編者按：曲久輝等6位專(zhuān)家聯(lián)合撰文《建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)污水處理概念廠》，該文章授權(quán)中國(guó)環(huán)境報(bào)及本微信公眾號(hào)發(fā)表后，在業(yè)內(nèi)引起強(qiáng)烈反響，激發(fā)了行業(yè)人士對(duì)污水處理發(fā)展的新思考。今將一篇相關(guān)投稿全文刊發(fā)，目的是為行業(yè)傳遞更多信息。也歡迎更多擁有共同“夢(mèng)想”的人士參與討論，讓我們集結(jié)更多行業(yè)智慧，正如六位專(zhuān)家在文章結(jié)語(yǔ)處所言：“我們相信，這個(gè)過(guò)程必將激發(fā)行業(yè)內(nèi)智慧資源的躍升和釋放，引發(fā)出更多討論甚至爭(zhēng)論，幫助我們明確并堅(jiān)定未來(lái)污水處理發(fā)展方向，推動(dòng)污水處理事業(yè)新一輪技術(shù)與管理的創(chuàng)新與發(fā)展。”
中國(guó)工程院院士曲久輝與5名污水處理行業(yè)專(zhuān)家共同撰寫(xiě)了一篇文章——如何十年內(nèi)達(dá)到世界領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)中國(guó)水務(wù)跨越發(fā)展。文章提出，“用5年左右時(shí)間，建設(shè)一座（批）面向2030年、具備一定規(guī)模的城市污水處理廠。它應(yīng)該是綠色的，是低碳的，能夠真正體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展這一普世理念”，并在行業(yè)內(nèi)首次提出了“中國(guó)污水處理概念廠”這一新概念，號(hào)召業(yè)內(nèi)同仁一起為這一利國(guó)利民的美好藍(lán)圖建言獻(xiàn)策，非常的振奮人心。
由此，我想起了我在剛剛創(chuàng)業(yè)成立公司時(shí)的一個(gè)類(lèi)似的夢(mèng)想，那就是，我希望將來(lái)有一天，我能為污水處理廠建設(shè)一套達(dá)到世界先進(jìn)水平的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并且讓全國(guó)的污水處理廠都能用上這樣的控制系統(tǒng)。
現(xiàn)在想來(lái)，多年前的這個(gè)夢(mèng)想很是幼稚，不知道天高地厚，甚至有些可笑。但是曲久輝院士等6名專(zhuān)家的這篇文章讓我重新思考：很多事情不就是從夢(mèng)想開(kāi)始的嗎？如今，站在巨人提出的理念上，結(jié)合近些年的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，我從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的角度，重新勾勒一個(gè)我夢(mèng)想中的未來(lái)污水處理概念廠藍(lán)圖，希望能對(duì)行業(yè)發(fā)展起到拋磚引玉的作用。
如同六位專(zhuān)家所言，未來(lái)，“污水處理廠”這一名字肯定是不存在的，也許換成了“再生水資源廠”或“水資源再生廠”等，它的涵義和功能當(dāng)然也會(huì)隨著名稱(chēng)的改變而發(fā)生改變。在這一變化過(guò)程中，離不開(kāi)新的技術(shù)理念和管理理念來(lái)實(shí)現(xiàn)概念廠的新涵義和功能，這里的技術(shù)可能包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，我們統(tǒng)稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
從環(huán)境友好角度來(lái)說(shuō)，概念廠應(yīng)該是沒(méi)有圍墻的，“綠色的，低碳的”，并且是安全的、友好的。訪(fǎng)客可以任意進(jìn)出“廠區(qū)”進(jìn)行游覽或休閑，但不能進(jìn)入各種生產(chǎn)車(chē)間，并且，沿著參觀的路線(xiàn)，會(huì)有人性化的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音、視頻、投影等形式對(duì)概念廠的功能、工藝過(guò)程、工藝單元進(jìn)行介紹和展示，通過(guò)互動(dòng)進(jìn)行一些企業(yè)宣傳和知識(shí)普及。
