zhì)問題進行不必要的干預。

在系統(tǒng)中安裝數(shù)字水質(zhì)傳感器，可通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）收集和共享準確、實時的數(shù)據(jù)。傳感器一旦檢測到任何異常，便會立即通知工廠操作員。

使用數(shù)字水質(zhì)傳感器的另一個優(yōu)勢在于，其與化學喂料系統(tǒng)之間更智能的通信能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)自動調(diào)節(jié)，無需人工干預。例如，當pH值下降時，化學喂料系統(tǒng)可通過增加泵送的堿性物質(zhì)來自動調(diào)節(jié)水質(zhì)。此外，采用可自動調(diào)節(jié)泵電機速度和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)網(wǎng)變頻器，可優(yōu)化堿性物質(zhì)的流量控制，確保泵在最佳效率點（BEP）運行。    

過程控制和維護計劃

保持對水及污水處理應用性能的適當控制是該行業(yè)所面臨的另一大挑戰(zhàn)。例如，如果不對泵的壓力進行調(diào)節(jié)，會導致?lián)p失巨大的泄漏事故，考慮到目前水資源匱乏和能源成本上升的現(xiàn)狀，水務公司無法承受此類故障帶來的后果。這種浪費往往是由于維護不當造成的。

為了解決這個問題，水務公司可以將控制應用的電機和變頻器系統(tǒng)連接到云，實現(xiàn)遠程狀態(tài)監(jiān)測，從而確保更佳的系統(tǒng)性能和效率。通過對變頻器、電機和泵的數(shù)據(jù)進行綜合分析，可以全面了解系統(tǒng)的整體健康狀況和性能。

利用PLC實施狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（CMS）還可實現(xiàn)更廣泛的狀態(tài)監(jiān)測。PLC平臺通過云連接，利用可擴展的可靠組件，實現(xiàn)泵、變頻器、傳感器和其他應用的自動化流程。其他優(yōu)勢還包括可與現(xiàn)有控制系統(tǒng)無縫集成，即使在嚴苛條件下也能確保更優(yōu)的可用性，同時支持高效的水務工程。

該解決方案使水務公司能夠在功能故障發(fā)生前進行預防性維護，助力減少停機時間、優(yōu)化維護成本、預防計劃外停機以及節(jié)省備件庫存成本。通過數(shù)字數(shù)據(jù)分析，專家可以利用傳感器數(shù)據(jù)指導改進措施，從而延長設備的使用壽命。  

CAFC是一家意大利水務公司，為 122 個城市提供服務。ABB 為 CAFC 的設備提供了數(shù)字化狀態(tài)監(jiān)測解決方案。通過智能化連接，該系統(tǒng)加強了對水務公司變頻器和電機水泵的性能監(jiān)測和設備維護能力。

在使用該解決方案前，CAFC 與 ABB 合作開展了數(shù)字化傳動鏈試點項目，例如位于里維尼亞諾污水處理廠的項目。該項目涉及部署一個傳動云連接助手盤，可實現(xiàn)即時云訪問，且易于安裝。

在變頻器的調(diào)試過程中，即可同步配置云連接助手盤，安裝簡單快速。同時，云連接助手盤還預裝了窄帶物聯(lián)網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器、SIM卡和高容量天線，可自動連接信號最佳的可用網(wǎng)絡。

目前，CAFC 每年對所有輸水管網(wǎng)的電機和泵進行一次維護，僅需派一名電工和一名機械師即可完成作業(yè)。據(jù)CAFC預計，其未來對設備現(xiàn)場維護的次數(shù)將會持續(xù)減少，間隔周期將會更長。  

節(jié)能增效

全球近三分之一的電機配備了變頻器，以減少能源消耗。當這些電機和變頻器應用實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)時，便能傳輸有關(guān)能源消耗和能源效率的寶貴數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可助力水務公司更清晰地識別能源浪費的潛在因素。

掌握了這些信息后，水務公司能夠更準確地識別和解決之前可能被忽視的影響能效的問題。這些問題可能包括部件選型過大、電機能效等級較低、可變負載流程持續(xù)以最大產(chǎn)能運行或資產(chǎn)狀況惡化等。

Saneago是位于巴西戈亞斯州的一家水務公司，通過實施該解決方案，該公司每年可節(jié)省約70萬美元的泵的能耗支出。Saneago在其四個進水泵站中安裝了ABB的智能變頻器、電機、傳感器和遠程調(diào)節(jié)工具，使用15 臺高效低壓電機和變頻器來控制水泵的速度和轉(zhuǎn)矩，能耗降低了 25%。  

整體解決方案

這些案例充分表明，智能供水系統(tǒng)的應用不僅能夠為用戶提升效率、節(jié)省時間，還能有效減少財力與人力成本。然而，考慮到水循環(huán)涉及處理、分配、可持續(xù)性、消費以及基礎設施管理等多個環(huán)節(jié)，水行業(yè)的數(shù)字化解決方案必須具備整體性。因此，水務公司必須放眼全局，不可只局限于某一功能的優(yōu)化，而應綜合考慮各個環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)整體效益的更大化。

數(shù)字化解決方案為應對和管理多重挑戰(zhàn)帶來了新機遇。通過實現(xiàn)互聯(lián)操作，數(shù)字化解決方案能夠顯著提升效率，有效應對各種挑戰(zhàn)，這一點在能源和交通運輸行業(yè)已得到驗證。如今，全球水行業(yè)也迎來了實現(xiàn)這些優(yōu)勢的重要時刻。

*如需了解更多信息，請閱讀英文新聞稿全文。

數(shù)據(jù)來源：

1. 國際能源署《世界能源展望2018》，第122頁，
https://iea.blob.core.windows.net/assets/77ecf96c-5f4b-4d0d-9d93-d81b938217cb/World_Energy_Outlook_2018.pdf

2. 《世界能源展望特別報告：水與能源的關(guān)系》，2016年，第6頁，
https://iea.blob.core.windows.net/assets/e4a7e1a5-b6ed-4f36-911f-b0111e49aab9/世界能源展望2016節(jié)選水能紐帶.pdf