楊志杰

賈建明是上海青草沙原水廠的廠長(zhǎng)，在他的記憶中，水行業(yè)里因機(jī)電設(shè)備故障而造成城市斷水的事故時(shí)有發(fā)生。他還記得，上海水行業(yè)近期較為嚴(yán)重的一次事故，發(fā)生在2008年5月，當(dāng)時(shí)，上海北區(qū)一家110KV區(qū)域變電站出現(xiàn)設(shè)備故障，隨即導(dǎo)致上海寶山城區(qū)大面積停水。

水行業(yè)的主要生產(chǎn)過(guò)程：對(duì)水的調(diào)度和輸送，都需要電機(jī)帶動(dòng)機(jī)泵完成?？梢哉f(shuō)，在水行業(yè)，所有水廠的核心設(shè)備都是機(jī)電設(shè)備。這些機(jī)電設(shè)備線路連接點(diǎn)多，動(dòng)力電纜運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)載高，易發(fā)熱。傳統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)手段有限，較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的溫度超限點(diǎn)。持續(xù)高溫運(yùn)行，往往會(huì)引起線路或電纜接頭燃燒，造成設(shè)備損壞。水行業(yè)很多斷水事故，都是這樣發(fā)生的。

確保機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保質(zhì)保量不間斷對(duì)外供水，是所有水廠的共同責(zé)任。對(duì)于每日向上海市供水超500萬(wàn)噸，保障上海1100多萬(wàn)人用水的上海青草沙原水廠來(lái)說(shuō)，更是如此。作為上海自來(lái)水行業(yè)的核心供水樞紐，該廠有著亞洲最大的供水泵站，機(jī)電設(shè)備種類齊全，等級(jí)高，造價(jià)貴。

2011年，賈建明上任伊始，設(shè)備運(yùn)行狀況成為他要面對(duì)的首要課題。如何確保設(shè)備健康運(yùn)行，避免斷水事故發(fā)生呢？不久，他把關(guān)注的目光集中在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上。

遇見物聯(lián)網(wǎng)

最初，賈建明的想法是，在青草沙原水廠建立一個(gè)“安全生產(chǎn)全面可視化管理系統(tǒng)”，其中設(shè)備健康狀況評(píng)估系統(tǒng)是核心部分?！跋袢艘粯樱ㄆ隗w檢，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，對(duì)癥就醫(yī)。設(shè)備也是這個(gè)道理，對(duì)其7×24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的信息做綜合評(píng)估，就可以完全掌控運(yùn)行狀況，做出提前預(yù)警和維護(hù)。”

隨后，“物聯(lián)網(wǎng)”概念出現(xiàn)在他的面前。

實(shí)際上，具有“實(shí)時(shí)感知監(jiān)測(cè)信息，自組織網(wǎng)絡(luò)傳輸，信息后臺(tái)智能處理”等特點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)，已在國(guó)內(nèi)熱炒了兩三年，但其在各行業(yè)中的應(yīng)用遠(yuǎn)未成規(guī)模，在水行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用更是絕無(wú)僅有。

通過(guò)分析，賈建明認(rèn)定，物聯(lián)網(wǎng)可以解決他心中的難題，于是他決定做第一個(gè)吃螃蟹的人。

接下來(lái)的任務(wù)是找一家技術(shù)實(shí)力雄厚的合作伙伴。賈建明先后聯(lián)系了北京、山東、江蘇等地的多家物聯(lián)網(wǎng)公司，最終把合作對(duì)象鎖定在無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院。當(dāng)時(shí)，后者參與施工建設(shè)的國(guó)家電網(wǎng)首座220千伏智能變電站給他留下深刻印象。作為國(guó)家級(jí)研究院，無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院提供的技術(shù)方案，不僅能滿足水廠現(xiàn)有要求，在生產(chǎn)管理的其他方面也大有潛力可挖。