概念廠沒(méi)有圍墻并不意味著沒(méi)有管理，進(jìn)入“廠區(qū)”的每一個(gè)人都會(huì)通過(guò)臉部識(shí)別技術(shù)或圖象識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別身份、判斷權(quán)限級(jí)別或者分配權(quán)限，包括游客、訪(fǎng)客、生產(chǎn)人員、車(chē)間主管、管理人員等身份。根據(jù)這些權(quán)限，可以授權(quán)進(jìn)入不同安全等級(jí)的區(qū)域以及進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的生產(chǎn)和管理操作，必要情況下還可以與安保、公安等系統(tǒng)連接。
概念廠也是一個(gè)信息“透明”工廠，不再有像當(dāng)下這種環(huán)保監(jiān)管方式的壓力，因?yàn)檫@里是一個(gè)資源再生廠，而不再是一個(gè)“污染源”。廠區(qū)內(nèi)的花草樹(shù)木、噴泉景觀等都與再生資源密切關(guān)聯(lián)，從各種形式展示的公開(kāi)信息中，可以清晰地了解它們的生命周期，了解它們的前世今生。
概念廠的生產(chǎn)管理人員很少，設(shè)備維保、數(shù)據(jù)化驗(yàn)、材料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞫紝?shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化外包服務(wù)，辦公面積也會(huì)很小，除了需要用來(lái)接待游客，沒(méi)有太大作用。
概念廠的核心是污水資源再生利用的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的生產(chǎn)過(guò)程必然也必須是智慧的，我們可以稱(chēng)之為智慧生產(chǎn)，它將在技術(shù)和管理兩個(gè)層面體現(xiàn)出與以往不同的理念。
在污水還沒(méi)有進(jìn)入廠區(qū)，還在管網(wǎng)中，甚至還在居民家中的時(shí)候，概念廠就已經(jīng)知道什么時(shí)間會(huì)有多少污水進(jìn)入廠區(qū)，知道即將進(jìn)入廠區(qū)的水質(zhì)情況，也可以預(yù)測(cè)出這些污水可以生產(chǎn)出多少再生資源，當(dāng)然也就為“未來(lái)”一段時(shí)間的生產(chǎn)制定了準(zhǔn)確的、適用的控制方案。在這個(gè)水量、水質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，還融合了天氣預(yù)報(bào)的信息，以提高這一預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，我相信，這個(gè)準(zhǔn)確度可以穩(wěn)定的達(dá)到95%以上。
在污水到達(dá)廠區(qū)時(shí)，智能控制系統(tǒng)會(huì)結(jié)合工藝特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的變化和調(diào)整，會(huì)自動(dòng)的選擇最優(yōu)的全過(guò)程控制方案，以達(dá)到最佳的能耗、物耗方案，以及達(dá)到最高效的資源再生產(chǎn)能力，而這一過(guò)程不再需要人的參與，系統(tǒng)本身就具備積累知識(shí)“自學(xué)習(xí)”的能力。
概念廠的所有設(shè)備和儀表都是智能的。所有水泵、風(fēng)機(jī)、脫水機(jī)等設(shè)備都采用“智能”設(shè)備，它們具備很強(qiáng)的自我診斷能力，不僅監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、故障狀態(tài)等基本信息，它們還具有根據(jù)歷史和當(dāng)前數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)的能力，在預(yù)測(cè)到未來(lái)某時(shí)點(diǎn)會(huì)發(fā)生故障或者缺少機(jī)油等狀況時(shí)，自動(dòng)向智慧大腦發(fā)出“求救”信號(hào)，以獲得專(zhuān)業(yè)化維保人員的愛(ài)護(hù)。這些設(shè)備還可以智慧的互相配合，在一些設(shè)備需要休息的時(shí)候，其它設(shè)備自動(dòng)替補(bǔ)，所有這一些都不需要人的干預(yù)。每臺(tái)設(shè)備都有自己的、唯一的“身份證號(hào)碼”，貼有一個(gè)二維碼，用移動(dòng)終端掃描一下，就可以顯示這臺(tái)設(shè)備的規(guī)格型號(hào)、功率、投運(yùn)時(shí)間、生產(chǎn)廠家、機(jī)油型號(hào)以及各種維保記錄和信息等等。