活动链接：2013年控制网技术专题---引领水工业智能化新时代  


                  
 朱报开

   高级工程师，现任广东科创智能科技有限公司董事长、技术带头人。1995年毕业于大连理工大学计算机科学与应用专业, 曾先后担任南京电力设备总厂电力后台系统软件开发工程师、广东省顺德市供水总公司技术科工程师。自1997年开始一直从事水厂自动化工程建设, 先后负责承建过10万吨/日以上的水厂自动化工程十五项。获得各种科技进步奖项。有较丰富的水厂建设经验, 在水厂担任过多年的管理工作, 熟悉水厂的生产工艺、生产管理、设备维护。有丰富的施工管理、安装调试经验。

   21世纪，水已经成为全世界最紧缺的自然资源。我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源量只有世界人均占有量的四分之一，而且在时空的分布上又极为不均，全国近700座城市中有400 多座城市缺水。随着城市化和工业化进程的加快，我国水工业虽然有了很大的发展，但依然面临着严峻的挑战：首先，随着近年来经济飞速发展，人民生活水平的提高，城市化的加速，水资源分布不平衡的矛盾日益严重；其次，虽然近年来城市供水、污水处理厂发展迅速，但供水、排水管网建设乏力，近期频发的“一场大雨就可淹没一座城市”现象正是暴露出这一问题。此外，近20年来，中国经济保持着年均10%左右的高速增长，相对低水平的建设项目使得环境污染日益加剧，水污染的形势更加严峻，许多湖泊、河流甚至流域污染严重，对本来已经匮乏的水资源造成了更大的浪费。

   经济快速发展所带来的水污染和供水量严重不足的矛盾日益突出，水危机已成为最严峻的现实问题，极大地阻碍了经济的发展。据统计，由于供水不足，城市工业每年损失达到2300亿元人民币，由于城市水污染造成的经济损失估计相当于国家当年财政收入的6%以上，同时，饮用水的短缺和水污染也已危及居民的生活和健康，影响到社会的安定。 
发展水工业、面对水危机，近期国家一系列水工业发展相关规划出台，这将给自动化技术在水工业应用的未来发展带来哪些影响？给自动化技术带来哪些机遇和挑战？本刊记者特别采访了在水工业自动化领域拥有15年研发、应用经验的朱报开，探讨水工业自动化未来发展趋势。

   水工业发展给自动化技术带来机遇和挑战

   近期，国务院办公厅发布了《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，规划了高达4300亿元的总投资规模，全面覆盖污水处理各大领域；近日出台的《节能减排“十二五”规划》也正式提出了“十二五”期间我国加大城镇污水处理设施和配套管网建设力度、加强重点流域水污染防治工程的具体目标。

   朱报开认为这些《规划》的出台表明了国家大力发展水工业的决心和信心。城市上下水处理、工矿企业污水处理、城市楼群二次供水、上水水质深度处理、城市中水处理、江河湖泊的环保治理，是城镇现代化的基础。虽然近年来我国水工业发展迅速， 工程规模越来越大，系统越来越繁杂，大大小小泵站越来越多， 上下水及中水管网像蜘蛛网一样遍布城乡的每个角落，但并未缓解水资源缺乏的危机。随着“十二五”规划的实施，城建缺水将更加严重，水的资源将更加匮乏，水污染也将日益严重。国务院拨出巨资规划许多南水北调项目，对严重缺水的北方城镇来说， 也只是杯水车薪。所以在供水领域，国家对供水安全的重视程度越来越高，将会有更多的水厂面临自动化的升级和改造，同时更多的自来水集团希望能够实现供水的整体调度；在污水处理领域，更多的中小水厂建设及污泥处理是一个趋势，同时集中的运营监控、节能降耗，也是未来一大方向。

   朱报开表示这些《规划》的出台将为自动化企业带来了巨大的市场机遇：“自动化、信息化技术将解决水行业生产水、供水的过程控制与管理智能化，从而可以最大限度地减少水资源的浪费，自动化、信息技术是水行业开展节能减排的重要手段，可最大程度地实现环境保护和最大限度的水的循环利用。” 

   但要实现这些目标，自动化技术无疑也面临着前所未有的挑战，正如朱报开所说：“我国水工业的自动化水平比国内其他行业要落后10年左右。特别是水行业各系统水处理工程，购买了许多昂贵的水质分析仪器仪表，引进了许多好的技术，也走过了不少弯路。在新形势下，如何使这个传统的基础行业在经济全球化的环境中有一个立足之地？水工业综合自动化的核心技术是什么？建立什么样的自动控制系统？是摆在我们所有投身水工业的科技工作者面前的挑战。”

