未来几年，气候变化可能会使越来越多地区陷入干旱。为了最大限度地利用可用资源，世界各地的水资源管理者们正在寻找解决方案。越来越多的国家/地区要求水生产商和消费者在市政和工业环境中以透明的方式记录取水和消耗情况，且监管措施要求采用指定的格式和报告类型。为了应对供水部门面临的挑战，供水部门必须迅速加快数字化，打造IIoT生态系统十分必要。万可作为系统组件供应商，提供的解决方案即万可IoT控制箱具有灵活性和模块化优势，让水资源管理更加智能。
万可和Endress+Hauser的数字化项目从加拿大延伸到墨西哥，再到南美和澳大利亚，以便将远程信号集成到中央IT结构中。其中一个具有挑战性的项目发生在德国奥登瓦尔德森林的门口。通过LoRaWAN网络集成广泛分布的测量点，节省了几个小时的工作时间。
正如前面提到供水部门想要加快数字化建设，但一段时间以来熟练劳动力一直处于短缺状态。在供应商或工业用水用户中，水质控制点、水井、高海拔水库或泵站往往相距甚远，而且往往位于偏远地区。虽然多年来，在有移动无线网络可用时，往往通过移动网络来接入此类系统中的传感器，但只有在一些地方才可能实现这种接入，并且体验也常常参差不齐。
结果就是工作人员无法访问必要数据，所以必须到现场进行检查。训练有素的员工在汽车里坐上数小时，只为了去读取简单的测量值，并将其记录在政府规定的报告中。
比如黑森州Oberzent市供水，水井和集装箱的水位，以及泵和管道的流量必须单独读取。
Thomas Pirk表示：“一直以来，我们都要负责记录取水量并将其传输给执行董事会。” 水务主管及其三名同事负责七处泉水、两口深井和18个高架水箱。挑战源于区域的特殊性：区域面积是曼哈顿的两倍，但只有约10000名居民，人口非常稀少，测量点广泛分布于广阔的奥登瓦尔德地区各个位置。
“我们的大多数系统都没有接收信号，”Thomas Pirk说。因此，四个水务主管别无选择，只能分别下到现场，采集35个水流、17个填充水位和7个压力测量设备的数据，并手动将其输入列表。这个过程非常耗时且效率低下，而且也容易出错。之前需要在现场读取水位、取水量或体积流量，现在Netilion IIoT生态系统可以处理通过无线电传输的数据的可视化。
Thomas Pirk， Oberzent市水务主管
“为了遵守相关规定并确定我们的用水量，我们经常每天前往几乎每一个网点，并手动在表格中记录数值。我们非常高兴，现在这一切已成为过去。” Thomas Pirk说道。
随着Oberzent的LoRaWAN网络的建立和运行，当地能源供应商Entega最近开启了数据采集的数字时代。缩写LoRaWAN表示“低功率广域网”，即一个只需要很少能量的远动网络。LoRaWAN是“工业物联网”（IIoT）的重要支柱，为用户提供安全的双向通信、本地化、端到端加密和移动服务。
Endress+Hauser是一家过程与实验室测量和自动化技术供应商，该公司的专家充分利用这些优势，将奥登瓦尔德的19个网点集成到他们的Netilion IIoT生态系统中。IIoT生态系统现在可以对无线传输的数据进行可视化，并以条理清晰的仪表板、政府定义的格式和报告类型显示这些数据。只需扫一眼监视器或平板电脑，即可看到水处理及储存的整个过程，包括集装箱水位和流量。
什么是LoRaWAN？
LoRaWAN是指“低功率广域网”，可实现无线、安全的双向通信、服务本地化和移动性、端到端加密和移动服务。为了延长终端设备的电池寿命，LoRaWAN网络服务器使用自适应数据速率算法（ADR）分别管理每个终端设备的数据速率。LoRaWAN数据速率范围为从0.3kbps到50kbps不等，对于照片或视频等现代媒体来说相对较低，但在很多情况下对于测量或状态数据而言已足够。
通过以下方式在两个层面保障了通信安全：一个是网络层，一个是应用层：
在网络层使用唯一网络密钥（IEEE-EUI64）；
