高通公司进军智能水务项目，全球智能水务市场透视

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日期：2022-09-25

移动通信技术的领头羊高通公司通过其与智能水务项目合作的高通无线覆盖计划，由于之前的成功，智能水务项目正在墨西哥尤卡坦州的Tekax扩展。该项目正在利用物联网（IoT）来监测水质，以阻止可能对人类生活和野生动物产生负面影响的无数疾病。

与高通公司合作的智能水项目正在拯救生命

分析师观点：智能水物项目是物联网如何帮助解决全球问题的绝佳用例，可以挽救生命免受死亡或极端疾病的影响。事实上，根据世界卫生组织的数据，大约有20亿人生活在缺水国家，由于气候变化和人口增长，预计这些国家将承受持续的压力。与受污染的水相关的其他疾病包括霍乱、痢疾、甲型肝炎、伤寒和脊髓灰质炎。似乎这还不够，尽管水质差影响了人类，但也对野生动物产生了负面影响。最近有毒藻类或神经毒素伤害或杀死野生动物的例子包括博茨瓦纳的大象和哥伦比亚河的狗。从本质上讲，受污染的水有可能伤害人类和野生动物，从而影响食物链，宠物和濒危物种。

自2009年以来，智能水项目一直在利用高通技术支持的技术，为尤卡坦州最大城市梅里达市的地方水务部门和社区成员提供准确和实时的数据。尤卡坦半岛唯一的饮用水源位于墨西哥东南部，来自喀斯特含水层系统，由于缺乏强大的卫生排水网络，该系统极易受到污染物的影响，使其非常脆弱。

借助采用高通无线技术的智能物联网传感器，物联网传感器可测量浊度、游离氯、溶解有机碳（DOC）、总有机碳（TOC）、水电导率、温度硝酸盐和 pH 值。该信息被上传到Dime H20系统进行进一步分析，并创建一个水质指数，从而实现出色的质量控制和效率，这意味着人员花费更少的时间收集测量结果。由于与高通公司的合作取得了成功，与高通公司合作的智能水项目正在扩展物联网解决方案，以改善墨西哥尤卡坦州Tekax的水质和管理。

利用网络连接的力量可以改变游戏规则

总而言之，这是一个出色的用例，展示了公司如何利用网络连接的强大功能来监控部署在加固和非加固环境中的传感器，这些传感器有可能挽救生命，提高运营效率等。这确实是一个游戏规则的改变者，也是令人兴奋的事情。

虽然我们仍处于物联网所能做的初期阶段，但随着物联网/OTT世界的融合，许多组织继续创建专门的业务部门来教育、招募和培训合作伙伴。我们期待着看到未来更多美好的事物。

数字化水监测

水传感器越来越小，更轻，更便宜，更智能。

管理水资源一直很重要，但这种监测正变得越来越高科技，也越来越有用。芯片不是在水龙头进行抽查，也不是对水库水位进行粗略的测量，而是可以在源头，无论水储存在何处，水龙头和废水系统中的水量和质量。

随着气候变化和不受控制的人口增长给供水带来压力，每一滴水都很重要。一些新的传感器和网络通过使传感器和网络更便宜而显示出希望。

美国环境保护署（EPA）对美国的饮用水系统设定了90种污染物的限制，包括化学和微生物。该测试必须按计划进行，尽管各州可以制定更严格的规则。

欧洲议会还监测和限制污染物，最近推出了一份观察名单，以监测两种内分泌干扰物质 - β-雌二醇和壬基苯酚 - 它们可能对人体生理和生化过程产生影响。欧盟于2020年修订了饮用水标准，使其废水标准更加严格。

根据Mordor Intelligence的一份报告，在这些法规的刺激下，以及对保护的需求，全球水和废水传感器市场预计将从2021年到2026年以约7.4%的复合年增长率（CAGR）增长。最大的监控系统供应商是ABB有限公司、施耐德电气SE、霍尼韦尔国际公司、艾默生电气公司和欧姆龙公司。在研究期间，北美将占据最大的市场份额，但亚太地区的复合年增长率最高。

“我们看到的主要事情是关于水资源短缺和水质，”LoRa联盟首席执行官兼主席唐娜摩尔说。“在地球上所有的水中，97.2%是盐水，只有2.8%是纯水。问题是我们没有得到更多的纯净水，所以它实际上是关于节水和水质的。

