浅谈物联网在铁路给排水设备应用的探讨

张学坤

摘 要：面对全球越来越苛刻的节能减排要求目标，缓解资源环境约束，应对全球气候变化，建设资源节约型社会，已经逐渐成为国家和各行业共同关注的焦点问题。铁路作为我国重要的基础设施，属于大型能源消耗性行业，特别是近年来铁路建设的迅猛发展，铁路行业节能减排的意义重大。给排水作为铁路行业一个重要的分支，减少其碳排放的具有十分重要的意义。本文将物联网对给排水设备节能减排的促进作用进行了讨论，探讨了物联网对给排水行业的发展的影响。

关键词：铁路 物联网 给水排水

1.引言

铁路作为我国经济发展中重要的基础设施，属于大型能源消耗性行业。给排水作为铁路行业中重要的分支，降低铁路给排水能耗及碳排放宜尤为重要。从传统意义上，工程设计在不断总结生产实践经验的基础上，采用新技术、新工艺、新材料、新设备是降低能耗的一种有效途径，但面对电子信息技术的突飞猛速的发展，特别近期物联网技术在绿色节能领域的兴起，且已带了可观的节能效应。将物联网应用于给排水设计、施工及设备运行，提高资源利用率和生产力水平、降低碳排放，是以后发展的必然趋势。

2.物联网

物联网（The Internet of things）是指通过装置在各类物体上的电子标签（RFID），传感器、二维码等，经过接口与网络相连，从而给物体赋予智能，从而实现人与物体、物体与物体之间相互的沟通和对话。即物流网通过物与物之间终端数据的传输，实现了机器与机器（machine to machine）的对话。广义上讲，物联网可代表机器对机器（machine to machine）、人对机器（man to machine）、机器对人（machine to man）、移动网络对机器（mobile to machine）之间的连接与通信，涵盖了人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

3.物流网在铁路给排水设备的应用

随着我国铁路的迅速发展，特别是高速铁路的大规模建设，大型客运站房及客车上水站的应用越来越多，给排水设备应用的数量、规格、容量越来越大，如供水设备（潜水泵、变频供水设备、气压供水设备、自动上水设备等）、消防设备（稳压多级消防泵等）、排水设备（潜污泵、SBR、固定卸污设备等）、水处理设备（二氧化氯消毒、紫外线消毒设备等）、提升设备（电动葫芦等）。特别是变频供水设备、大型消防泵、自喷设备等大型、高功率、高能耗的设备的应用，一定程度上产生了较高的碳排放。

目前给排水设备的运行模式仅是根据设备的使用状况，只要设备（或经修理后）运行良好，无影响正常使用的严重故障，设备则会继续使用，直致设备报废、无法使用为止。给排水设备之间的连接模式则根据设备自动控制的要求，通过电缆将相关设备接入控制柜，进行统一控制，但其控制功能主要是泵、气压罐等设备的自动启动、停止。这样则出现明显的弊端，数量大、种类繁多的给排水设备，其使用周期内的运转情况的好坏直接决定了设备的耗能或碳排放量，而此项指标目前并没有采取措施予以关注和监测。但实际上设备随着使用周期延续，设备本身的损耗及缺陷也会发生不同的变化，每个设备碳排放量会随着使用时间的延续形成不规则比例关系，如图1。

由图1看出，随着设备持续使用时间的增加，设备碳排放量会产生不规则变化或非线性增长。设备运行初期，其碳排放量一般会维持在较低能耗的排放阶段；设备运行中期，碳排放量維持在缓慢上升的阶段，若保养维修效果差，其排放量可能明显上升；设备运行后期，就算设备具备较好的保养维修基础，其碳排放量值还是会迅速提高。所以研究设备的二氧化碳排放成本与设备使用成本的关系，找出最优的碳排放生命周期，达到最优经济环境利益最大化，则显得尤为重要。但目前给排水设备的自控系统尚无此项功能，而物联网的引用，此问题便可迎刃而解。首先，物联网可以替代传统的自动控制系统，对每个设备的运转情况进行实时监控，掌握各设备的运转情况，如井、水池的水位监控，泵的自动启、停，流量、压力的正常运转情况等自动识别，确保整个系统的协调运转。其次，物联网可以将每个设备建立独自的电子标签，对各个设备运行状况进行职能控制，通过传感器、二维码等，经接口与网络相连，实现设备的智能化，达到人与设备相互之间不受约束的虚拟沟通与对话，智慧设备保证自身整个使用周期内，始终处于高效率、低能耗、低碳排放的最佳状态。

即设备使用周期内，只要某个设备的碳排放量持续不稳定增加或发生非正常递增，物联网即可迅速识别每个设备独自的电子标签，找出大量产生碳排放的问题设备，及时提醒维护部门对设备进行必要的维护、保养，从而使传统的被动维修变为主动控制，且更高效、更具有针对性；若经维修、保养后设备运行状况良好，能耗及碳排放降低，具备较高的经济及环境价值，保证给排水设备系统整体的低碳运营；若维护后设备碳能耗状况仍然偏高，且经识别其碳排放成本已经明显高于设备更换成本，物联网系统将会自动报警，提醒对其更换。虽然加快了设备的更换率，但有效控制了碳排放总量，提高了设备的综合效益，真正达到环保节能、绿色工程。

4.结语

虽然物联网尚处在初步发展阶段，关键技术仍处于完善阶段，依附着绿色环保节能领域的国家战略，其在各行业的应用必然是迅猛发展，而且其发展也必然由各行业的分支逐步应用、积累形成行业内的小物联网，并逐步发展成为行业之间的相关联的大物联网。本文简单结合了物联网在铁路给排水设备碳排放量的控制、自动识别的意义进行了论述，相信物联网下产生的“智慧设备”意义非凡，一定会在近几年带来突飞猛进的发展，在节能减排中扮演至关重要的角色。

参考文献：

[1]技术资料：浅析物联网发展过程中的探索与实践.

[2]J邵文佳 物联网技术应用展望 企业技术开发，2010，29（14）