智慧水務(wù)視角下水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)與實(shí)踐
黨的十九大報(bào)告明確提出“全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”的宏偉目標(biāo)。水務(wù)行業(yè)作為支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化健康有序發(fā)展的重要行業(yè)，對(duì)標(biāo)新時(shí)代新要求，全面進(jìn)入從“粗放式發(fā)展”到“高質(zhì)量發(fā)展”，從“傳統(tǒng)模式驅(qū)動(dòng)”到“創(chuàng)新模式驅(qū)動(dòng)”的變革期。根據(jù)《城鎮(zhèn)水務(wù)2035年行業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》發(fā)展目標(biāo)，“到2035年，基本建成安全、便民、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)、智慧的現(xiàn)代化城鎮(zhèn)水務(wù)體系”。從人民群眾對(duì)美好生活的向往出發(fā)，立足韌性城市保障需求和水務(wù)業(yè)務(wù)管理能力，水務(wù)行業(yè)未來(lái)將在飲用水安全保障、“廠(chǎng)網(wǎng)河湖”水環(huán)境治理、城鎮(zhèn)排水防澇、資源節(jié)約綠色循環(huán)、水務(wù)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化五大業(yè)務(wù)領(lǐng)域集中發(fā)力。而其中新型信息技術(shù)賦能下的水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是支撐傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)突破短板、高質(zhì)量發(fā)展的必然路徑與核心要?jiǎng)?wù)。
“數(shù)字中國(guó)”建設(shè)是大勢(shì)所趨，國(guó)家“十四五”規(guī)劃對(duì)數(shù)字化和水務(wù)行業(yè)新發(fā)展提出了明確要求，水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。一方面，數(shù)字水務(wù)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成，是提升公共服務(wù)、社會(huì)治理等數(shù)字化、智能化水平的基礎(chǔ)板塊。在“生態(tài)文明”新發(fā)展理念、“碳中和”遠(yuǎn)景目標(biāo)的指導(dǎo)下，城鎮(zhèn)供水、排水、水環(huán)境等涉水事務(wù)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)與服務(wù)綜合能力亟待提升。另一方面，水務(wù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍處于初級(jí)階段，與燃?xì)?、電力等其他公用事業(yè)行業(yè)相比，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的能力比較薄弱。需要加快構(gòu)建水務(wù)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)鏈，打通“水安全、水資源、水生態(tài)、水景觀(guān)、水環(huán)境、水管理、水經(jīng)濟(jì)”經(jīng)濟(jì)社會(huì)循環(huán)，助力水務(wù)行業(yè)運(yùn)營(yíng)、管理、服務(wù)模式的數(shù)字化升級(jí)與創(chuàng)新。
在此大背景下，準(zhǔn)確剖析智慧水務(wù)發(fā)展中水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，正確運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，使之與水務(wù)企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和經(jīng)營(yíng)模式相融合，及時(shí)總結(jié)智慧水務(wù)建設(shè)路徑與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是未來(lái)打造水務(wù)行業(yè)新格局下數(shù)字水務(wù)體系的重要基礎(chǔ)和必要條件。
01.水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
“十四五”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、數(shù)字政策、數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字技術(shù)改革與創(chuàng)新下的水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。
1.1 水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇
?。?）產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)，新型水務(wù)產(chǎn)業(yè)格局拓展水務(wù)發(fā)展增值空間?！笆奈濉逼陂g，水務(wù)產(chǎn)業(yè)聚焦生態(tài)文明建設(shè)及環(huán)境治理，由“高能耗”和“粗放式”向“低碳”、“綠色”和“可持續(xù)”方向轉(zhuǎn)變。水務(wù)業(yè)務(wù)范疇也逐步向上游“節(jié)約水資源”和下游“環(huán)境污染治理”延伸，形成城市水務(wù)治理的一盤(pán)棋。大中型水務(wù)企業(yè)紛紛提升產(chǎn)業(yè)集中度和專(zhuān)業(yè)度，加快涉水事業(yè)一體化和水環(huán)境治理一體化發(fā)展布局。部分小微企業(yè)則注重深耕水務(wù)細(xì)分領(lǐng)域，謀求局部的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先。