可以感测到
的是电导率，浊度（颗粒中水的浑浊度），pH，盐度，温度，溶解氧，余氯，ORP或氧化还原电位（指示水体是否清洁自身），COD或化学需氧量（表示有机物），氨氮，叶绿素和蓝绿藻。离子探针传感器看起来像白板标记，可以找到氨，硝酸盐和氯化物等。

一些传感器已经存在了很长时间。自20世纪60年代以来，电磁流量计或磁力计一直使用，“自推出以来，没有移动部件，低维护和高可靠性增加了它们的受欢迎程度。多年来，在设计、结构材料或可维护性方面没有太大变化，“ABB写道。

磁力计看起来像一根管子，直列安装在承载流量的管道上，具有发射器和传感器，可在导电液体（水）中感应电压。变送器使用法拉第电磁感应定律将电压转换为测量值。现代版本的传感器具有DSP并连接到可以将数据转发到应用程序端的网络。其他类型的流量计是压差和超声波。

但流量计也有一些新的变化。英飞凌科技公司应用工程高级总监Kim Lee表示：“英飞凌拥有采用毫米波雷达和超声波传感器等非侵入式传感器技术的创新解决方案，可用于测量水流。“毫米波雷达目前也用于工业应用，以测量储罐中流体的表面液位。消费类天线封装雷达传感器提供小型化尺寸，可用于容纳饮用水的小型水箱和容器。最终，英飞凌致力于提供解决方案，以实现更节能、更智能的系统。

Brewer Science将印刷电子设备应用于测量水质的水传感器，专门寻找污染物，如硝酸盐，铅，重金属和有机物含量，以及pH值和离子活性。该公司从制造自己的碳纳米管基油墨开始，然后将其与其柔性电路板和印刷相结合，制造水传感器。

“有些是基于CNT的，但我们也有基于电化学的传感器和我们多年来开发的其他材料，”Brewer Science智能设备和印刷电子研发总监Adam Scotch在最近的一次演讲中说。“但我们现在的重点是尝试使用印刷设备，并利用其小尺寸和低生产成本开始在大面积上分配我们的传感器，以便部署数千个传感器来测量我们的河流，湖泊和溪流，我们的水库的水质，将其集成到我们在市政中心的水处理设施中，以及测量配电系统和工业、商业和住宅建筑的龙头。

图 1：Brewer Science 开发了一种印刷传感器，可检测铅和硝酸盐，可用于实时水监测。

获取数据
趋势是将传感器系统视为一个整体，并提供所有部件，例如传感器、网络和解释数据的应用程序。

“我们的客户真正关心的是数据。他们不在乎传感器是什么样子的。他们不在乎它是如何制作的。他们关心数据是否准确且尽可能实时，“苏格兰人说。目标是构建大型的分布式传感器网络，他们目前正在对其进行测试。该公司为传感器系统开发了固件和软件，包括使用AI和ML的数据分析。“我们已经能够构建一个系统，允许我们连接所有设备并将数据发送到云服务器。在云中进行分析，然后提取数据并将其发送到门户或我们的客户。现在，这是一个完整的系统。

长距离低功耗、广域网（LPWA）网络是有助于降低进入壁垒的低成本方式。LoRa WAN 是一种开放式远程标准，在未经许可的频段（特别是工业、科学和医疗（ISM）频段）上使用 LPWA 网络协议。LoRa联盟看到了很多水质的用例。

“我们有很多项目围绕水计量进行部署，”Actility先进技术开发副总裁，董事会副主席兼技术委员会主席LoRa联盟的Alper Yegin说。“许多AMI（高级计量基础设施）项目现在正通过LoRa WAN成为现实，因为这些仪表通常处于极具挑战性的RF条件下，例如壁橱后面或地下，而LoRa WAN通信技术的高灵敏度提供了可靠的网络，可以将数据带出如此具有挑战性的环境。此外，LoRa WAN的电池消耗非常低，以至于用户能够部署可以在整个生命周期内运行的仪表，即在不更换电池的情况下在10到15年之间。