在应用层使用应用密钥（IEEE EUI64），确保应用层的安全性。
Endress+Hauser公司业务开发经理Benedikt Schumann表示：“我们的Netilion Network Insights数字服务特别适用于这种情况，它让Oberzent市可以随时随地管理和记录其分布式水应用场景。” 此外，它还易于创建协议和验证，而且用户还可接收警报以实现高效监控。除了系统仪表监测外，Endress+Hauser还提供数据传输、处理和可视化的解决方案。“我们提供的服务使客户能够充分使用其数据并创造附加值，”Benedikt Schumann补充说。例如，根据测量设备的状态信息，可以明确判断哪些测量点需要维护。可以更快速检测出供水网络中的泄漏或其他事件，从而可以迅速实施补救。
“我们完整的解决方案只有通过与万可密切合作并使用他们的产品才能实现，”Benedikt Schumann表示，并补充说，“我们选择万可作为系统组件供应商，以便向全球各地的客户和行业提供类似于水应用案例的监控服务包。灵活性和模块化对于这一业务至关重要。”
Benedikt Schumann，Endress+Hauser业务开发经理
不仅是Oberzent供水系统，IIoT的大部分地区都必须处理许多不同的数字量值和模拟量值。其中包括但不限于，从Ethernet IP、Modbus TCP、Modbus RTU到HART协议或IO-Link。从流量计到门触点的各种测量设备和传感器必须连接到万可网关，让数据经过处理并传输到上级系统。
借助万可IoT控制箱，水务主管可以远程读取有关水处理及存储、容器液位和流速的所有必要数据。
万可自动化平台采用独立于制造商的软硬件标准。有500余种模块和接口可用于通信。Wolfgang Laufmann解释说，针对该应用开发了施工套件和完整的概念验证设备，以简化和加快项目现场实施，这些施工套件和设备可以单独扩展以满足项目要求。
“我们的合作一直非常紧密，现阶段我们正在进一步开发基于边缘的解决方案，”Benedikt Schumann说。目的是安装额外的计算算法，从而在OT环境中提供额外的服务。
数字化项目最终需要大量的单独组件和大量的商业投入来完成实施。控制器、接线端子和插头、电源和电缆的型号、价格和交货时间必须同时加以考虑。万可提供施工套件作为设计辅助工具，以尽可能降低项目此方面的支出。借助这些所谓的服务包，用户可以快速组装通信节点。选择模块后，系统发出单笔订单，包括价格和技术特性信息。这可以保证项目规划的安全性。此外，Endress+Hauser等合作伙伴还签订了全球协议，规定了针对不同国家/地区的价格等信息。
第一个重要功能将变得越来越重要：万可允许远程验证测量设备的状态。单个流量计的任务是进行自我测试，并通过网关将数百位信息打包回到Netilion Network Insights中进行验证，以便在此创建功能证书。这项功能最近才建立，目前已在全球各种场景中推广应用。万可边缘组件的这些特殊改进是灵活且模块化的，因此适于多种应用。“在德国，万可已经是一家知名公司，但我们也在其他许多国家/地区开展这种系统化的合作，正在一起进行扩展，”Benedikt Schumann说。
虽然Oberzent的水务主管乐于在可预见的未来将旧公司日志储存在档案中，但他们下一步的愿望已经显而易见：“可以想象到，我们将使用Netilion提供的更多数字化服务，”Thomas Pirk说。该团队目前正致力于将另外10个网点集成到Netilion Network Insights中。最后，可随时通过PC和平板电脑查看所有相关数据，无需驱车前往现场即可查看。这减轻了四人团队的负担，现在他们的工作重点是使165km2城市地区的供水能够适应未来的挑战。
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