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要想早日实现一体化的智能系统,水务部门需要在观念上做出改变:信息部门不应只是其单位的一个亮点,而应该是所有运行系统的核心和大脑。这样的认知应该得到更多的关注和认同。新技术和新观念的不断涌现为水行业提供一次加快应用智能技术的机遇,但在这些机遇面前,我们也面临着以下四方面的挑战:
1. 网络安全
随着互联网和物联网技术的发展,网络安全问题在水处理行业也受到越来越多的关注。PLCs和SCADA系统与网络的连接,增加了对产品质量和处理设施造成损失的风险。WiFi、蓝牙、GSM/GPRS和5G通讯工具的加入增加了系统的复杂度,这使得网络安全变成了ICA中的一个专门细分领域。CISCO公司估计到2020年,全球的联网设备将高达500亿个,如何保护客户的数据隐私会日渐成为ICA的重要课题。
2. 遥感通讯
目前水处理行业有不同的通讯协议,这种选择的多样性其实是另一种挑战。目前可行的协议包括传统的4–20 mA 模拟信号以及HART、Profibus、Fieldbus、Ethernet、GSM、Radio、 DNP3 和 WITS等。不同水务公司将使用不同协议收集的数据流来作整合和标准化不是一件容易的事情。常见的问题包括互用性、设计的挑战以及整体成本的上涨等,而这些问题通常都比较复杂,且并非短期能够解决。
3. 仪器规格和安装
ICA仪器的安装应该被视作工程项目的一部分而得到更多的重视和考虑,这样能更好地选购和安装仪器,费用更低,运行效果也更好。另外一个问题就是仪器国际规格的缺失。
4. 技能培训
工程师和技术人员的短缺是个全球问题,在水处理行业也是如此。很多项目现在并没有专门的ICA工程师的参与,这导致了仪器设备的选购不当,最终可能导致系统表现不及预期。另外,数据工程师也是需要配套的人才储备,给污水厂的运行人员提供专门培训有助于解决这些工艺上出现的问题。
污水处理方面的挑战
除了上述普遍性的问题之外, 排放标准的变化是ICA在污水处理领域面临的另外一个问题。尤其是在欧洲地区,BOD、磷和重金属以及POPs等微量污染物都是重点监测对象,这些标准的提高对目前的在线监测技术是新的挑战。
因此有必要采用基于生物技术的自动化监测方法,例如开发不同工艺阶段的微生物数据库,其中一个例子是全球污水和饮用水微生物组数据库(Global Wastewater and Water Microbiome Database)。用户能调用数据库信息,根据检验出的过度增长的指示微生物的信息分析出对应的运行问题,计算机甚至能够自动更正运行条件。其实这样的先进传感器在医学行业已经有应用了,水处理行业也应该考虑引进。
污水管网系统控制的挑战
美国克利夫兰早在上世纪70年代就开始最早的管网控制系统的开发探索,目前很多国家都开始使用先进的模型和运行系统来控制污水管网,丹麦是其中的佼佼者。
但污水管网系统控制方面的问题仍有很多,其中最突出的是:
降雨量的影响
更适合系统控制的模型研发
开发基于仪器的网络系统,并且能对其监测方法的不确定性进行更正
开发整合污水管网和污水处理系统的控制策略
使用先进的监测技术来实现雨污分流或者自动辨识浓度轻重决定分流与否的系统
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