快速城市化，以及对于清洁、安全环境的需求，为水及污水处理行业的自动化供应商提供了机会。水是地球上所有生命必需的资源。尽管地球表面的71%都被水覆盖，世界卫生组织还是预计世界每一个大洲上都有三分之一的人缺少日常用水。实际上，全球差不多有五分之一的人口（差不多12亿人）生活在水资源短缺的地区，而有四分之一的人生活在缺乏水利基础设施的发展中国家。从整个世界来说，水资源的问题正随着城市和人口的增加而变得越来越严重，农业、工业和家庭用水的需求都在增加。水资源的严重短缺促使联合国设定阶段性发展目标，在2015年之前将缺乏安全饮用水和基本卫生保障的人口比率削减一半。清洁水资源的缺乏衍生出一个巨大的水及污水处理的市场.根据HelmutKaiser咨询公司的预计，该市场的规模将达到4124亿美元。事实上，水的需求量一直以每年6%的速度递增，在很多地区随着人口增加，农业生产灌溉和基础设施用水量激增。必要供给基于以上的背景，许多大型企业集团已经开始进入这一市场，提供供水相关的服务、技术和基础设施。像西门子和通用电气这些公司，都已经成立了相当大规模的水服务部门，而像法国水业巨头威立雅这样专业公司的水处理项目建设已经遍及世界各地，从孟加拉国到巴西，都可以看到它的身影。举例来说，西门子水技术公司最近在中国广东省北部的上八村启动了一个示范项目，这里缺乏达到国家饮水安全标准的饮用水。在经过十个月的深入调查和可行性研究之后，西门子与广东省政府一起将Water Boy水净化系统带到了这个村庄。紧凑型Water Boy系统设计用于农村地区水处理，具有能耗低、化学原料需要量少的特点。它集成了所有的水处理步骤，包括絮凝、沉淀、过滤等等，可以有效的净化浑浊有颜色的水源。西门子还对村庄里的过滤池进行了翻修，建立了一座设备室安放Water Boy系统，安装之后并完成了系统的试运行。并且，西门子还捐助了水净化化学药剂，并在五年之内负责维护，公司还对当地的村民进行了日常操作和维护的培训。西门子公司宣称，Water Boy系统最多每天可以为3500名村民提供525吨（每小时701立方米，每分钟87加仑）的净水。第三方的水质测试显示，Water Boy系统为上八村提供的水质已经达到了国家饮用水安全标准。在阿曼的Sultanate，威立雅水业正在致力于提升改过供水设施的管理水平和效率，并且扩大供水网络，尤其是为农村地区建立小型脱盐工厂。公司还代表阿曼公共电力与水力委员会（PAEW）共同负责阿曼国有的Majis工业服务公司（MISC）在苏哈尔港的水处理基地的运营、维护和管理。威立雅为PAEW提供运营人员监控基地工作情况，同时还针对具体的项目提供专家开发IT系统、建立文档、衡量运营绩效。威立雅水业和PAEW的员工正在合作，共同管理这家公共企业。有多家工厂正在运营之中，使用到的设备包括带有水泵和电解系统的海水提取设施（SWIF，产能为每天800万立方米），通用海水冷却配送系统（网络长度为15公里，配送量每小时6万立方米）、工业用水配送系统（每天3万2千立方米）、饮用水网络（每天8千立方米）以及国家污水收集系统(包括泵站和网络）。稍后还会上马一些新的项目，包括生产工艺用水的RO工厂以及SWIF项目的扩展。现在，已经建立了MISC为苏哈尔港的物流、石化和钢铁企业提供供水服务。威立雅水业之前在2007年曾经赢得过BOO的合同，在阿曼Sultanate的苏尔反渗透海水淡化工厂建立一生产能为每天8万立方米的生产线。自动化的机会谈到自动化，水及污水处理设施的监视和控制需要可以涵盖整个工厂的系统。很多自动化和系统工程公司现在都可以提供这类系统，每一套系统都有自己的品牌，比如罗克韦尔自动化">罗克韦尔自动化的PlantPax、GE智能平台的Proficy、艾默生的P l a n t W e b 、施耐德电气">施耐德电气的P l a n t S t r u x u r e 以及Endress+Hauser的ControlCare。(1) ControlCare控制系统Endress+Hauser公司的ControlCare现场控制系统基于一个开放式的架构，未来可以在不降低性能的情况下进行拓展，并保持系统状态稳定简化功能应用。该系统使用标准的基金会现场总线功能模块技术，形成了一个基于HSE（高速以太网）的单一集散式控制架构。功能模块可以实现互联，构成中心架构系统用于控制。ControlCare已经应用在意大利利古里亚地区的水处理工厂之中，对工厂的功能进行分配，使流程资源和网络的管理更加顺畅。流程监控和伺服控制系统也被整合到数字现场网络当中。