市政水处理：“工业通讯就像我们肌体的神经”
——访中国市政工程西南设计研究总院有限公司第十设计研究院总工程师 刘卫民

    上世纪90年代左右，随着改革开放的不断深入，我国引进了当时国际上较为先进的水处理生产工艺及自动化控制理念和技术，经过引进消化吸收，国内水处理行业终于逐渐建立起生产自动化网络。而那个时候的网络通讯技术还比较单一，结构也相对简单。随着微电子、计算机技术、网络技术、控制理论的发展普及，工业通讯技术在中国市政水处理行业中已经得到非常广泛的应用。中国市政工程西南设计研究总院有限公司第十设计研究院总工程师刘卫民为记者举了一个非常形象的例子，“工业通讯就像是一根串起珍珠的线，贯穿于整个自动化和信息的系统之中。”和普通商用通讯相比，工业通讯是一条更为结实的“线”，这是因为它对实时性、可靠性及安全性有着更高的要求。

   工业通讯带来的变化

   控制与通讯技术与其他专业技术相比，有更快的发展速度，而其所取得的创新和突破几乎在随时随地的发生。例如，工业无线交换设备越来越多的应用，使之前较难解决的控制中心与移动设备之间的数据交换与监控，变得轻而易举，我们只需通过无线工业以太网设备，将移动设备（例如：移动式的吸泥机、移动式的刮泥机等）的控制器，通过某一个节点，接入全厂的工业以太网即可实现。又比如，通过厂区的无线Wi-Fi覆盖设计，使之前在中控室终端上的人机界面功能，可以在一个手持平板电脑上，在厂区任意位置实现。如果解决好与公网连接的安全性与实时性，通过虚拟内网的方式，还可以使相关的管理人员，在异地对生产过程进行实时监控。 这些都是通讯技术在水处理行业的应用成果。
  
                             
   刘卫民，男，现任中国市政工程西南设计研究总院有限公司第十设计研究院总工程师。中国土木工程学会水行业分会、机电委员会委员，成都自动化研究会常务理事。1987年毕业于上海交通大学自动控制专业，工作后一直从事自动化专业工作，工作经历有设计、安装调试、软件开发、系统集成等，工作经验丰富且较为全面，自动化专业技术方面在水处理行业内有一定的影响力。近年来，在项目评审和学术交流活动方面参与较多。

  刘卫民表示，随着光交换技术的普及，通讯速率的大幅度提高，光纤工业以太环网作为主干网的应用，成为水处理行业当前最为常见的形式。采用不同档次的交换设备，可以构成更为复杂结构的网络，例如，环套环、环切环以及多分支、多层次的工业网络，这些结构形式的网络在不同规模的自来水厂和污水厂中都得到了一定程度的应用。而最初的工业网络主要连接控制设备如PLC、DCS等，现在也已经开始向被控设备终端延伸，最终的目标就是大家目前普遍讨论的热门话题——物联网方向。

  对各类排放的监管提供有效手段随着全社会对环保问题的日趋关注，“十二五”规划中也对市政水处理行业提出了强化污染物减排和治理的相关要求，在这方面，工业通讯技术也起到了不可小觑的作用。

  对于这一点，刘卫民认为，通讯技术的作用不仅仅表现在水处理行业生产过程的节能减排方面，更多的是为各类排放的监管提供了非常有效的手段和途径。他还强调，从宏观的角度去着眼，如何强化污染物减排和治理，全面的管理才是重点中的重点，对所有排放主体的全面监管，量化这些企业的污染排放，完全杜绝偷排、乱排、超标排放，才是问题的关键。工业通讯在这方面可以担当很重要的角色，有了通讯技术的基础，主管部门与社会组织就不仅可以实时监控这些企业的污水排放，还可以全面监控其生产过程，防止偷排的同时，还可从获取的大数据中，统计出用水和污水排放的规律，为今后的供水和污水处理作出更为合理的规划。

   保障安全性的必要支撑

  市政水处理行业是关系民生的行业，稍有处理不好可能就会对人民生命安全造成威胁，所以水处理项目的安全性至关重要，刘卫民认为，工业通讯技术在保证安全性方面主要可以归纳为以下几点：

   （1）实现有效的预警。当一个地区的生活水源发生突发污染，或者出现一个对周边及下游环境能造成严重污染的事件，现代工业通讯技术可以将远端水源检测的数据，或者突发污染点的数据，及时上报到生产指挥调度中心，使整个应对过程有尽量多的预反应时间。

  （2）多机构的快速联动。一个突发污染事件发生之后，需要多个行政部门、机构以及相关企业的综合联动，通讯技术的应用可以使这个过程变得更为快速、更为有效。

   （3）相关实时信息的全方位收集与快速汇总，可以使整个应对策略与具体措施更为正确更为合理。

  （4）指挥中心下达的指令可以最快速、最有效、最准确地到达所有的执行部门和机构，实现最全面的整体联动。

  “工业通讯就像我们肌体的神经”

   工业通讯技术的发展所带给市政水处理行业发生的变化似乎是显而易见的。有人说是具有变革性的。然而，刘卫民则更愿意用广泛与深入来描述这种变化。从工业现场总线到工业光纤以太网再到工业无线通讯的发展，不是一项技术完全取代另一项技术，而是我们可以应用的通讯技术手段和途径更为丰富，更为有效。就像手机，现在的智能手机，可以有极其丰富的各项功能，而其最基本的通话与短信息功能仍然是普遍被使用的功能。工业现场总线在我们设计的每一个项目都几乎有一定范围的应用，工业以太网也是主要采用的主干通讯模式，工业无线通讯是一种延伸。当然一般情况下新技术应用的范围会越来越广，权重也会越来越大。

   刘卫民告诉记者：“工业通讯技术的发展对市政水处理行业带来的变化，是潜移默化的也是非常巨大的，用一句话总结就是，工业通讯就像我们肌体的神经，分布于全身的每个部位，并起着至关重要的作用，是我们的生存必需依赖的。”

   工业通讯有待进一步深入开发

   技术发展的关键就是解决瓶颈，或者说是提高短板。就目前而言，水处理生产过程内部的通讯应用已经进入一个比较成熟的阶段，但从这个行业整体的系统化要求来讲，工业通讯的应用还有待进一步的深入与开发。刘卫民说道：“在供水建设方面，从水源地、取水泵房、引水管线、多个净水厂、输水管线、加压泵站、配水管线到用户端，这是一个分布很广很大的区域，要实现全方位的远程监控和信息采集，就必须依赖公共网络。因为作为水处理行业来讲，为此建设一个专用网络的投资无法想象，但公共网络的安全性和实时性存在着一定的不确定性。同时，由于当今的信息化内容不仅包括数据内容，还有实时图像和视频，公网的带宽和使用费也是一项制约条件。另外，在污水处理方面，从众多的排污点、排水管网、多处污水提升泵站，到数个污水处理厂，也是一个分布很广的区域，存在着同样的通讯需求。”

   刘卫民总结，既要满足工业通讯的高可靠性、高安全性、高实时性，大数据量的要求，又要简便易行、低投资、低运行成本，且易于维护和使用，这是下一步亟待要解决的问题，也是工业通讯技术发展的一个考验和机遇。 

   摘自《自动化博览》2014年3期

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