   “信息控制一体化”是现代水工业自动化的未来

   我国水行业自动化控制起步较晚，20世纪80年代之前的水企业监控系统以分立元件为主，各种水质分析仪表、加药系统、水位、温度、压力、流量以及供配电系统各种参数监测的变送器、传感器、执行器、纸质记录仪等，笨重粗大、功能低下，监控中心只能显示个别参数。进入20世纪90年代以后，水处理厂才开始引进自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在水处理厂应用很少。近20年来，我国水行业在自动化技术和信息化技术应用方面得到了长足的发展，创造了良好的经济效益和社会效益。但是，与国际水平相比，我国的自动化和信息化技术还相对滞后，整体上还处在先进国家20世纪80-90年代的水平。水工业自动化水平发展不平衡和应用水平低下等问题依然存在。

   朱报开表示：“当前，我国水工业自动化的主要问题在于以智能决策为目标的信息化技术应用相对迟缓，‘信息孤岛’现象依然严重，自动化技术和信息化技术缺乏融合，大量的过程数据都静静地‘躺’在现场，而没有发挥其应有的作用。” 

   据其介绍，上世纪90年代之后，水工业工程中，先后设置了PID调节、比值、前馈、后馈、FCS、DCS和最初的以太网技术， 经历了几次重大的变革，自动化水平有了较大的提高。但是，成千上万件的现场设备还是处在“孤岛”状态，独立于自动化系统之外，瓶颈问题到处存在，上面管理决策部门对各水处理车间的工艺流程的生产状态不能在线获取。供应链营销服务、管网监测都在脱节状态下生存。

   近年来，许多大城市水企业，构建了PLC及FCS现场总线系统，应用了许多工业以太网络技术，但数据不全，传上来的一些数据也不能共享，利用率极为低下。严格来讲，不能算作自动化系统。

   目前世界流行的EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、PROFINET 、MODBUS-IDA和Ethernet/IP等实时工业以太网技术， 打破了过去传统的系统结构的坚冰，为真正科学的信息控制系统奠定了坚实的技术基础。为了提高网络的实时性能，这些标准制定者做了大量的研发工作，实时响应时间，都可以达到5～10ms或更低，基本上满足了水工业数据传输的需要。

   基于工业以太网技术的飞速发展，朱报开认为：信息化，即“信息控制一体化”是现代水工业自动化的未来发展趋势。“城市级水工业信息控制一体化系统应满足‘广域、实时、专用、便捷、主动’的要求；应做到‘实时在线监控、通信距离无限、接口自动兼容’。科学的水工业信息控制一体化系统，就是要打破传统的PLC、DCS、FCS、SCADA、GIS系统的分工界限，构成有机统一的现代综合自动化监控系统。创建最现代化的水工业信息控制一体化系统的巨大动力是迅速发展的最新的计算机技术、网络技术、数字化技术、嵌入技术、虚拟化技术、Web服务器技术及各种先进控制技术等等。系统的内涵有更深刻更广泛的含义，甚至包含我们的工作、生活、资金流、物资流、财务结算、客户服务、运营管理、办公自动化等各个方面。”他说道。

   通过自动化、信息化实现城市排水管网数字化

   近年来频发的灾害，暴露出很多城市管网建设的落后，特别是今年七月以来，北京、上海、武汉、南京和哈尔滨等国内一二线城市都遭遇了多年一遇的暴雨灾害，给城市经济和人民的生命财产安全造成了极大的损失和危害。为何这些大城市的防汛系统如此不堪一击？朱报开认为究其根本原因，乃是城市地下排水管系统的落后、排水系统设施不完善所致：“城市排水管网承担着城市防汛排涝、污水收集和输送的任务，是重要的城市基础设施之一。城市排水系统不仅要建设好，更重要的是要运行管理好。随着社会的不断发展和进步，城市排水管网已进入了一个加强科学管理、提高安全保障的新时期，我认为需要以先进的理念为依据，现代化信息技术为基础，高科技设备为手段，来提高城市排水系统管理决策和服务水平，从我们自动化专业术语来说，就是通过自动化与信息化技术来实现城市排水管网的数字化。” 

   “通过自动化与信息化技术来实现城市排水管网的数字化”，这正是朱报开正在积极推广的理念，他带领的广东科创智能科技有限公司是一家专业从事水行业自动化与信息化的高科技企业，正积极尝试通过地理信息系统（GIS）技术搭建城市排水管网信息化管理平台，利用先进的数据库技术、地理信息系统技术、多媒体技术、远程通信技术等，开发全面支持排水许可行政审批、排水管网监测、市区排涝应急管理、排水设施养护等排水管理业务， 配合相关工作流，促进各部门协同工作，提供相关职能部门监督功能的排水管理信息系统。系统通过整合城市三防指挥系统建立城区内涝监测预警系统，结合城市排涝应急预案和排涝应急抢险四级预警，为城市排涝应急管理提供辅助决策支持。