市場(chǎng)化改革趨勢(shì)下，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的智慧水務(wù)建設(shè)開(kāi)發(fā)商也開(kāi)始發(fā)揮集聚效應(yīng)，通過(guò)并購(gòu)融資等方式，匯聚產(chǎn)業(yè)鏈中優(yōu)勢(shì)資源，加快水務(wù)行業(yè)軟硬件平臺(tái)、設(shè)備制造、解決方案的研發(fā)與推廣。智慧水務(wù)作為水務(wù)行業(yè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，吸引了各行各業(yè)具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的外部企業(yè)進(jìn)入水務(wù)行業(yè)，帶來(lái)了理念、技術(shù)、資金和人才優(yōu)勢(shì)，也推動(dòng)了水務(wù)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。整個(gè)水務(wù)行業(yè)呈現(xiàn)一片欣欣向榮發(fā)展之勢(shì)，水務(wù)企業(yè)由過(guò)去的碎片式、粗放式、封閉式發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)向規(guī)?；?、精細(xì)化、生態(tài)化發(fā)展。數(shù)字水務(wù)助推水務(wù)企業(yè)在規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理、技術(shù)研發(fā)等多個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)創(chuàng)新突破，在發(fā)展中掌控制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)。
?。?）政策激勵(lì)，數(shù)字水務(wù)迎來(lái)良好的外部發(fā)展環(huán)境。近年來(lái)，國(guó)家、地方、行業(yè)各個(gè)層面出臺(tái)系列政策，為水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)有力支撐，營(yíng)造了良好的發(fā)展空間。一是國(guó)家政策為水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型在頂層愿景、目標(biāo)和發(fā)展戰(zhàn)略指引方向。黨的十九大明確要加快推進(jìn)信息化，建設(shè)“數(shù)字中國(guó)”、“智慧社會(huì)”。國(guó)務(wù)院國(guó)資委辦公廳在《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》中要求“推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展”。國(guó)家“十四五”規(guī)劃提出“加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國(guó)”。二是地方政策有力支持水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑與實(shí)踐。各地政府相繼出臺(tái)“數(shù)字政府”“智慧城市”“智慧國(guó)企”“智慧水務(wù)”等具體措施，加快產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。三是水務(wù)行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)政策加快提升企業(yè)數(shù)字化能力。2021年中國(guó)水協(xié)發(fā)布《城鎮(zhèn)水務(wù)2035年行業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，提出智慧水務(wù)發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)、實(shí)施路徑與方法。
（3）市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)為水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入長(zhǎng)效動(dòng)力。數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書(shū)》顯示：中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模已由2005年的2.6萬(wàn)億元，擴(kuò)張到2020年的39.2萬(wàn)億元（見(jiàn)表1），數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重已提升到38.6%。國(guó)家《十四五規(guī)劃》在“十四五時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展主要指標(biāo)”中提出：預(yù)期“數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重由2020年的7.8%增長(zhǎng)至2025年的10%”，智慧水務(wù)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2014年65.6億元人民幣上升至2023年251億元人民幣，其中蘊(yùn)藏著巨大的數(shù)字化紅利。
表1 中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模
1.2 傳統(tǒng)水務(wù)面臨的問(wèn)題與數(shù)字化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)
抓住機(jī)遇的前提是直面問(wèn)題與挑戰(zhàn)。一方面，2019年新冠疫情爆發(fā)更加凸顯了傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)內(nèi)部信息化基礎(chǔ)薄弱、運(yùn)營(yíng)管理粗放、勞動(dòng)密集、資源利用率偏低、預(yù)防性保障能力不足等問(wèn)題；另一方面，廠(chǎng)站無(wú)人/少人值守、全業(yè)務(wù)線(xiàn)上服務(wù)、優(yōu)質(zhì)飲用水保障、城市內(nèi)澇防治、污水零直排和“廠(chǎng)網(wǎng)河湖”一體化管控等管理升級(jí)，也加速推動(dòng)水務(wù)企業(yè)迎接水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。