LoRA WAN正在出现在废水监测中，特别是在工业区。除了监测污水泵站和水质外，LoRA WAN还用于提供洪水预警的系统，农业现场湿度监测以及支付系统，以便在客户不支付账单时关闭水（并在客户支付账单时再次打开）。

然而，传感器广播的数据量和频率确实对能源使用有影响。根据Mordor Intelligence的说法，实时获取数据将是一些水传感器向前发展的推动力，因此无论使用何种网络和设备，都必须适应恒定的数据流。随着新的传感器和网络的日益成熟，实时数据流将在需要时成为现实，并在不需要时节省成本。

智能水务市场概要

全球水和废水传感器市场，预计在预测期间内（2021年~2026年）的年复合成长率（CAGR）约为7.4%。COVID-19大流行的爆发导致全球水设施和废水处理厂采用先进的监控和远程技术。此外，水温和pH值的在线自动监测方法正在几家工厂实施，大大减少了需要废水处理的不同行业的现场人员。

在当前的市场情景中，污水处理厂（WWTP）不断面临挑战，以满足有关污水质量的新限制，以符合严格的环境法规，处理后的水和污泥的可持续再利用以及优化运营成本。
全球各个地区都在实施有关日常用水和废水生产和处理质量的新法规。例如，在欧洲，欧盟指令91/271/EEC，有关城市废水处理的法规变得更加严格，给现有设施带来了技术和经济挑战。
满足这些限制的一个关键要求是实时过程监控和监督技术的可用性，以测量与质量和相关仪表性能相关的关键过程指标。
然后，通过先进的控制方案和全厂范围的优化，实现污水处理厂能力的最大化。因此，过程监测技术是推动现代污水处理厂的关键要素，而污水处理厂反过来又推动了对水传感器的需求。

主要市场趋势

pH电极预计将见证需求增加

标准应用，如铬废水处理和水产养殖，严重依赖于精确的pH和ORP测量，以确保所需的安全标准为市场提供持续的需求。
北美、欧洲和亚太地区等多个地区见证了可持续能源项目和水处理举措的大幅增加。在水处理方面，海水淡化活动在市政当局和工业部门中越来越受欢迎，这为该行业的pH传感器创造了相当大的需求。
在全球范围内，水处理厂的增加和对水资源短缺的担忧正在推动海水淡化行业对pH传感器的需求。水的pH值为控制处理系统和海水淡化系统提供了重要数据。此外，政府对水污染的严格规定预计将对该行业的pH传感器产生巨大需求。

北美有望在市场上占据主导地位

美国是污水处理设备的主要消费国之一。不断增长的水密集型天然气勘探活动加上该国对工业用水再利用的大量需求，预计将在未来几年内促进增长。
GE水处理技术公司（目前以苏伊士州运营）和艺康公司是在该国占据主导地位的一些主要市场参与者。这些公司通过实施各种增长战略，专注于最佳的业务增长。他们正在与区域参与者建立战略合作伙伴关系，并为石油和天然气以及纸浆和造纸等行业的工业废水处理提供技术专业知识。
此外，政府对提高可再生能源生产的关注也有望在预测期内推动对能源和基础设施项目的投资。例如，新不伦瑞克省西南部的圣安德鲁斯镇升级了其污水处理厂，以满足环境标准并改善其居民的生活质量。他们通过安装一个监测和控制系统，最大限度地减少了建筑对环境的影响，该镇选择加深和排列其两个处理池中的一个，并引入曝气和紫外线消毒系统。

竞争环境

由于全球有几家市场供应商，全球水和水传感器市场的竞争格局高度分散。市场增长的特点是持续的产品创新和行业增长。市场参与者将战略合作和合作视为获得最大市场牵引力的关键。