作為物聯(lián)網(wǎng)在水行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的首次應(yīng)用，青草沙原水廠的物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)在業(yè)界也引起廣泛關(guān)注，傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組副秘書長(zhǎng)邢濤認(rèn)為，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水廠中的應(yīng)用，體現(xiàn)了智慧型供水的理念，就是通過(guò)更加透徹的感知、更加廣泛的聯(lián)接、更加集中和更加有深度的計(jì)算，全面動(dòng)態(tài)地反映設(shè)備和企業(yè)運(yùn)行的狀況，為科學(xué)決策提供可靠依據(jù)。”

磨合

由于無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院是事業(yè)單位，無(wú)法作為實(shí)際商業(yè)運(yùn)作對(duì)象實(shí)施該項(xiàng)目，江蘇帕瓦電力技術(shù)作為該院的全資子公司承擔(dān)了這一項(xiàng)目的落地。該公司入駐青草沙原水廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該廠存在著“設(shè)備運(yùn)行隱患點(diǎn)多，管理幅度大，但深度淺；管理手段簡(jiǎn)單，效率低；應(yīng)對(duì)生產(chǎn)突發(fā)事件能力不強(qiáng)”等問(wèn)題。賈建明對(duì)這一診斷非常認(rèn)可。

雙方經(jīng)過(guò)多次探討、調(diào)整和分析，項(xiàng)目組確立了初步實(shí)施方案：即在各種需要監(jiān)測(cè)的設(shè)備相關(guān)部位全面安放多種無(wú)線（有線）傳感器；將傳感器的傳感數(shù)據(jù)和信息通過(guò)覆蓋全廠的無(wú)線通信基站傳回控制中心，各數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)在設(shè)備監(jiān)控平臺(tái)上；設(shè)備監(jiān)控平臺(tái)則包含“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示、告警提示與控制、系統(tǒng)安全維護(hù)”三大功能。

就像所有IT工程的上線都會(huì)有艱難的磨合一樣。在一期工程推進(jìn)完成后，青草沙原水廠母公司上海原水股份有限公司的一位高管，提出了自己對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)疑慮：傳感器安裝之后，會(huì)否與原有機(jī)電設(shè)備相沖突，會(huì)否影響原有機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行？將來(lái)傳感器監(jiān)測(cè)到原有設(shè)備出現(xiàn)了運(yùn)行狀況，原有設(shè)備廠商是否認(rèn)可，是否愿意提供維修？傳感器對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控力度是怎樣的，是設(shè)備狀況出現(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)變動(dòng)就會(huì)頻繁報(bào)警，還是不那么“敏感”？（這兩種情況都是不能接受的。）

針對(duì)這一疑慮，雙方重新明確了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施原則：“安全第一、可靠性優(yōu)先、標(biāo)準(zhǔn)化和開放性。”

“安全第一”和“開放性”不難理解，按照帕瓦電力項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張斌的描述，所謂可靠性，即物聯(lián)網(wǎng)作為一種先導(dǎo)性技術(shù)，任何未經(jīng)充分測(cè)試的技術(shù)和產(chǎn)品絕不投入運(yùn)行，這也就避免了可能會(huì)出現(xiàn)的設(shè)備沖突問(wèn)題；而標(biāo)準(zhǔn)化更為關(guān)鍵，就是物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，必須遵循相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)等，設(shè)備監(jiān)測(cè)狀況的報(bào)警和提示維修，也要按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，這就解決了上述高管的第二和第三個(gè)疑慮。

全面掌控

與人們想象中的水廠不同，現(xiàn)在的上海青草沙原水廠的機(jī)房?jī)?nèi)，空氣干燥，運(yùn)行人員大量減少，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的聲音低沉而有力。由于物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，這些機(jī)房的墻面上大都裝上了白色的圓柱型無(wú)線基站——無(wú)線基站可以將機(jī)電設(shè)備內(nèi)安裝的傳感器感知到的信息，實(shí)時(shí)收集，并傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)。

