城市水务集团“智慧水务”发展应用及案例
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2015年12月，习近平总书记在第二届世界互联网大会开幕式上首次正式提出推进“数字中国”建设的倡议，开启了数字中国建设新征程。建设数字中国是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择已成为共识。
中国水务行业从大规模基础设施建设逐渐转向精细化管理，智慧化的需求在水务场景里是愈发明显的。随着智慧水务技术的不断成熟与应用，水务行业将迎来前所未有的发展机遇。为促进我国智慧水务行业发展，我国发布了一系列行业政策。早在2014年，在《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》提出“发展智能水务，构建覆盖供水全过程、保障供水质量安全的智能供排水和污水处理系统”，2017年，在《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》提出“发展智慧水务”。2023年，在《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》提出“推广建设智慧水务管理系统，开展全过程智能调控与优化”。
表 智慧水务相关政策
（一）智慧水务的积极意义
智慧水务是通过新一代信息技术与水务技术的深度融合，充分发掘数据价值和逻辑关系，实现水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精确化、决策智慧化，保障水务设施安全运行，使水务业务运营更高效、管理更科学和服务更优质。
1、提升管理效率
智慧水务通过应用物联网、大数据、云计算等现代信息技术，实现了对水务系统的全面感知、实时监测、智能分析和精准控制。不仅能够显著提升水务管理的效率，减少人工操作，还能实现管理的精细化，确保每一滴水都得到合理利用，降低浪费和损失。
2、保障用水安全
依托各类智能化设备，能够实时监测水质、水量等关键参数，及时发现并处理水质污染、水量异常等问题，有效保障水资源的安全。同时依托智慧水务的技术整合，打破信息孤岛，建立统一的调度平台，可以实现应急资源的集中管理和快速调度，大幅度提高应急预案的制定和执行能力。
3、推进节约环保
传统水务系统的维护往往依赖人工巡查，效率低且容易遗漏问题，智慧水务系统能够及时发现问题，同降低了人工成本和维护费用。同时，通过智能控制供水、排水、污水处理等环节，可以降低能耗和排放，减少对环境的影响。此外，智慧水务引入更多环保、节能的技术和产品，促进水务行业的绿色发展。
（二）智慧水务的发展挑战
1、建设运营难度大
城市水务集团的主营业务集中在水务基础设施的建设、运营与管理上，业务在早期发展过程中，对数字化技术的依赖程度较低，导致城市水务集团对于数字化转型的需求并不迫切，进而使得其数字化基础设施的建设和应用相对滞后。
智慧水务转型涉及系统性变革，不仅仅是硬件的更新换代，更是对传统水务管理方式的全面重构。智慧水务整合物联网、云计算、人工智能等多种前沿技术，这种跨学科的技术融合对水务企业的组织架构、管理能力、技术水平等提出了更高要求。因此，智慧水务建设需要制定总体规划，明确各阶段的目标和实施路径，以实现系统的整合和资源的最优配置。
2、实施效果不确定
智慧化项目的投入与回报周期存在较大的不确定性。智慧水务系统的建设和运营成本较高，需要巨额资金投入来部署硬件、建设数据平台等，资金不仅覆盖了初期的建设开销，比如技术引进、设备采购、软件开发以及系统集成等关键环节，还包含了后续长期的运营维护、技术迭代升级以及人员培训与技能提升等持续性费用。对于正处于转型升级的关键节点上的水务企业而言，这种资金需求的压力尤为显著。
