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智慧供水監控系統 : 台灣離島供水的革命性轉變

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客戶案例研究 : 台灣離島自來水廠

產業 : 基礎設施

島嶼用水的挑戰與契機

在這片四面環海的島嶼上,水資源如同生命之源,每一滴都彌足珍貴。隨著氣候變遷加劇,及居民用水需求持續攀升,島內自來水廠面臨嚴峻挑戰:老舊的監控系統如同疲憊的守門人,不堪重負,設備陳舊、零件難覓,維護人員常感手足無措。

更令人擔憂的是,分散的監控系統因幅員遼闊形成多個「資訊孤島」,無法即時整合全島水資源數據。現有系統缺乏即時可視化功能,難以迅速掌握供水狀況;擴展性不足,無法應對日益成長的需求;脆弱的系統架構更隱藏著營運中斷的風險。每一項缺陷,都直接威脅著島民的日常生活。總是在接獲居民抱怨沒水才能「頭痛醫頭,腳痛醫腳」,無法盡早得知異常進而提前預防。

在這關鍵時刻,「智水」專案應運而生,為島嶼水資源管理揭開智慧革命的序幕。

突破資訊孤島,建構統一全島供配水監控系統

「智水」專案的願景明確 :透過先進技術打破資訊孤島,建立統一高效的供水監控系統。這不僅要簡化現場人員的維護工作,更要實現一個宏大目標 : 將分散在各角落的監控系統整合為一體,讓水廠能全方位、即時地守護島嶼的每一滴珍貴水資源。

漢錦電子自動化系統公司 (科勝科技長期合作之 SI,亦為 AVEVA RSI) 選擇了全球領先的 AVEVA System Platform 作為核心解決方案。這套監控系統以其卓越的開放性架構、不被設備品牌所綁架的優勢,成功連接了島內眾多不同廠牌的可程式控制器 (PLC) 及設備。

針對不常見的特殊設備通訊協定,如空調機、加藥機,或是使用傳統 Serial 方式進行傳輸的水質儀器,工程師則利用智慧閘道器的通訊協定轉換功能,將難解之通訊協定整合成常見之 Modbus TCP 通訊,藉以解決複雜的通訊難題。

針對「缺乏即時可視化」的痛點,建置完成後的 AVEVA InTouch HMI 則提供革命性的改變。操作人員面前不再是晦澀難懂的數據,而是直觀清晰的圖控介面,水位、水質、設備運轉等關鍵指標一目了然。這就像從黑白電視躍升至 4K 螢幕,讓管理人員能夠「看見」水資源的流動。

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圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意

 

供配水監控外更要達到報表自動化

另外,水廠人員經常需要收集各種數據產出日報表或月報表,以提供給需要的相關單位進行檢視,並且需要將每日水庫儲水庫容狀況回報至上級單位進行彙總。團隊便以報表整合平台建立了報表系統,依照需求客製出所需要的報表格式,並且按照所設定之公式自動計算各個數據,節省水廠人員在製作報表時所花費的時間成本、以及避免了數據在整理過程中誤植的狀況。

系統中更包含了排程功能,當到達所設定的排程時間時,系統將自動產出報表並以 Mail 發送給相關之負責人員。滿足了需在每日固定時間擷取報表資訊,並傳輸數據至上級單位整合的需求。

建置後的新監控系統如同一座智慧橋樑,將原本分散的資訊匯聚一處,實現真正的整合管理。

 


智慧化監控系統的技術創新

面對「系統擴展性不足」的挑戰,AVEVA 的彈性架構提供了完美解答。新監控系統不僅能無縫整合現有設施,更為未來新增設備預留了接口。配合內建的備援機制及硬體的實體備援,確保系統穩定不中斷,為島嶼供水監控系統的長期發展奠定堅實基礎。

為降低「營運風險」,新監控系統的警報通知功能進行了全面升級,創新地加入 LINE 及 Discord 群組警報功能。當任何站點出現異常時自動發送通知給相關負責人員,相關人員能在 30 秒內收到通知,比舊系統縮短了約 85% 的反應時間。若在指定時間內未能處理異常,系統將發送第二次通知,並同時通知更高層級的負責人,藉以建立第二道防線。

同時,AVEVA Historian 工業資料庫系統的分析 (Trend Chart) 功能,能夠預測設備潛在故障,將問題解決在萌芽階段,大幅降低供水中斷的風險。

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圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意

 

無縫轉換:確保監控系統平穩升級,同時加固資安防護

漢錦團隊憑藉在捷運、機場、電力、資通訊等大型監控系統的建置經驗,深知島嶼環境的特殊性,制定了周密的實施計畫。

團隊首先地毯式勘查各監控站,針對不同站點的特性,設計了差異化的升級方案,既確保效能又節約成本。針對島嶼氣候多有大風雨及密集雷擊,工程師更在監控盤內安裝訊號及電源避雷器,降低因天候造成之故障。

值得一提的是「新舊盤並行」的創新施工概念。在主要供配水監控站,工程師別具巧思地安裝了一對二隔離端子台,建立了系統切換的「生命保險開關」。這意味著即使在系統測試或出現故障時,只需簡單切換,就能立即恢復供水,將風險降至最低

為確保資訊安全,在水廠及漢錦團隊的努力下導入了 ISMS (資安管理系統) 政策,並邀請專業資安顧問加入。運用其在工控系統安全領域的專長,為核心監控系統建立了三層防護機制,增加了防火牆配置並配置不斷電系統、門禁系統、空調自動化、GPS 校時等,實施嚴格的存取控制策略,確保機房免受外部威脅。