概念廠的所有儀表也將采用智能儀表，它們不僅僅具備檢測(cè)的能力，具備自我維護(hù)的能力，還將具備相當(dāng)強(qiáng)的“預(yù)測(cè)”能力和“溝通”能力，它們持續(xù)感知、持續(xù)預(yù)測(cè)、互通互聯(lián)，為整個(gè)智能控制系統(tǒng)提供支持。并且，智能儀表不再需要樹(shù)立一個(gè)大儀表箱來(lái)安裝儀表的變送器，信號(hào)直接通過(guò)一體式的智能儀表無(wú)線(xiàn)傳送至控制器，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)或儀表也都有唯一的“身份證”，貼有二維碼，用移動(dòng)終端掃描一下，就可以顯示這臺(tái)儀表的型號(hào)規(guī)格、參數(shù)、廠家、維保規(guī)范等信息。無(wú)論是設(shè)備還是儀表，它們的管理和維護(hù)方式都將從“被動(dòng)的事后維修”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;主動(dòng)的事前維護(hù)保養(yǎng)”，這些工作都將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與專(zhuān)業(yè)的外包服務(wù)單位相連通，基本不需要概念廠的生產(chǎn)管理人員參與。
概念廠也不再設(shè)置中控室，廠區(qū)內(nèi)布置有安全的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是游客還是管理人員，都可以通過(guò)移動(dòng)智能終端查看生產(chǎn)情況，當(dāng)然，權(quán)限管理是相當(dāng)嚴(yán)格的，以保證生產(chǎn)系統(tǒng)的高度安全性。一般情況下，都不需要人來(lái)干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，只有在特殊和緊急情況下，才需要有權(quán)限的操作人員介入。智能控制系統(tǒng)的大腦的特點(diǎn)將是分布式，即，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過(guò)程控制的控制器都分布于靠近設(shè)備和儀表的底層。上層的大腦則是放置在“云端”，與城市的管網(wǎng)以及其它概念廠互聯(lián)互通，可以完成更大范圍的智能調(diào)度。
概念廠不再需要外部電源，污水中富含各種能量，根據(jù)能量守恒原理，概念廠是一個(gè)能量輸出廠，將污水的能量以電能和再生資源的方式輸出。再結(jié)合利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等外部能量，完全可以實(shí)現(xiàn)能量自給自足，甚至可以實(shí)現(xiàn)能量輸出。這樣，概念廠的電纜需求量大大減少，也就不再有復(fù)雜和龐大的電纜溝、橋架、穿線(xiàn)管等。因?yàn)殡娎|的作用無(wú)非是供電和信號(hào)傳輸，在電力可以自給自足的情況下，加上太陽(yáng)能和再生資源的分布式發(fā)電系統(tǒng)，大多數(shù)工藝單元的能源消耗都可以自給自足，儀表、設(shè)備、控制等信號(hào)傳輸也都是通過(guò)安全、可靠的無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)概念廠的施工建設(shè)也將變得簡(jiǎn)單。
概念廠內(nèi)布滿(mǎn)了各種各樣的感知點(diǎn)，他們本身就是一個(gè)個(gè)智慧的小腦，全廠的大腦則放置在“云端”，依靠的是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，其在概念廠的應(yīng)用將突出網(wǎng)絡(luò)化、智能化、人性化的特點(diǎn)。
我想，這樣的概念廠，無(wú)論是從縱向的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的生命周期上來(lái)說(shuō)，還是從給水、排水、管網(wǎng)輸送、資源再生等橫向的應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)大突破。在曲久輝院士等6名專(zhuān)家的引領(lǐng)下，在環(huán)保行業(yè)同仁的共同努力下，希望我們的國(guó)家早日建成這個(gè)“中國(guó)污水處理概念廠”，這可以算是我們行業(yè)的“中國(guó)夢(mèng)”。
在此感謝北京金控自動(dòng)化技術(shù)有限公司楊斌總經(jīng)理的特別供稿。
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