但是，这些巨额投入能否为水务企业带来实际的经济效益，难以预见。水务智慧化所带来的成效，并不总是能立即反映在企业的营业收入和利润增长上。如何在确保智慧化转型顺利推进的同时，有效管理现金流并维持良好的财务状况，成为了水务企业亟待解决的重要课题。因此，水务企业需要建立更为科学的评估机制，以降低不确定性，确保资源的有效利用。
3、配套人才短缺
水务智慧化转型的成功实施高度依赖于多元化的专业人才队伍，这涵盖了大数据分析师、人工智能专家、机器学习工程师、数据安全专家等研发领域的专业人才，同时也需要能够熟练运用数字工具以提高工作效率的应用型人才，以及具备前瞻性的智慧化战略思维的管理人才。此外，随着水务企业多业务板块的融合发展趋势，对跨领域、复合型人才的需求日益增长，这类人才能够跨越不同专业领域，促进技术与业务的深度融合。
然而，水务企业往往面临着专业化数字人才匮乏的问题。一些负责数字化或信息化工作的员工，不得不身兼数职，既要负责系统运维管理，又要兼顾硬件服务器的管理，甚至还需承担数字化规划与实施的重任，以及指导业务部门进行数字化转型。更为棘手的是，受到岗位编制限制、薪酬水平竞争力不足等因素的影响，水务企业在“引育留用”关键人才方面面临着一定挑战。
4、智慧产品匹配不足
尽管当前市场上存在众多先进的智慧化、数字化解决方案，但能够精准对接城市水务集团独特需求、高度适配其复杂业务场景的产品却相对稀缺。城市水务集团在数字化转型过程中面临着诸多挑战，如业务多样性导致的定制化需求、项目周期长且资金规模庞大、管理层次多且复杂等，而市场上的许多产品往往更注重通用性，难以完全贴合具体业务流程和管理要求，这往往需要城市水务集团与多个供应商进行对接和协调。
此外，城市水务集团在数字化转型中还特别强调数据的集成性、安全性和价值挖掘能力。这要求数字化产品不仅要具备全面采集、整合与分析数据的能力，还要确保数据在传输、存储和使用过程中的安全性，以及能够深入挖掘数据价值，为企业的战略决策提供有力支持。
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智慧水务系统的关键技术包括物联网技术、大数据分析技术、云计算技术、人工智能技术、BIM技术、GIS地理信息技术、VR技术、3D打印技术等。这些先进技术的发展与应用，为水务智慧化发展带来了前所未有的发展动力与变革动力。
表 智慧水务关键技术
智慧化应用贯穿水务行业的全产业链，包括智慧供水、智慧污水处理、智慧排水防涝、智慧流域治理、智慧综合管理、智慧节水等。
图 智慧水务系统
中国智慧水务行业的企业主要分为三个类型，一类是仪器仪表和自动供水设备等水务信息化硬件产品、设备生产商，如新天科技、威派格等。第二类是以自主研发水务信息系统软件为核心产品的专业领域软件企业，如和达科技、三高股份、易维信息等。第三类是布局智慧水务业务的大型IT公司，如华为、腾讯、阿里等，这些公司有云平台和大数据分析等基础技术的优势。另外，大型水务集团组建智慧水务科技公司，自主开发智慧水务管理平台。比如，南京水务集团以原信息管理中心为基础，正式注册成立南京智慧水务科技有限公司，全面打造覆盖供排水领域的全链条数字孪生智慧水务体系，加快开发智慧水务一体化解决方案云平台。
表 智慧水务行业参与者
（一）智慧供水
传统供水系统面临漏损严重和水质难以实时监控的问题，导致供水效率低下和居民用水安全隐患。另外，由于城市用水需求波动较大，不同时间段和季节的用水量变化显著，供水系统需应对高峰期与低谷期的巨大差异。如何及时发现和修复漏损点，保障水质的稳定和安全，以及如何科学合理地调度供水资源，确保在需求变化时保持供水的持续性和稳定性如何，是供水管理亟需解决的难题。供水智慧化能有效解决以上挑战。
