智能环保行业的数字化建设

点击数：712023-12-25 09:25:14　来源：上海依科绿色工程有限公司

前言

近几年来，工业领域建设与智能化管理控制越来越紧密相连，智能化环保的管理模式是数字化环保的延伸和拓展，它借助物联网的技术，将工业环保现场的传感器和各种运行设备嵌入到环保对象中，时时刻刻掌握着环保对象的运动变化，通过计算机和云计算将环保领域的物联网整合起来，实现人类社会与环保业务系统的整合，以便更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的智慧。作为基础部分的数字化环保建设，它的精密程度和感知能力是未来智能化环保建设的重要影响因素。

一、数字化的基本概念

数字化是指将初始的“是”与“否”的计算转变为数字形式的“0”和“1”，通过0和1的数字变化传递着信息数据。现今数字化技术主要是指近年来迅速发展的基于计算机技术的物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，数字化转型就是指运用数字化技术对企业或政府的业务进行转型，摒弃了老旧的纸面文档记录和表格存储的迟缓性，实现大数据资源信息共享。

二、数字化建设的优势

数字化建设是现代工业领域重要的发展方向之一。它通过电气技术、自动控制技术与互联网信息技术的有机结合，实现了工业生产、制造、研发等方面的智能化和自动化，进一步提高了工作效率和生产效益，同时，也降低了工作力度，减少了人工误差，提高了工作精度和运营可持续性。如下图1介绍水处理领域的数字化建设必要性。

三、数字化技术的总体架构

数字化技术将创造一个物理世界外的数字世界。一个典型数字化技术架构是：数字世界的数据来源是物联网网关通过网络上传的数据，上传技术可以是5G通讯技术等，数字世界与物理世界之间通过云计算和大数据做桥接。云计算负责算力软件化，主要提供IaaS（infrastructure as a service，基础设施即服务）能力，即提供高效、安全、方便的算力支撑，而大数据负责算力整合化，主要提供PaaS（platform as a service，平台即服务）能力，即提供分布式计算和分布式存储的能力。在数字世界，人工智能技术用于对数据做分析与仿真，智慧应用将分析与仿真结果反馈到物理世界，构成控制闭环，数字化技术总体架构如图2所示。

四、数字化建设的施行方案

在我们环保领域中，因其行业背景的原因，项目现场往往较为分散，不易于实地考察管理，生产劳动力紧张，所以数字化建设在此环境下尤为突显出其远程管理、信息共享、资源远程调配等作用。现如今，环保领域的数字化架构组成主要部分包括：感知层，传输层，管理判断层等。

1.感知层：利用任何形式传感器实现对环保对象随时随地的感应，测量，捕获和传递信息，实现对水质质量，空气质量，污染源，生态，辐射等因素的更为透彻的感知能力，将此能力通过数字化的形式展现表达出来，减少人为判断的失误率。加强对生产过程中的电能数字化监控，提供优化的变频方案建设，将电能的使用效率提高。控制系统具备开放性和兼容性，运用标准的通讯网络协议，非常简便的将第三方设备接入（加药系统，变配电系统），可以显著的提高对复杂工艺过程的控制能力，且允许大量的过程反馈信息传输，支持设备的参数访问能力，提高系统的运行性能和诊断能力，将系统的感知能力最优化。现场水处理设备感知层组成如图3.1，图3.2所示。

2.传输层：利用工程电缆传输信号，视频网络监控和通信运营商4G网络平台，结合现场情况，寻求安全稳定，便捷高效的信号传输方式。利用个人电子产品，组织网络云平台通讯架构，对现场数据信息进行交互与共享，运行监控+视频联动，趋势&报警&数据&事件的采集，报表&分析自动产出，优化人员调度效率，设备移动运维检查能力提高，能效管理优化，实现数字化工厂信息更为全面的互联互通。传输层方式如图4所示。

3.管理判断层：工业系统的plc根据现场传输过来的数据收集整理，对这些数据进行甄别管理，支持各种主流上位机监控软件（Intouch，Wincc，KingView等，图5所示，）和HMI触摸屏软件（Siemens，MCGS，Weinview等），作出工艺设计上的判断在画面上设置参数，计算比对通过plc信号传输到现场设备，设备做出相应的调整和动作。在工作站操作电脑平台上对采集的数据进行限值判断，每个限定值对应着相应的动作（一些限值对应着现场某些电机与阀门的开关，一些限值对应着报警信息）。在plc系统控制程序中，编写开发优化合理的结构程序块，加强过程诊断和在线维护能力；在操作画面开发中，提供不同等级的操作密码，划分操作员的权限，避免误操作情况发生。根据工艺结构绘制组态画面，可分为总体画面，分组画面，单点画面，参数设置画面，趋势分析画面，报警视图画面，操作记录画面等等，如图6所示。

总结

以上主要介绍了数字化在环保行业的智能化应用场景，数字化建设就是将数字化技术应用于各个领域的转型，这些场景可以分为数字经济、数字监控、数字治理，这些数字化应用场景的共同特点就是在云端存储应用产生的数据，在运营人工智能和大数据技术对数据进行建模分析，接着对生产管理业务进行预测和优化。数字化系统的核心就是通过数据产生信息，从而辅助决策。数字化技术的未来发展是综合运用云计算、大数据、人工智能等新一代信息化技术，为环保行业的发展构建成一个个“数字世界”。