（1）直擊問(wèn)題，立足水務(wù)短板，推進(jìn)數(shù)字水務(wù)建設(shè)。城市水務(wù)系統(tǒng)復(fù)雜、流程長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多，實(shí)現(xiàn)行業(yè)整體數(shù)字化和各環(huán)節(jié)數(shù)字化具有一定難度，特別是以下問(wèn)題也一定程度制約水務(wù)數(shù)字化進(jìn)程：
一是部分水務(wù)企業(yè)缺乏頂層規(guī)劃，發(fā)展方向和路徑不明，導(dǎo)致系統(tǒng)建設(shè)偏離企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，造成應(yīng)用系統(tǒng)相對(duì)分散，各自為政，制約企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型效率。
二是傳統(tǒng)水務(wù)運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)和操作流程管理仍顯粗放，數(shù)字化應(yīng)用能力不足。水務(wù)領(lǐng)域工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)普遍薄弱，廠(chǎng)站網(wǎng)生產(chǎn)效能偏低；供排水管理標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化程度不足，公共保障能力、運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能降耗水平偏低；水務(wù)企業(yè)人、財(cái)、物、事管理系統(tǒng)有待優(yōu)化，管理效率偏低。
三是大部分水務(wù)企業(yè)仍處于信息化初級(jí)階段，數(shù)字技術(shù)賦能業(yè)務(wù)的水平偏低。水務(wù)行業(yè)在新一代ICT技術(shù)運(yùn)用、數(shù)字資源挖掘、智慧化管理等方面任重而道遠(yuǎn)。
四是水務(wù)行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈和新消費(fèi)鏈尚未打通，水務(wù)數(shù)字化價(jià)值變現(xiàn)速度與產(chǎn)業(yè)布局拓展緩慢。特別是在構(gòu)建設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)運(yùn)營(yíng)、服務(wù)咨詢(xún)、涉水產(chǎn)品生產(chǎn)銷(xiāo)售等水務(wù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以及水務(wù)新服務(wù)等領(lǐng)域仍在起步階段。
（2）直面挑戰(zhàn)，立足智慧水務(wù)建設(shè)難點(diǎn)，有效保障水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。水務(wù)企業(yè)在智慧水務(wù)發(fā)展方面盡管取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，如生產(chǎn)更加精益、管理愈發(fā)高效、服務(wù)趨向便捷、決策逐漸智能，但在水務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路上還面臨行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)型方向、業(yè)務(wù)與信息融合、長(zhǎng)效發(fā)展保障等諸多挑戰(zhàn)。
一是水務(wù)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的挑戰(zhàn)。智慧水務(wù)帶來(lái)了水務(wù)行業(yè)的變革，但在運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新、認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新等方面也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)供排水運(yùn)營(yíng)模式重構(gòu)難度較大，業(yè)務(wù)與數(shù)字化流程尚未形成合力，數(shù)字化轉(zhuǎn)型倒逼業(yè)務(wù)架構(gòu)重構(gòu)，運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新提升任重道遠(yuǎn)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型將破除業(yè)務(wù)壁壘、機(jī)構(gòu)壁壘，帶來(lái)全流程、全鏈條和全業(yè)態(tài)的水務(wù)數(shù)字化發(fā)展統(tǒng)一認(rèn)知挑戰(zhàn)；先進(jìn)管理理念、給排水工藝技術(shù)與新一代信息化技術(shù)的融合度不足，未形成多源化、多維度技術(shù)支撐體系，技術(shù)創(chuàng)新已迫在眉睫。
二是水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向的挑戰(zhàn)。水務(wù)數(shù)字化逐步朝著全面感知、智能控制、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智慧決策的方向發(fā)展。全面感知需要行業(yè)內(nèi)不斷擴(kuò)大廠(chǎng)站、管網(wǎng)動(dòng)態(tài)感知范圍，提升供排水全流程和水環(huán)境監(jiān)管智能感知能力。智能控制發(fā)展離不開(kāi)廠(chǎng)站設(shè)備和工藝自動(dòng)化水平的提升。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)則需要行業(yè)不斷加大數(shù)據(jù)收集、管理、應(yīng)用的投入和力度，逐步形成用數(shù)據(jù)分析、用數(shù)據(jù)診斷、用數(shù)據(jù)決策的數(shù)據(jù)生態(tài)。智慧決策是水務(wù)數(shù)字化發(fā)展的高級(jí)階段，需不斷探索數(shù)據(jù)、模型以及AI算法等在運(yùn)行調(diào)度、節(jié)能降耗、應(yīng)急處置等方面的深度應(yīng)用。