對(duì)機(jī)電設(shè)備溫度的掌控，成為青草沙原水廠物聯(lián)網(wǎng)工程上線的最初切入口。

傳統(tǒng)手段監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度，或通過(guò)紅外測(cè)溫，或通過(guò)定期停電人工監(jiān)測(cè)。這存在幾個(gè)弊病，一是高壓機(jī)電設(shè)備的開關(guān)柜是封閉的，正常狀況下監(jiān)測(cè)內(nèi)部溫度，首先要打開機(jī)柜，打開機(jī)柜必須停電，停電則關(guān)系到自來(lái)水的輸送；二是傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)不是實(shí)時(shí)的，監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，無(wú)法做到對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀況的實(shí)時(shí)掌控。

與之相反的是，無(wú)線溫度傳感器可直接安裝在設(shè)備可能的發(fā)熱處，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行溫度和相間溫差等數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)。

所謂相間溫差，即一個(gè)設(shè)備的幾個(gè)接頭都需要測(cè)試溫度，那么這些溫度數(shù)據(jù)之間存在著某種數(shù)據(jù)關(guān)系，一旦這個(gè)關(guān)系不穩(wěn)定了，設(shè)備就有可能出現(xiàn)故障。

此外，其他一些問(wèn)題也會(huì)給設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。例如，水廠的高低壓開關(guān)柜等設(shè)備易受到潮氣銹蝕，從而引起設(shè)備絕緣擊穿、相間短路、設(shè)備誤動(dòng)和拒動(dòng)；變電站的控制柜、開關(guān)柜等柜門，在相關(guān)操作完畢后可能出現(xiàn)沒有關(guān)閉或非法打開等問(wèn)題。

為此，青草沙原水廠在對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)了掌控外，還對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的濕度、局部放電、水浸、門磁等其他大量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能分析。

賈建明說(shuō)，在保障設(shè)備安全運(yùn)行，保障上海城市供水安全的同時(shí)，水廠也獲得了間接的經(jīng)濟(jì)效益。一方面，進(jìn)口設(shè)備十分昂貴，維護(hù)成本高，損壞后損失巨大。目前，設(shè)備折舊和運(yùn)營(yíng)成本，已占到了水廠經(jīng)營(yíng)總成本的2/3左右。物聯(lián)網(wǎng)工程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，無(wú)形中延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命，減少了折舊成本。

“此外，過(guò)去備件的成本非常高，好多都是進(jìn)口設(shè)備，水廠盲目備件，備件資金達(dá)到數(shù)百萬(wàn)元?！辟Z建明說(shuō)，掌控了設(shè)備的運(yùn)行信息，相應(yīng)的備件庫(kù)存就會(huì)減少。

在賈建明看來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的效益是綜合的，是方方面面的。雖然目前還沒有辦法估算，但保守的估計(jì)一年節(jié)省成本在百萬(wàn)元以上。

如今，物聯(lián)網(wǎng)為賈建明打開了一扇想象的大門，他發(fā)現(xiàn)，除了設(shè)備運(yùn)行外，物聯(lián)網(wǎng)在水廠其他生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)流程中的應(yīng)用都是觸類旁通的。

例如，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水的“保質(zhì)”。水處理的過(guò)程，需要用到一些強(qiáng)酸堿威脅化學(xué)試劑。此前對(duì)這些試劑的使用，主要依靠運(yùn)行人員掌控，做到雙人雙鎖、賬卡物三相符，這都屬于事后監(jiān)管，較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)使用和管理中的漏洞，存在安全隱患。物聯(lián)網(wǎng)為水廠提供了技術(shù)手段，通過(guò)傳感器布置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些試劑定位、定量、定人管理，如果出現(xiàn)異狀就會(huì)實(shí)時(shí)報(bào)警。

安全用水除了物資安全外，還包括生產(chǎn)安全和環(huán)境安全。在賈建明的構(gòu)思中，設(shè)備、人員、車輛、物資、消防、安防、井室、管路、閥門等關(guān)系水廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的所有環(huán)節(jié)，在未來(lái)兩到三年內(nèi)，都應(yīng)當(dāng)建立物聯(lián)網(wǎng)感知和信息處理系統(tǒng)，而上述各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)要相互關(guān)聯(lián)和通信，并與管理決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整合，最終由技術(shù)變革實(shí)現(xiàn)整個(gè)水廠的管理革新。