 

中央監控中心:綜合管理的智慧樞紐

在總監控中心,原先採用的 AVEVA System Platform 2014 R2 版本監控軟體平台,配合伺服器更新同步升級至最新版本,全面提升系統效能與資訊安全性。操作人員現可透過升級後的監控系統圖控軟體 (AVEVA InTouch Unlimited) 監視供配水網架構,清晰掌握各地區蓄水量、水質數據及電動設備運轉狀態,實現了對島嶼水資源的全方位、智慧化管理。

曾經分散的各區供水監控系統,如今已整併至中央監控系統,形成統一高效的管理網路。操作界面也根據各分區主管和使用者的習慣重新設計,變得更加直觀友善,讓控制中心的工作人員能夠一目了然地掌握全島水資源狀況。

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圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意

 

前沿技術:無線通訊與移動應用的創新突破


「智水」專案不僅解決了現有問題,更引入多項前沿技術,將島嶼供水監控系統推向智慧化新高度。

過去,偏遠站點因缺乏市電和通訊設施,常常成為監控的盲點。一旦發生供水壓力異常,可能導致局部供水不穩,維護人員需要長途跋涉到現場才能發現問題。現在,透過 NBIoT 無線通訊技術結合太陽能供電系統,即使是最偏遠的閥門站也能即時回傳數據。這項技術將數據回傳頻率提升了 5 倍,使得監控覆蓋率達到了前所未有的 98% 以上。同時分散在各區域的水庫、水塔等重要水源的監測數據也被納入供水監控系統,構建出全面而精準的水資源統計資訊,實現了真正的大數據監控。

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圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意

現代人的生活離不開智慧型手機,「智水」專案緊跟時代潮流,客製化開發專屬的供水監控系統APP。透過這款應用程式,水廠人員可以隨時隨地監控全區供配水情況,包括水位數據、水質資訊、出水流量及馬達運轉狀態等關鍵指標。該 APP 更加入了主要淨水廠的原水、淨水、清水、受水儀表即時數據

過去,值班人員必須守在控制室,才能掌握供水狀況。現在,借助行動監控系統,他們可以隨時隨地監控全區狀況。當供水水質波動時,維護人員不必趕回辦公室,只需打開手機,就能立即查看詳細參數,並即時與總控制中心討論處理策略,將處理時間從平均 40 分鐘縮短至 15 分鐘以內,大幅提升了管理效率。

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圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意


 

顯著成效:數據驅動的管理革新

經過這幾年的努力,「智水」專案圓滿完成,為島嶼帶來了顯著的改變:

監控系統穩定性大幅提升,監控設備故障率降低約 75%,維護成本節省近 30%。過去困擾技術人員的備品短缺問題,隨著標準化設備的導入而迎刃而解。

警報效率顯著提升,新的即時通知機制使關鍵警報響應時間從原來的 3-5 分鐘縮短至 30 秒內。在一次暴雨導致的水質異常事件中,監控系統即時發出警報,維護人員迅速調整處理參數,避免了可能的供水中斷,保障了全島居民的用水安全。

數據整合帶來的價值更不可估量,各項原水的關鍵數據被納入統一監控平台,使水資源調配決策更加精準。運用歷史數據分析,管理人員能夠預測用水高峰,提前調整處理策略。

最令人欣慰的是,監控系統的操作體驗得到了第一線員工的一致好評。直觀的圖控介面減少了培訓時間,新進人員只需約 5 天就能掌握基本操作,比舊系統縮短了約 60% 的學習曲線。

 

圖片來源 : 漢錦電子自動化系統股份有限公司 - 2023 智慧城市展展出畫面示意


 

智慧未來:供水監控系統的新篇章

智水」專案不僅是一次技術升級,更開啟了島嶼水資源管理的新篇章。AVEVA 強大的擴展性為未來發展奠定了基礎,逐步實現全島水資源的智慧化管理。

這個成功案例證明了,即使在資源有限、環境特殊的離島,也能透過適當的技術手段和專業團隊的協作,實現水資源管理的現代化轉型。從分散的監控系統到統一的智慧平台,從被動的故障應對到主動的預測維護,每一步轉變都讓島嶼的水資源管理更加高效、可靠。

在螢幕上不斷跳動的數據背後,是自來水廠團隊的心血與汗水,是對這片土地的深切關懷,更是對居民生活品質的執著追求。每一次按鍵的輕觸,每一個數據的變化,都在默默守護著島嶼的每一滴珍貴水源,滋養著這座海島上的每一個生命。

 

 

核心技術概覽: 


  • 監控平台:AVEVA System Platform,提供開放性架構,成功整合不同廠牌控制器及分散的系統。

  • 人機介面:AVEVA InTouch HMI (Unlimited 版本),呈現直觀圖控介面,一目了然掌握全島水資源。

  • 訊息通知中心 MGS :與既有簡訊系統整合,創新加入即時通訊 App,縮短 85% 響應時間。

  • 報表整合中心 RGS : 客製化報表格式,公式自動計算各個數據,節省水廠人員在製作報表時所花費的時間成本及避免數據誤植。

  • 智慧閘道器 CGW : 針對不常見的特殊設備通訊協定,或是使用傳統 Serial 方式進行傳輸儀器,整合成常見之 Modbus TCP 通訊。
  • 無線通訊:NBIoT 技術結合太陽能,實現偏遠站點的數據回傳,監控覆蓋率達 98% 以上。

  • 行動應用程式:自主開發供水監控系統 APP,提供行動裝置遠端即時監測。處理時間從平均 40 分鐘縮短至 15 分鐘以內。
 

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