监控系统通过基于OPC的通讯架构与控制系统集成，其中包括：融合了基于开放式标准的软件和硬件的现场控制系统（FCS）、ControlCare P View SPV200可视化和监控组件、用于网络工程、控制策略配置和混合控制变成的Application Designer SuiteSFC120软件。意大利水处理工厂装备了智能传感器、使用Profibus技术的测量仪表，可以进行在线分析测量（如pH值、含氧量和浑浊度）、使用磁场和超声波的方法进行流速测量、超声波和静水位测量、温度测量、输入输出自动拾取、泵和鼓风机控制（变频器）。(2) 印度的大机会在印度，ABB正在为位于钦奈的印度最大的反渗透海水淡化工厂提供电力、控制和仪表解决方案。这家工厂每天可以为钦奈的460万居民提供1亿升饮用水，工程计划于2011年底完工。ABB的任务包括提供淡化工厂的电力系统（电机、驱动、开关、电容、变压器、线缆和照明设备）、一个110/11千瓦的子站连接工厂和电网、工厂的集散控制系统（DCS）和无线通讯系统、用于整个淡化流程测量、监控和分析的仪表。ABB宣称，使用高效电机和变速驱动为高压泵和反渗透流程供电，可以显著的降低能耗和电力损失。驱动可以降低泵元件的机械和电压力，在经过维护停工之后加速启动，相比传统的机械控制方法降低工厂的停工时间。除了电力和机械系统之外， A B B 还提供一套名为Optimax膜性能的薄膜生产流程高级解决方案，专为反渗透（RO）和纳米渗透（NF）而设计。这款先进的解决方案包括两个模块，涵盖整个功能范围的膜性能监控，以及膜生产流程优化。该解决方案可以监控膜污染，计算最优的运营环境，最大化生产效率，并通过提高能效尽量降低能耗。膜监控解决方案还可以帮助少清洁过程中化学药剂的用量，降低膜损坏的风险。该解决方案适用于不同的膜配置情况，比如中空纤维和螺旋状伤，还可以为现有的和新的设备利用，无需进行额外的测量。(3) 工作流GE智能平台是通用电气企业解决方案的一个子公司，在水及污水处理行业拥有Proficy Workflow（工作流）解决方案。这一工作流管理系统在日常工作可以针对每项任务一步一步的指导操作员，通过修正行动自动与之进行信息交流，避免问题出现或者进行维修。举例来说，SCADA系统发出的警报可以触发Proficy Workflow精确指导操作员如何处理问题，提供他们所需要的信息，甚至可能会通过专门设备播放如何解决问题的视频。GE声称，这款人机界面使用Proficy SOA（面向服务的架构），可以让操作员更好的理解手头的信息。除此之外，Proficy Workflow还可以连接水及污水处理工厂现有的数据库，无论这些数据库是来自GE还是其他企业。这一架构将不同的数据库连接起来，将信息以视频或者HTML的形式显示出来。软件鼓励操作员在必要的时候手工输入数据，经过确认的数据将会成为工厂永久数据库的一部分。面向水及污水处理行业的Proficy Workflow还可以同时管理工厂的自动化和人工流程，基于时间和消耗的时间自动触发问答程序，记录并跟踪流程和运营数据，触发工作流报警，防止计划外的停机，捕捉专家知识，同时协调整个系统中的数据。所有的这些工作，都是为了帮助水及污水处理工厂建立一个具有丰富信息量的环境，操作员在处理生活用水和水排放的时候，可以根据基于环境的工作流进行工作。已经在很多大型水系统中应用的Proficy Workflow平台，现在应用到了新加坡的深层隧道污物处理系统（DTSS）。项目最早开工的中心水再生设施樟宜水再生工厂（CWRP）就在使用ProficyHMI/SCADAndash; iFIX 4.0，在拥有50个节点的架构上支持大约50万个标签。该系统的亮点是Proficy历史数据库，它用于管理大量的历史数据，从而遵循规定的报告要求，同时支持正在进行的工厂改进项目。Proficy Portal使用标准的网络浏览器，因此用户范围更广，可以实现工厂层与商务系统的完全继承，优化工厂运营。(4) 沙漠绿洲在阿拉伯联合酋长国（UAE），艾默生过程管理的PlantWeb数字工厂架构推动了Layyah电力与海水净化工厂5号和6号机组的现代化。这座拥有8台机组、总功率140万千瓦的工厂，由沙迦电力与水资源委员会（SEWA）拥有，它对于满足该地区对水资源和能源日益增长的需求至关重要。PlantWeb是一套数字化工厂架构，具有预测智能，可以优化工厂绩效，避免问题发生。艾默生电力与水利解决方案关注管理项目的实施过程，具体业务包括工艺、现场安装、启动、试车和培训。工厂采用的是带有Ovation专家控制和智能仪表和阀门的Plant-Web数字工厂架构。所有现有的仪表都将被艾默生智能现场设备所取代。这些新型设备包括罗斯蒙特压力与温度变送器、Fisher阀门和Fieldvue数字阀门控制器，以及罗斯蒙特液体及气体分析仪。