三是水務(wù)業(yè)務(wù)與信息技術(shù)融合的挑戰(zhàn)。信息技術(shù)應(yīng)用尚不深入、業(yè)務(wù)與信息管理模式不夠成熟、復(fù)合型人才的缺乏都會(huì)阻礙業(yè)務(wù)與信息技術(shù)的深度融合。
四是水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型長(zhǎng)效發(fā)展保障的挑戰(zhàn)。水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不可能一蹴而就，在轉(zhuǎn)型過(guò)程中，會(huì)面臨人才、資金、機(jī)制、組織、生態(tài)鏈等各方面的挑戰(zhàn)。人才與資金的匱乏，數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作難以為繼；沒(méi)有合理的機(jī)制保證，轉(zhuǎn)型工作的有效推進(jìn)會(huì)受到阻礙；組織保障更是資源協(xié)調(diào)與配合能否達(dá)到最優(yōu)解的核心；生態(tài)鏈的發(fā)展則是企業(yè)內(nèi)部資源與外部資源打通鏈接，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同，水務(wù)行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要保障。
0 2.水務(wù)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐
水務(wù)企業(yè)普遍開(kāi)啟數(shù)字水務(wù)變革之旅。2019年，國(guó)際水協(xié)會(huì)（International Water Association，IWA)發(fā)布了數(shù)字水務(wù)白皮書(shū)報(bào)告《Digital Water: Industry leaders chart the transformation journey》，報(bào)告指出，許多受訪(fǎng)公司已開(kāi)始數(shù)字水務(wù)變革，早期發(fā)展的水務(wù)公司重點(diǎn)在于部署軟件平臺(tái)、新型傳感器與智能水表，數(shù)字化程度高的公司逐步應(yīng)用VR、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，制定智能化方案，而如葡萄牙AGSWater等先進(jìn)公司則已開(kāi)始對(duì)外部水務(wù)企業(yè)提供服務(wù)和支持。中國(guó)在過(guò)去的二十多年以來(lái)在水務(wù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，成績(jī)顯著，2020年7月2日，Global Water Intelligence (GWI) 國(guó)際水務(wù)智庫(kù)根據(jù)十項(xiàng)維度進(jìn)行綜合分析，從全球角度縱觀(guān)水務(wù)領(lǐng)域，給出了一份全球水務(wù)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力排名，中國(guó)名列第13名，在過(guò)去十年中，行業(yè)績(jī)效提高程度處于領(lǐng)先地位，被評(píng)價(jià)為十年的飛速轉(zhuǎn)型。
2.1 國(guó)外典型數(shù)字水務(wù)案例
在國(guó)外，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其重視水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，力求結(jié)合數(shù)字優(yōu)化技術(shù)、水務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水務(wù)精細(xì)化管理。
蘇伊士集團(tuán)通過(guò)與OPTIMATICSTM公司合作，引進(jìn)整合OPTIMIZERTM數(shù)字技術(shù)，擴(kuò)展其數(shù)字化解決方案，為用戶(hù)提供貫穿于管網(wǎng)設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)全生命周期的水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化服務(wù)，搶占水務(wù)創(chuàng)新數(shù)字解決方案制高點(diǎn)。借助OPTIMIZERTM解決方案，水務(wù)項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)施投資得到大幅節(jié)約，客戶(hù)需求被進(jìn)一步滿(mǎn)足。
日本東京都自來(lái)水踐行“確保供水穩(wěn)定”“提升地震發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)措施”以及“可生飲和口感好的自來(lái)水”三大供水指導(dǎo)思想，在東京供水長(zhǎng)期戰(zhàn)略構(gòu)想（2020年）中，計(jì)劃建設(shè)涵蓋供水監(jiān)控、能源優(yōu)化、應(yīng)急供水、水質(zhì)管理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的水務(wù)數(shù)字化系統(tǒng)，確保東京都自來(lái)水制訂的18項(xiàng)具體任務(wù)和15個(gè)考核指標(biāo)能得到有效落實(shí)。
新加坡在《數(shù)字水務(wù)——新加坡經(jīng)驗(yàn)分享》一書(shū)中介紹了對(duì)未來(lái)水管理數(shù)字化的愿景，分享了其轉(zhuǎn)型之路。新加坡數(shù)字化轉(zhuǎn)型最終目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)單一的高效水系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，用水監(jiān)測(cè)、污廢水收集和處理、飲用水生產(chǎn)及輸配的所有過(guò)程都能在系統(tǒng)級(jí)別上得到優(yōu)化，而不是“各走各路”。