2021年7月 - 巴西一家主要的水和废水处理公司Saneago采用ABB智能驱动器，电机和传感器来提高能源效率，同时提高四个关键泵站的可靠性。巴西戈亚斯州的自来水公司 Saneago 已部署 ABB AbilityT 数字动力总成解决方案，以提高四个关键泵站的能源效率和可靠性。基于状态的远程监测还确保了超过570万人和数千名工业和农业用户的安全饮用水供应。
2021年6月 - 英国和印度科学家共同开发了一种低成本传感器，可以检测废水中导致COVID-19的病毒片段，为卫生官员更好地了解该疾病在更大区域的流行程度铺平了道路。该技术由斯特拉斯克莱德大学和印度理工学院（IIT）孟买分校的研究人员开发，可用于在难以进行大规模人体检测的低收入和中等收入国家广泛监测COVID-19的流行情况。
2021 年 5 月 - Memosens 技术通过将测量值转换为数字信号并将其电感传输到变送器，彻底改变了液体分析，从而确保了测量点的可用性和无故障过程。借助 Memosens 2.0，液体分析现在完全面向未来，并为 IIoT 做好了准备。这项新技术可用于pH/ORP、电导率和溶解氧传感器。它将扩展到完整的液体分析传感器产品组合。
2020年10月 - 东芝美国公司为美国水和废水处理设施推出了新的物联网解决方案包软件应用程序。新的物联网应用程序利用真实世界机器数据的力量，可以对这些设施进行远程监控并提高运营效率。它还将允许水和废水处理操作的现代化和优化，以满足不断增长的生产需求以及更严格的合规性和报告要求。

全球智能水务相关企业股市晴雨表

Middlesex Water（米德尔塞克斯水务公司）：米德尔塞克斯水务公司（Middlesex Water）（纳斯达克股票代码：MSEX）是一家总部位于新泽西州的自来水和废水公用事业公司。经过多年相当不起眼的表现，股价在2016年开始飙升，直到今天仍然表现惊人。

在过去的十年中，MSEX股票已经升值了引人注目的376%。这可能会让投资者认为这家自来水公司有一些特殊的公式，可以带来这些巨大的回报。然而，不幸的是，大部分收益只是来自更高的估值倍数，因此使该股在未来容易受到重大下行的影响。

从该公司的市销率(Price-to-sales ratio，P/S)来看，这可以说是最清楚的。通常，人们可能不会将P / S用于公用事业公司。然而，我发现这很有趣，因为公用事业公司往往受到监管，并从他们的业务中获得稳定的回报和利润率。顶线收入可以很好地判断公用事业公司长期能够获得的收入，因为利润率波动很小。

以米德尔塞克斯（Middlesex Water）为例，经过几十年的2-3倍的市销率(Price-to-sales ratio，P/S)交易之后，这个数字今天突然爆炸式地飙升到了10.5倍：

米德尔塞克斯（Middlesex Water）的市销率(Price-to-sales ratio，P/S)

我发现这很难证明其合理性，因为水的利润率往往有限。公用事业公司将难以提供所有股东价值创造，超出其在增长其顶线业绩方面所能实现的目标。而且，正如图表所示，米德尔塞克斯（Middlesex Water）的估值远远领先于其实际业务增长。

米德尔塞克斯水务公司是一家发展缓慢的水务公司，目前交易的市盈率很高。
该公司的盈利增长更多地来自税收优惠，而不是其基础业务的回升。
我预计米德尔塞克斯水务在未来五年内产生的总回报微乎其微。

在过去十年中，米德尔塞克斯（Middlesex Water）的收入以3.4%的复合增长率增长，如果你根据公司税率的变化进行调整，收益增长也处于同一水平。

米德尔塞克斯（Middlesex Water）还支付1.3%的股息收益率，投资者可以预期未来股息的年度小幅增长。将3%的顶线增长与股息相结合，如果股票的估值保持在今天的水平，我们可以预期总回报率在5%的年化范围内。

然而，还有另外一个问题。该公司的市盈率现已飙升至近40，而过去的平均水平要低得多：在2015年之前，米德尔塞克斯的市盈率往往在20左右。从2016年开始，该公司的市盈率重置为30左右的中位数。现在，它正在推动40。

米德尔塞克斯（Middlesex Water）的市盈率变化

如果我们计算出未来五年的收益将从今年的2.52美元增长到3.00美元，那么与公司过去的业绩一致，这将是可观的增长。然而，如果MSEX股票回到30倍的市盈率，到2027年，该股票的交易价格仅为90美元，与今天的89美元股价相比几乎没有上涨空间。如果米德尔塞克斯（Middlesex Water）指数恢复到20倍的市盈率，就像它在2008-14年的大部分时间里所做的那样，这将使该股在2027年达到60美元，即使包括公司的股息，也将带来相当大的损失。