智慧供水是指利用先进的信息技术与水务技术相结合，对城市供水网络的实时监控、智能调度和精细管理，其核心目标是提升供水效率，控制管网漏损率，确保水质安全和资源高效利用，降低运营成本等，实现对供水系统的全面优化。
表 智慧供水典型案例
武汉市水务集团
武汉金口水厂智慧水务
武汉市水务集团——武汉城投水务集团在金口水厂实施智慧水务升级改造工程，金口水厂成为武汉市首座智慧水厂。该项目是以新一代信息技术为手段，在武汉城投水务集团的大框架下充分利用信息资源开发，金口水厂智慧管控平台在线监测应用系统、智能控制应用系统、智慧决策应用系统、数字化管理系统四大系统，共24个子模块、近120个功能，围绕全面感知、数据挖掘、预警预测、智能控制、智慧决策的总体建设目标，形成安全优质、智慧高效、节能生态的智慧化水厂。
据统计，通过平台管理，金口水厂的日常业务管理效率提高了50%，事件及运维处置效率提升30%左右。通过全厂核心工艺单元智能控制，降低取水送水电耗5%左右，降低聚合氯化铝（PAC）及次氯酸钠药耗10%左右。
图 武汉金口水厂智慧管控平台
（注：根据网络资料整理）
（二）智慧污水处理
传统的污水处理方式已经难以满足日益增长的水质改善需求，传统污水处理面临一系列挑战，比如人工巡检可能造成的疏忽、手动数据录入可能出现的错误、通过设备表象无法测量的内在参数可能引起的隐患、因点多面广而无法实现人员全区域覆盖、出现异常而的后知后觉等一系列问题。污水处理智慧化为污水厂的升级改造提供了新的思路与方向。
智慧污水处理是指利用先进的信息技术与污水处理技术相结合，对污水处理厂的运营和管理进行智能化控制、数据检测与分析，旨在提高污水处理的效率和水质，实现污水处理稳定、安全运行，促进环境保护和资源节约。
表 智慧污水处理典型案例
北控水务集团
余杭污水处理厂四期智慧化系统
2018年2月，北控水务集团中标“余杭塘河流域水环境综合治理项目”，包含四个子项：余杭污水处理厂四期工程、余杭塘河南片水系综合整治工程、余杭塘河河道整治工程、余杭区凤凰山休闲公园景观工程。其中，余杭污水处理厂四期是一座全地埋双层加盖式污水处理厂，采用“地下建厂+地上公园”的建设模式；处理规模15万立方米/日，核心处理工艺为A²O+MBR。
余杭污水处理厂四期借力集团研发的“BECloud”管理信息智慧云平台、“精确控制系统”、硬件基础平台实现了自有方案、自主实施、自有系统、云化部署的余杭智慧化水厂。其中精确曝气系统采用“仿真+模型+前馈+反馈+大数据”的设计思路，依据进出水水质、水量变化和云端模型，动态调整鼓风机曝气量和阀门开度。技术特点：按需供气，鼓风曝气，联动调节，节约能耗。精确加药系统采用“仿真+模型+前馈+反馈+大数据”的设计思路，依据进出水水质、水量变化、生物池正磷酸盐仪表、云端模型，动态调整加药泵频率。技术特点：水质联动，动态调频，按需加药，节约药耗。
（注：根据网络资料整理）
（三）智慧排水防涝
排水管网是维系市民生活质量和城市安全的重要基础设施。然而，随着城市化进程的加速和极端天气事件的频发，传统的排水管理方式正暴露出越来越多的问题，数据分散、信息不全、应急响应滞后等，这些问题不仅影响了排水系统的效率，更威胁着城市的安全。面对这些挑战，排水管网的智慧化管理已成为现代城市管理的必然趋势。
智慧排水是指利用先进技术，对城市排水系统进行全过程监测、控制、运行、维护和管理，目的是优化水资源的利用，保障城市排水设施的安全、经济、有效运行。
表 智慧排水防涝典型案例
成都环境投资集团
成都市汛期城市韧性安全智慧管理系统