2.2 國(guó)內(nèi)水務(wù)數(shù)字化案例
2.2.1 北控水務(wù)“全業(yè)務(wù)一體化”云平臺(tái)
北控水務(wù)是目前中國(guó)規(guī)模最大的水務(wù)公司，通過(guò)建立“全業(yè)務(wù)一體化”的BECloud智慧云平臺(tái)（見(jiàn)圖1），實(shí)現(xiàn)北控各個(gè)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理的“云化”部署和推廣，有效加強(qiáng)了北控水務(wù)對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)一管控和標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升運(yùn)營(yíng)能力，同時(shí)也讓智慧水務(wù)云平臺(tái)成為對(duì)外推廣北控運(yùn)營(yíng)模式的有力工具。
圖1 北控水務(wù)“全業(yè)務(wù)一體化”云平臺(tái)
圖2 福州水務(wù)集團(tuán)數(shù)字水務(wù)
2.2.2 重慶水務(wù)集團(tuán)大數(shù)據(jù)探索重慶水務(wù)集團(tuán)是一家具有完整產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)有控股的專(zhuān)業(yè)水務(wù)上市公司。近年來(lái)，重慶水務(wù)集團(tuán)重視智慧水務(wù)建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，2019年投入3 800多萬(wàn)與阿里巴巴集團(tuán)合作，共同打造智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)中心，并計(jì)劃在智能客服、智能調(diào)度、決策輔助和故障診斷等場(chǎng)景中投入應(yīng)用。
2.2.3 福州水務(wù)“1·3·6·8”數(shù)字水務(wù)戰(zhàn)略
作為全國(guó)首批啟動(dòng)數(shù)字水務(wù)總體規(guī)劃的水務(wù)企業(yè)，福州水務(wù)的數(shù)字水務(wù)建設(shè)圍繞“1·3·6·8”戰(zhàn)略，“畫(huà)”好3年（2019—2021）的數(shù)字水務(wù)建設(shè)藍(lán)圖（見(jiàn)圖2）。福州水務(wù)的數(shù)字水務(wù)建設(shè)聚焦高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)，重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目包括大數(shù)據(jù)中心、綜合調(diào)度、水力模型、“互聯(lián)網(wǎng)+”客服等，以提高生產(chǎn)管理水平，提升客戶(hù)服務(wù)品質(zhì)。
2.2.4 深圳水務(wù)集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐
深水集團(tuán)以“建設(shè)最受信賴(lài)的環(huán)境水務(wù)綜合服務(wù)商”為目標(biāo)，打造深水品牌的水務(wù)數(shù)字化體系，致力成為國(guó)內(nèi)水務(wù)數(shù)字化領(lǐng)跑者。近幾年圍繞集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略，聚焦水安全運(yùn)行、水質(zhì)量提升和水環(huán)境改善，構(gòu)建集團(tuán)化數(shù)字運(yùn)營(yíng)管理基礎(chǔ)，融合智能核心技術(shù)，驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)流程、運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新，賦能環(huán)境水務(wù)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，構(gòu)建智慧化水務(wù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)高質(zhì)量發(fā)展。
?。?）自來(lái)水直飲供水全流程數(shù)字化管控。2018年底，深圳市鹽田直飲水示范工程建成，鹽田區(qū)率先成為中國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)自來(lái)水直飲的行政區(qū)域，開(kāi)創(chuàng)了自來(lái)水直飲的先河。在鹽田直飲示范工程上，深水集團(tuán)通過(guò)智慧化手段，構(gòu)建了鹽田直飲數(shù)字化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從“源頭到龍頭”水質(zhì)安全監(jiān)管一張圖管理，實(shí)現(xiàn)了自來(lái)水直飲全流程數(shù)字化管控（見(jiàn)圖3）。
圖3 自來(lái)水直飲全流程數(shù)字化管控
得益于鹽田直飲數(shù)字化管控系統(tǒng)的支撐，鹽田區(qū)第三方客戶(hù)滿(mǎn)意度調(diào)查中供水水質(zhì)、供水信息和供水服務(wù)三項(xiàng)滿(mǎn)意率顯著提升（92.4%），排名全市第一。?。?）數(shù)字化工廠(chǎng)。針對(duì)傳統(tǒng)廠(chǎng)站自動(dòng)控制精度不高、生產(chǎn)管理落后等問(wèn)題，深水集團(tuán)通過(guò)對(duì)光明水廠(chǎng)和洪湖水質(zhì)凈化廠(chǎng)進(jìn)行數(shù)字化改造，讓水廠(chǎng)的運(yùn)行變得更加安全、高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約。
水廠(chǎng)傳統(tǒng)堿鋁投加控制影響因素多、滯后性明顯，在光明水廠(chǎng)，采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法建立數(shù)學(xué)模型，精準(zhǔn)控制堿鋁投加量（見(jiàn)圖4）。通過(guò)在水廠(chǎng)引入工藝智能算法實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)精細(xì)化控制，使之初步具備自學(xué)習(xí)能力，水處理單元適應(yīng)性變得更強(qiáng)，使生產(chǎn)更加安全可靠，并顯著降低水廠(chǎng)生產(chǎn)藥耗。
