数字化技术已然成为当今最重要的主流趋势之一 —— 在水管理领域也不例外。数字技术有能力进一步推动成本效益上升，同时提高工艺的安全性和清洁度。
供稿：杜塞尔多夫展览中心提供
在欧洲国家，数字化技术通过评估和分析阀门等各类设备上的计量系统采集的信息，提高了效率和可持续性。在水资源匮乏的国家，理论上数字化技术可以改善供水状况。正因如此，全世界对于水资源和污水处理技术的需求都是极其迫切的。阀门和执行器对于水管理4.0技术而言是重要设备。它们必须智能化、可联网，还要经过优化。换言之，要配得上数字化时代。
在数字化水管理领域，虚拟和现实世界合二为一。计量装置、控制系统和工艺设备全都联网运行。对系统的整体感知产生了海量的数据，然后可以通过合理分析转化为有用的信息。在此基础上可以做出决策、实施并进行监测。这意味着水管理的效率又向前跨了一大步。
以欧玛（AUMA）电动执行器为例，在这方面就能大显身手。该公司称“它能自动采集和储存工艺数据，如阀位、室温和振动参数等。也能采集设备参数，如开关频率、马达运转时间和报警日志等。”而且欧玛还开发了一套数字化生态系统，它能在系统的整个寿命周期内，给用户提供指导和支持。该生态系统的核心是“欧玛云”。欧玛云通过配套软件——欧玛助手App和欧玛CDT——相连。它还能使用户能轻松借助智能数据分析技术，对阀门进行诊断和分析，能查询设备的全套资料，还能通过多种渠道联系欧玛服务中心。
系统结构的虚拟复制
在欧玛云中，系统的结构可以被虚拟化复制。每台欧玛执行器都和相关的阀门配对，因为事实上执行器和阀门通常配合无间，就像是一个设备在运行，而且从执行器的状态也能推理出阀门的状态。“通过分析关键的提示信息，运营商可以甄别哪里存在高荷载，或者预判哪里可能需要维护，从而妥善采取必要的措施，”欧玛方面表示。在这样的技术支持下，可以尽量减少设备提前磨损的情况，显著延长阀门和执行器的寿命。而且整个系统的寿命也可以得到延长。
管理污水处理厂需要不间断的监控和数据采集（SCADA），而且要覆盖每一步工艺环节。据罗托克（Rotork）称，现代化的系统要求具有实时通讯功能——而且要深入到装置层面。“和以往相比，工厂经理会更加急切地索要更多的信息。不分昼夜，工艺操作员随时会需要各种类型的控制选项。维护经理也需要各种信息，以便制定最经济有效的维护计划，”罗托克方面表示。
为满足上述要求，设计师团队搭建了现场通讯网络，和所有的关键系统相连，以便通过电脑监测和控制这些系统。“电脑负责管理和维护自己所在的网络，同时推送和接收网络中设备和工艺的参数信息。”罗托克总控制单元（Rotork MasterStation）最多能同时管理三个独立现场通讯网络上的总共240台执行器，因此同一座工厂内的不同区域，可以搭建不同类型的现场通讯网络。罗托克智能资产管理（iAM）是一种云端资产管理系统，适用于智能执行器和流量控制装置。iAM提供的报告能帮助实现深度预判，从而提高设备可用性。
采集无限量的数据
擅长自动化控制的艾默生（Emerson）同样也很关注水管理领域。该公司开发了Zedi SaaS SCADA平台。这种位于云端的SCADA（数据采集与监视控制系统）平台具有灵活性，能通过任何数字化监测装置采集无限量的数据，并且迅速推送给相关人员，以便实时分析数据，以更快的速度做出有据可考的决策。SCADA平台的宗旨是显著提高安全系数和监测能力。艾默生公司可以为用户们提供网页接口，以便和第三方平台共享数据，进而通过读取云端数据实现远程遥控和优化。据艾默生称，数字化转型能帮助水管理机构优化运营，降低成本，还能提高安全系数，保护健康与环境。
弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所（Fraunhofer IGB）开发了一种应用优化型水处理技术，它基于传感器数据进行工艺控制。主要优势在于数据有效性更强，通讯网络效率更高。图片由弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所提供。
污水处理厂的苛刻要求
数字化能使水管理技术向前迈进一大步。当然，这仍然有赖于设计合理的阀门。以污水处理为例，不仅对设备的要求十分苛刻，而且难度还在不断提高。德国水、污水和废弃物处理协会（DWA）理事长Uli Paetzel教授（博士）在报告中称：“近年来，除了药物残留、杀虫剂和塑料微粒之外，多重耐药菌的出现也成了一个大问题，它们主要是禽畜育肥饲料中的抗生素含量过高导致的。”作为应对这种严重问题的措施之一，污水处理厂启用了更优质材料制造的阀门，比如德国FrommeArmature公司的产品，因为它们能胜任更恶劣的污水工况。该公司以铸铁和不锈钢为原料，制造DIN和ANSI标准的阀门产品。针对污水处理领域，公司的产品包括各类闸阀——NBR（丁晴橡胶密封）或EPDM（三元乙丙橡胶密封），可选配不锈钢阀杆和不同尺寸的阀杆、延长杆，此外也有球阀、止回阀和蝶阀产品。
数字化促成转型
利润高的订单有赖于阀门行业的发展。Sistag公司将向瑞士巴塞尔污水处理厂提供700多台阀门，包括平板阀和蝶阀。按计划将在2025年前分批完成交付。该污水处理厂的扩建不仅提高了产能，也根据最新法规条令优化了处理工艺。将来，污水中的碳、氮元素和污染物微粒也都会一起被消除。
除了更耐用的阀门，现代化污水管理对数字化解决方案的需求较以往尤甚。业内有无数企业都已经开始转型，逐渐成为水管理4.0——或者说颠覆性净水方案的参与者。为先进技术投入的资源将来会有所回报——包括对供应商和用户。
阀门行业获得了大量涉及水和污水处理的订单。在迪拜的Jebel Ali污水处理厂，约有400多台欧玛执行器在控制着污水处理工艺。图片由欧玛提供。