成都市汛期城市韧性安全智慧管理系统主要覆盖城市管网、入河排口、下穿隧道等场景。项目辐射成都市5+2区域9000多公里排水管网，1100余个入河排口、110座下穿隧道，整体服务面积超过1100平方公里，服务人口超过900余万人。
本项目以智慧排水综合管控平台为顶层框架，应用管网智能感知软硬一体解决方案、入河排污口监控及智能监测溯源系统、下穿隧道积水监测及应急处置系统以及基于大模型技术的管网运维智能助手等数字化产品，以“智慧监控+智慧管理+智慧决策”形式构建“三位一体”智慧化体系，实现城市排水系统全方位监控和全局化调度管理，推动城市排水管理向智能化、精细化方向迈进。（注：根据网络资料整理）
（四）智慧流域治理
我国对水环境的保护由单纯的水体化学污染指标控制逐步转变为水环境、水生态、水资源、水安全的统筹治理。大数据、物联网和人工智能等新兴信息技术的快速发展，为水环境监测的进一步提升带来了巨大的机遇，推动该领域朝着数字化和智慧化方向迈进。
智慧流域治理是指利用先进技术构建全方位、多层次的水环境监测体系，及时发现和评估水资源质量的变化，通过水环境数据的分析和预测能力，为流域精准治理和科学决策提供有力支撑。
表 智慧流域治理典型案例
深圳市深水水务
观澜河智慧流域管控系统
深圳市观澜河流域中心大力探索新一代信息技术与传统水务行业的深度融合，联合观澜河管养单位深圳市深水水务咨询有限公司及技术支持方联合研发建设出基于新一代互联网、云计算、大数据、物联网、5G等现代化技术的观澜河智慧流域管控系统。形成流域要素全面采集、数据信息全面融合、管理行为全面智能的流域管理体系。实现了从全景展示、态势感知、预警预测、智能决策到联动指挥的一体化管理模式。
观澜河管控系统的平台架构上下联动，上层设计规划先行、对标一流水准；下层应用紧贴一线基层业务，丰富应用场景，深化应用深度。以完善“标准化为纲、数据流为轴、强化总体设计、积极探索新技术应用”促进系统建设规范化、信息资源共享化、业务应用系统化、综合决策智慧化建设。在观澜河管控系统中，基于流域管理业务需求，构建了流域管理“一张图”、全域感知“一张网”、工单闭环“一体系”、数据监管“一条链”的“四个一”管理新模式。
图 观澜河智慧流域管控系统
（注：根据网络资料整理）
（五）智慧综合管理
城市水务企业的部分业务数据仍存在线下统计，业务系统无法全面覆盖生产经营所有环节，各业务系统的数据无法建立有效联系，致数据的准确性和实时性受到影响，成本高昂，而且效率相对较低。这些弊端随着科技的发展和管理理念的更新，可以通过引入智慧水务系统进行改进。
智慧水务综合管理是新进信息技术为支撑，将供水、排水、污水处理以及水资源监测、水务服务等各个水务环节的数据进行全面采集、整合、分析，并在此基础上实现水务业务的智能化管理、科学决策以及优质服务，打破了传统水务管理中各部门之间的信息孤岛，构建起互联互通、协同作业的水务管理生态。
表 智慧综合管理典型案例
青岛水务集团
全域数据资产管理体系及大数据中心
青岛水务集团建设了全域数据资产管理体系及大数据中心，初步实现集团、二级公司、三级厂站等多层级、多板块、全链路共25个厂站，15个业务系统的数据汇聚、治理与共享，并形成1套集团统一数据治理体系及数据资产长效管理、使用、维护、更新机制，推动跨业务、跨部门、跨层级、跨系统的数据共通、资源共享、高效协同。
通过数据治理成果，实现青岛水务集团层面统一监管指挥，为集团级管控、决策提供全面数据支撑，并建设7项数据智能应用，包括用水量预测、生产异常智能预警、厂网一体化调度试点等，推动业务数字化、生产智能化、管理协同化、服务主动化、决策科学化。
图 青岛水务集团大数据中心
（注：根据网络资料整理）
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