圖4 人工智能在光明水廠(chǎng)的應(yīng)用
在洪湖水質(zhì)凈化廠(chǎng)，立足于傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制及監(jiān)控體系，運(yùn)用多種人工智能算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立涵蓋有機(jī)負(fù)荷降解、生物脫氮等環(huán)節(jié)的完整污水處理智能工藝大腦，從而實(shí)現(xiàn)了高可靠、高穩(wěn)定、高精度的工藝優(yōu)化調(diào)控，在保障出廠(chǎng)水質(zhì)實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)的同時(shí)節(jié)能降耗10%以上（見(jiàn)圖5）。
圖5 人工智能算法在洪湖水質(zhì)凈化廠(chǎng)的應(yīng)用
?。?）深圳河流域廠(chǎng)網(wǎng)河全要素?cái)?shù)字化治河模式。深圳河在過(guò)去由于接納了大量的生活、生產(chǎn)污廢水，河流污染嚴(yán)重，水體黑臭，存在著流域治理時(shí)空跨越大、涉水設(shè)施管控要素多、聯(lián)合調(diào)控邏輯關(guān)系復(fù)雜等治理難點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，深水集團(tuán)創(chuàng)新提出廠(chǎng)網(wǎng)河一體化全要素治河模式，通過(guò)源頭管控、過(guò)程監(jiān)控、結(jié)果可控的方式來(lái)治理深圳河，建設(shè)深圳河流域“廠(chǎng)網(wǎng)河”全要素一體化管控系統(tǒng)，輔助實(shí)現(xiàn)河口斷面的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。廠(chǎng)網(wǎng)河全要素治理模式通過(guò)四個(gè)“一”實(shí)現(xiàn)了“廠(chǎng)網(wǎng)河”全要素一體化管控，即：一張網(wǎng)構(gòu)建流域治理要素邏輯，一張圖監(jiān)管涉水全要素?cái)?shù)據(jù)信息，一中樞診斷排水系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題，一閉環(huán)調(diào)度指揮異常事件。
深圳河流域“廠(chǎng)網(wǎng)河”全要素一體化管控系統(tǒng)有效識(shí)別出排水系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，提供了智慧調(diào)度的決策支持，有力保障了河道治理工作的順利實(shí)施，目前深圳河水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了地表水V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。
0 3.水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
未來(lái)水務(wù)行業(yè)應(yīng)順時(shí)代發(fā)展，科學(xué)應(yīng)變、迎接挑戰(zhàn)，把握機(jī)遇，推動(dòng)數(shù)字水務(wù)發(fā)展。數(shù)字水務(wù)發(fā)展重點(diǎn)在以下方面發(fā)力：
一是推動(dòng)水務(wù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成完整的數(shù)字水務(wù)價(jià)值鏈、生態(tài)鏈。水務(wù)行業(yè)在加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐的同時(shí)，數(shù)字化產(chǎn)業(yè)也將蓬勃發(fā)展，形成互相促進(jìn)、多方協(xié)同，共同推進(jìn)水務(wù)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展。
二是加快大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)在水務(wù)行業(yè)的融合發(fā)展，培育水務(wù)行業(yè)發(fā)展新動(dòng)能。數(shù)據(jù)作為數(shù)字水務(wù)發(fā)展中的重要生產(chǎn)要素，可以創(chuàng)新水務(wù)的運(yùn)營(yíng)管理，為城市水務(wù)集約建設(shè)、協(xié)同管理、資源共享和聯(lián)合應(yīng)急提供新思路和新途徑。人工智能作為推動(dòng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展和變革的核心驅(qū)動(dòng)力量，一是可以賦能水務(wù)基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施共性通用的AI能力，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型打下智慧基礎(chǔ)，二是通過(guò)模型、智能算法的融合應(yīng)用，推動(dòng)業(yè)務(wù)流程優(yōu)化與模式創(chuàng)新，不斷催生水務(wù)行業(yè)新模式、新場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)、精細(xì)運(yùn)營(yíng)、精準(zhǔn)服務(wù)、智慧管理。
3.1 “互聯(lián)網(wǎng)+水務(wù)”——智慧水務(wù)2.0推動(dòng)水務(wù)行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革
推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等在水務(wù)領(lǐng)域的深度融合，打造“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)”三網(wǎng)融合的數(shù)字水務(wù)空間，培育新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式，將會(huì)是智慧水務(wù)2.0的主要特征。依托“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)”，加快數(shù)字水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理能力、業(yè)務(wù)拓展能力、商業(yè)模式創(chuàng)新能力的價(jià)值賦能。
