工研院(技術(shù)轉(zhuǎn)移予研華子公司環(huán)研物聯(lián))與新竹縣政府合作進(jìn)行水資源回收中心智慧水務(wù)操作驗(yàn)證，根據(jù)污水量和水質(zhì)狀況，彈性調(diào)整設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)量能，不只讓水質(zhì)凈化效率最大化，還能搜集與匯整現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，作為未來(lái)發(fā)展更多數(shù)據(jù)化、智能化管理應(yīng)用的基礎(chǔ)。
水，是生活中相當(dāng)重要的元素，除了睡覺時(shí)間以外，人們幾乎無(wú)時(shí)無(wú)刻都在用水，而這些用過(guò)的民生污水如果直接排放到溪流或河川中，勢(shì)必會(huì)造成環(huán)境污染，所以廣設(shè)水資源回收中心以分解民生污水中的污染物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)安全排放尤為重要。
其中，緊鄰新竹頭前溪的水資源回收中心，因?yàn)榈靥幾詠?lái)水水質(zhì)水量保護(hù)區(qū)內(nèi)，對(duì)排放水的標(biāo)準(zhǔn)又比一般水資源回收中心更為嚴(yán)苛，每公升的氨氮濃度不得超過(guò)10 ppm、總氮在15 ppm、總磷則是2 ppm以內(nèi)，為了有效管控排放水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水資源回收中心在工研院的協(xié)助下，于2018年導(dǎo)入智能水務(wù)操作系統(tǒng)，根據(jù)污水量和水質(zhì)狀況，彈性調(diào)整設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)量能，不只讓水質(zhì)凈化效率最大化，還能搜集與匯整現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，作為未來(lái)發(fā)展更多智慧化管理應(yīng)用的基礎(chǔ)。
01
從自動(dòng)化走向智能化 第一步確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性
負(fù)責(zé)開發(fā)該技術(shù)的工研院資深研究員羅英維表示，目前用來(lái)凈化水質(zhì)的方式有很多種，水資源回收中心使用的是A2O生物處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含厭氧、缺氧及好氧生物反應(yīng)槽三個(gè)階段，污水依序經(jīng)過(guò)這三個(gè)池槽的處理、符合排放水標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入溪中。
而在污水凈化處理過(guò)程中，水資源回收中心的操作人員必須隨時(shí)觀察安裝在三個(gè)池槽中水質(zhì)監(jiān)控傳感器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)決定要下一步要如何操作，例如：調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)曝氣量、污泥回流量、內(nèi)部硝化液回流量、活性污泥濃度及廢棄污泥等。
該廠之前的做法經(jīng)常出現(xiàn)兩個(gè)問題，第一是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，水質(zhì)監(jiān)控傳感器安裝在池槽中，操作人員維護(hù)、保養(yǎng)及校正相當(dāng)不方便，間接影響相關(guān)作業(yè)的執(zhí)行頻率，導(dǎo)致傳感器所收集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度有待商榷。第二是造成操作人員很大的精神壓力，必須時(shí)時(shí)刻刻緊盯著監(jiān)控屏幕，再?zèng)Q定何時(shí)要改變系統(tǒng)控制參數(shù)、及該如何改變操作參數(shù)。
因此，在協(xié)助水資源回收中心轉(zhuǎn)型智慧化管理過(guò)程中，第一步做的就是設(shè)置離槽式監(jiān)測(cè)設(shè)備，并將傳感器安裝在離槽式監(jiān)測(cè)設(shè)備上，藉此搜集三個(gè)池槽的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由于離槽式監(jiān)測(cè)方便操作人員清洗維護(hù)水質(zhì)分析儀器，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠度，以利于實(shí)時(shí)掌握水處理過(guò)程中的各項(xiàng)生化反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)智能化軟件運(yùn)算得到最佳控制參數(shù)，并將參數(shù)回傳到三個(gè)池槽的控制盤PLC，通過(guò)變頻器對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能化控制。
02
智能化效益：數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、提升效率、降低成本
在現(xiàn)場(chǎng)PLC控制柜內(nèi)安裝研華無(wú)線遠(yuǎn)程智能感知終端設(shè)備ADAM-3600，從PLC擷取污水處理水質(zhì)及設(shè)備操作狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并傳送至WebAccess，再藉由WISE-PaaS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)轉(zhuǎn)化成管理儀表板(Dashboard)，將數(shù)據(jù)用圖像化、可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，管理階層就能快速做出判斷與決策。
環(huán)研物聯(lián)市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理張力夫指出，管理儀表板不只顯示重要參數(shù)，還能設(shè)定警戒值，若超出警戒值就會(huì)用聲音或訊息的方式發(fā)出警示，提醒操作人員注意。更重要的是，所有歷史數(shù)據(jù)都能完整保留下來(lái)，日后若要查詢、檢討決策或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析都相當(dāng)方便。
整體而言，在導(dǎo)入智慧水務(wù)操作方案后，水資源處理中心所排放的水質(zhì)更為穩(wěn)定，且因?yàn)橛蓴?shù)據(jù)決定設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)量能，不僅可以優(yōu)化操作程序，還能避免操作不足或過(guò)當(dāng)?shù)那闆r發(fā)生，提升處理效率及減少不必要的能源浪費(fèi)，導(dǎo)入智能化控制后，減少曝氣能源使用達(dá)30%及回流泵能源使用達(dá)20%，長(zhǎng)期操作下來(lái)，將可節(jié)省龐大的能源開支，也能相對(duì)減少碳排放量，實(shí)踐對(duì)環(huán)境友善的責(zé)任。
更重要的是，可以藉此建立產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)搜集的典范。羅英維解釋，過(guò)往水處理產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)搜集流程其實(shí)很凌亂，數(shù)據(jù)容易失誤和失真，而且沒有系統(tǒng)化，管理者只能從Excel表格去搜尋數(shù)據(jù)，相當(dāng)不方便。如今通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)化搜集，可以很真實(shí)且實(shí)時(shí)地記載數(shù)據(jù)，及每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的設(shè)備操作狀態(tài)，不只提高數(shù)據(jù)完整性，更降低水質(zhì)異排放的風(fēng)險(xiǎn)。
03
與研華攜手 從市場(chǎng)探索邁向應(yīng)用拓展
張力夫認(rèn)為，水處理由自動(dòng)化走向智慧化，是一個(gè)很新的領(lǐng)域，世界各地幾乎都還在市場(chǎng)探索、試點(diǎn)階段，環(huán)研物聯(lián)為此也相當(dāng)努力，希望讓操作人員了解，導(dǎo)入IT不是要取代既有的OT和人力，而是為了輔助OT、使其進(jìn)行得更順暢。而在市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中，如果有一個(gè)具口碑、知名度高且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的合作伙伴，可以加快及加大市場(chǎng)接受的力道。
綜觀目前IoT市場(chǎng)，研華無(wú)論從企業(yè)精神、市場(chǎng)規(guī)模、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展策略等面向來(lái)看，都是很好的合作對(duì)象，因此2017年，工研院便已經(jīng)開始與研華進(jìn)行技術(shù)合作，如今研華與工研院更進(jìn)一步合作成立環(huán)研物聯(lián)，為的就是將研華IoT技術(shù)與工研院水處理技術(shù)結(jié)合為系統(tǒng)化服務(wù)，加速推動(dòng)水處理服務(wù)智能化的發(fā)展。