Layyah工厂中使用的艾默生PlantWeb数字自动化解决方案还包括AMS组件：智能设备管理器，据称是用来理顺设备配置过程，在工厂启动的阶段提高效率。该方案还可以提供工厂员工需要的预测性健康新型和修正指南，并且为所有现场设备维护信息自动建档。在项目中，两台发电机组mdash;5号和6号机组实现了现代化。除了能够为高耗能的淡化过程提供电力之外，这些机组还可以向电网供电。在这个项目里，Ovation对锅炉、涡轮机、燃烧管理系统、锅炉保护系统和淡化机组进行监视和控制，Ovation系统还可以充当与SCADA系统的接口。整体上，Ovation系统管理了两套机组中的大约1万3千个输入/输出节点。(5) 可视化罗克韦尔的PlantPax流程自动化系统是一项可以将所有的流程运营控制和电机控制集成到同一个系统的企业级技术，能够连接任意数量散落在水及污水工厂各处的远程遥感/终端（RTU）。PlantPax解决方案已经应用到伊利诺伊州Plano的水处理工厂之中。这里的每台RTU都装备了带有冗余电源的Allen-Bradley ControlLogix可编程自动控制器。这些PAC与水处理过程的各个方面紧密结合，帮助操作员了解整个工厂的生产信息，从而更好的进行决策，并实现生产自动化和优化。在安装的过程中，实时可视功能可以帮助进行水质、负载变化趋势、液位和纯净度的监控，还可以提供细节的报警信息，收集数据并自动生成报告。每台RTU都有自己的人机界面，可以通过高速双向光纤网络与其他流程和工厂办公室集成。无线传感使得远程操作成为可能，工厂任何地方的任何流程上的数据都可以查看、监视并且进行控制。带有IntelliCenter组件的Allen-Bradley智能电机控制器可以实现连续运行电机的软启动和停车，具有集成的智能，与PlantPAx流程自动化系统其他的部分连通。PowerFlex700变频交流驱动也可以提供进行额外监控的智能功能。先进的电机控制绩效功能可以在驱动层面上帮助收集流程信息，并通过集成架构将其分配到水处理工厂的各个部分当中。(6) 结构化方法最近，施耐德电气拥有了PlantStruxure和EcoStruxure集成化系统架构，可以更高效的管理水和污水处理工厂。系统的一大亮点是使用了Quantum冗余热备型PLC，它可以作为中心工厂流程控制元件，与智能现场设备管理FDT/DTM和Profibus一同工作。它还可以支持超过100种类型的设备，和超过一万个输入输出。系统的另一个特点是通用应用程序生成器（UAG），包括一个以流程为导向的智能水相关对象数据库。这款工具可以全面的查看并跟踪水厂中的设备，优化从培训、量化到实施的成本结构。质量方面的问题
除了保证供水之外，水质是另外一个主要问题。现在已经检测到在水源残存着由于人类活动而产生的新型污染物未被处理，这其中就包括制药行业的化学药剂，比如抗生素、内分泌干扰物、类固醇和激素，它们是有毒污染物，正在危害着人类健康和环境。使用氯化工序并不能杀死像贾第虫和隐孢子虫这类微生物，这已经成为了外一个主要问题，尤其是在处理污水、水再生使用或者要向外界排放的时候。一些死亡或者破损微生物中的完整遗传物质，可以转化为水和土壤中的有毒物和耐药性微生物。因此，水源和处理过程监控、检测和数据收集系统，已经成为最近一些年的创新热点。监控像水库这类的表层水，可以通过传感器阵列完成，它们通常安装在平台上，使用太阳能供电。Eng建造的自动化水分析器。分析器平台是一套完全自动化的系统，设计可以测量水的各种参数，生成方案。可以测量的参数包括溶解氧（DO）、浑浊度、叶绿素、氨（NH4）、硝酸盐（NO3）、酸碱度pH值、温度和导电率，而像盐度和总体固态溶解物含量可以根据上述测量值推算出来。该分析器还集成了一台可选配的气象观测仪和照相机。所有被记录的数据（水质和气象方面）都可以立刻通过GPRS/GSM技术发送或者实时在线发布。它还具备远程编程的功能，测量深度达到20米，每小时可以完成四次全面测量。该平台可以固定在指定的地点，并且可以进行配置，通过SDI-12（或者RS485）界面与不同的水质传感器连接，并使用独立的太阳能供电系统。未来的成功
随着世界人口的增长，人们需要越来越多的清洁水源和更优良的污水处理方法。所有这些，仅仅靠现有的陈旧基础设施是无法满足的。城市规模的扩大以及人均消耗量的增长，都需要在现有的基础上建立更多伸缩型下水管道、水处理厂和饮用水过滤系统。新的污染风险的出现，比如新型的污染物以及一些地区出现的盐水倒灌现象，需要建立更加严格的法律法规。因此，未来水及污水处理行业的成功将要取决于其工作是否会对人类健康和环境带来不良影响。自动化技术的进步可以保证全天候供水，满足公众对水质的要求，是水行业通向美好未来的必由之路。