一是以工業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)為核心，構(gòu)建節(jié)能增效型水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理數(shù)字化體系，打造以云化部署為核心的運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)，健全全域智能感知體系，強(qiáng)化多維數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用，構(gòu)建節(jié)能高效智慧水務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，打造城市供排水?dāng)?shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)態(tài)平臺(tái)化管理以及智慧生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)與決策。
二是以水務(wù)產(chǎn)業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)為核心，構(gòu)建全鏈條水務(wù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，整合外部資源，構(gòu)建智慧水務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟；釋放企業(yè)內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)，構(gòu)建水務(wù)品牌輸出模式，實(shí)現(xiàn)水務(wù)全產(chǎn)業(yè)鏈在多個(gè)領(lǐng)域的深度合作，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈健康、綠色、可持續(xù)發(fā)展。
三是以水務(wù)消費(fèi)+互聯(lián)網(wǎng)為核心，構(gòu)建創(chuàng)新型水務(wù)商業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，依托線(xiàn)上服務(wù)平臺(tái)，為用戶(hù)提供精準(zhǔn)服務(wù)，形成高粘性水務(wù)專(zhuān)屬私域流量，并據(jù)此打造網(wǎng)上商城，提供多種個(gè)性化服務(wù)。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)先行——數(shù)字水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系促進(jìn)水務(wù)資源共享
在智慧水務(wù)建設(shè)中，一方面各地區(qū)水務(wù)行業(yè)發(fā)展不均衡，認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一，智慧水務(wù)缺乏統(tǒng)一的建設(shè)指導(dǎo)，容易造成智慧水務(wù)建設(shè)各自為政，建設(shè)易偏離既定目標(biāo)，效果大打折扣；另一方面由于沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，智慧水務(wù)建設(shè)比較混亂，諸如硬件接口、數(shù)據(jù)類(lèi)型、通信協(xié)議、性能要求等無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可循，各自企業(yè)使用不同的開(kāi)發(fā)建設(shè)廠(chǎng)商，系統(tǒng)建成后信息無(wú)法互聯(lián)互通，信息孤島問(wèn)題突出。造成以上現(xiàn)象的一個(gè)重要原因就是水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失。目前信息化領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總數(shù)已經(jīng)超過(guò)2000項(xiàng)，但水務(wù)數(shù)字化的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍舊欠缺，標(biāo)準(zhǔn)體系亟待建立。為解決智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)缺失、滯后、交叉重復(fù)等問(wèn)題，未來(lái)要系統(tǒng)梳理、全面布局、迭代進(jìn)化各層級(jí)、各板塊標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)智慧水務(wù)合規(guī)、有序建設(shè)。各地水務(wù)管理單位、水務(wù)企業(yè)、高校以及水務(wù)開(kāi)發(fā)建設(shè)廠(chǎng)商等相關(guān)單位應(yīng)積極參與到智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)中，打造兼具先進(jìn)性與適用性的數(shù)字水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系，引領(lǐng)智慧水務(wù)建設(shè)全面規(guī)范化發(fā)展。
3.3 價(jià)值變現(xiàn)——數(shù)據(jù)質(zhì)量提升增加水務(wù)數(shù)字資產(chǎn)價(jià)值
目前，很多水司尚處在建設(shè)信息系統(tǒng)的過(guò)程中，普遍存在著數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一等問(wèn)題，需要借助數(shù)據(jù)治理手段加以根治，規(guī)范數(shù)據(jù)共享和使用，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。規(guī)范、統(tǒng)一數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、共享和使用，能讓涉水?dāng)?shù)據(jù)更一致、更準(zhǔn)確，方便數(shù)據(jù)在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間流轉(zhuǎn)交互，促使與數(shù)據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)流程得到深度再造。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)清洗工作，識(shí)別并改善數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)異常等問(wèn)題，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，一方面能讓數(shù)據(jù)更可信，使廠(chǎng)站能耗、產(chǎn)銷(xiāo)差等數(shù)據(jù)分析結(jié)果更合理，輔助管理人員作出更經(jīng)濟(jì)、合理的決策；另一方面，數(shù)據(jù)問(wèn)題往往跟設(shè)備故障、運(yùn)維缺失等問(wèn)題相關(guān)聯(lián)，借助數(shù)據(jù)清洗能更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)隱患，助力供排水系統(tǒng)穩(wěn)定安全高效運(yùn)行，減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。
3.4 技術(shù)賦能——使能技術(shù)研究應(yīng)用加快數(shù)字化水務(wù)智慧升級(jí)
水務(wù)使能技術(shù)把“大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)+云平臺(tái)+移動(dòng)化”以及人工智能、邊緣計(jì)算等前沿技術(shù)與水務(wù)應(yīng)用融合一體，形成新技術(shù)+新業(yè)務(wù)。供排水處理工藝的機(jī)理模型、供排水管網(wǎng)水力模型、AI智能優(yōu)化算法等將廣泛應(yīng)用于水務(wù)規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行調(diào)度、防洪排澇、設(shè)施運(yùn)維等業(yè)務(wù)中，提升決策的科學(xué)性、提高管理效率，使供排水系統(tǒng)的運(yùn)行效能最大化。
一是智能規(guī)劃。結(jié)合模型預(yù)測(cè)，對(duì)工程地點(diǎn)選擇、規(guī)模設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化、運(yùn)行效果進(jìn)行模擬評(píng)估，指導(dǎo)項(xiàng)目的規(guī)劃與投資，為區(qū)域整體規(guī)劃建設(shè)提供決策依據(jù)，為廠(chǎng)站建設(shè)、管網(wǎng)建設(shè)等的預(yù)期效果提供量化手段。
二是智慧運(yùn)行。一方面，隨著在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和智能控制技術(shù)的成熟，供排水廠(chǎng)站逐漸由機(jī)械式、人工式監(jiān)控向自動(dòng)化、智慧化調(diào)控發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)站少人、無(wú)人值守，實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)站工藝智能、安全、高效、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。另一方面，精度高、實(shí)用性強(qiáng)的供排水管網(wǎng)實(shí)時(shí)在線(xiàn)水力模型作為調(diào)度系統(tǒng)的核心模塊，結(jié)合預(yù)測(cè)算法、AI分析等，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道中各種可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判，對(duì)管網(wǎng)調(diào)度操作進(jìn)行事前模擬，為區(qū)域科學(xué)調(diào)度提供參考，保證生產(chǎn)順利開(kāi)展。
三是治污排澇。利用排水管網(wǎng)模型、雨量預(yù)測(cè)等技術(shù)，在降雨發(fā)生前對(duì)排水管網(wǎng)可能的內(nèi)澇點(diǎn)、污水冒溢點(diǎn)進(jìn)行模擬評(píng)估，并針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，自動(dòng)發(fā)送預(yù)警信息，事前排查管道淤積等問(wèn)題，執(zhí)行調(diào)度操作降低管網(wǎng)液位，定點(diǎn)配置足夠的人員、物資，降低污水冒溢風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水污染智能化管控、防洪排澇智能化管控。
四是智能運(yùn)維。借助數(shù)字孿生技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，構(gòu)建涵蓋供排水業(yè)務(wù)全鏈條的數(shù)字孿生體，將會(huì)是水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理的新模式。通過(guò)水務(wù)數(shù)字孿生，將水源、水廠(chǎng)、泵站、管網(wǎng)等設(shè)施精準(zhǔn)地映射在計(jì)算機(jī)中，再利用數(shù)據(jù)分析、模型模擬等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施的仿真交互、故障預(yù)測(cè)等，為基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維管理、事件處置的評(píng)估決策提供強(qiáng)有力的支撐。
作者：張金松、李旭、張煒博、曾翰；作者單位：深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司。
來(lái)源：給水排水