隨著數(shù)據(jù)分析應(yīng)用在水務(wù)行業(yè)的滲透與發(fā)展，水務(wù)信息技術(shù)對行業(yè)的影響日趨顯著，利用自控、感知、智能等技術(shù)手段提升城市水系統(tǒng)管理水平備受關(guān)注與重視。本文對國內(nèi)外水務(wù)企業(yè)信息化現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并解析了國外信息化水系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)及案例，希望給您帶來思考與幫助。

一、國內(nèi)智慧水系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)研與分析

1.政策

(1)住建部、發(fā)改委2012年5月印發(fā)的《全國城鎮(zhèn)供水設(shè)施改造與建設(shè)“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》提出：依靠科技，提升水平。加大科技對城鎮(zhèn)供水發(fā)展的支撐力度，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，推進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行自動化、業(yè)務(wù)管理信息化，提升城鎮(zhèn)供水行業(yè)的現(xiàn)代化水平。

(2)住建部辦公廳《關(guān)于開展國家智慧城市試點工作的通知》(建辦科[2012]42號)提出：建設(shè)智慧城市是貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、推動新型城鎮(zhèn)化、全面建成小康社會的重要舉措。各地要高度重視，抓住機(jī)遇，通過積極開展智慧城市建設(shè)，提升城市管理能力和服務(wù)水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

(3)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ207-2013)提出要求：有條件的供水單位應(yīng)開展管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度工作，在保證城鎮(zhèn)供水服務(wù)質(zhì)量的前提下，應(yīng)降低供水能耗。明確優(yōu)化調(diào)度工作應(yīng)包括：建立水量預(yù)測系統(tǒng);建立調(diào)度指令系統(tǒng);建立管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型;建立調(diào)度預(yù)案庫;建立調(diào)度輔助決策系統(tǒng)。

(4)國務(wù)院印發(fā)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020年)》智慧城市建設(shè)方向第3條：發(fā)展智能水務(wù)，構(gòu)建覆蓋供水全過程、保障供水質(zhì)量安全的智能供排水和污水處理系統(tǒng)。發(fā)展智能管網(wǎng)，實現(xiàn)城市地下空間、地下管網(wǎng)的信息化管理和運(yùn)行監(jiān)控智能化。發(fā)展智能建筑，實現(xiàn)建筑設(shè)施、設(shè)備、節(jié)能、安全的智慧化管控。

(5)國家發(fā)改委、住建部等八部委印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改高技[2014]1770號)：智慧城市是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。建設(shè)智慧城市，對加快工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合，提升城市可持續(xù)發(fā)展能力具有重要意義。

2.行業(yè)階段歷程

國內(nèi)大部分水務(wù)公司信息化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從早期無紙化辦公、局域網(wǎng)、OA辦公系統(tǒng)建設(shè)到后期信息化技術(shù)在運(yùn)營管理業(yè)務(wù)應(yīng)用的跨越。水系統(tǒng)信息化主要?dú)w納成4個階段歷程。

第一階段：水系統(tǒng)信息化的基礎(chǔ)建設(shè)，包括：基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建，數(shù)字化信息系統(tǒng)建設(shè)，如SCADA監(jiān)測系統(tǒng)、營收系統(tǒng)等。

第二階段：完善信息化數(shù)據(jù)建設(shè)，建立GIS地理信息系統(tǒng)、以GIS為基礎(chǔ)完善管網(wǎng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)、完善SCADA在線監(jiān)測系統(tǒng)等。

第三階段：實現(xiàn)信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)模塊、基于精準(zhǔn)的管網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)實現(xiàn)分區(qū)計量管理、基于GIS地理信息系統(tǒng)建立移動化巡查系統(tǒng)、建立離線水力模型及水質(zhì)模型等應(yīng)用。

第四階段：數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)一體化信息調(diào)度平臺，利用物聯(lián)網(wǎng)、實時水力模型、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，整合各類數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)中心，通過各類應(yīng)用算法的支持實現(xiàn)智慧決策的實時綜合調(diào)度平臺。

3.行業(yè)難點

中國近幾年發(fā)展起來的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)背后是海量數(shù)據(jù)的支持與發(fā)展。然而，這些互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)界包括水務(wù)、環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用并未進(jìn)行深度滲透交互，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對工業(yè)企業(yè)管理、生產(chǎn)模式的影響速度沒有這些互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身發(fā)展的那么快速，甚至還存在著一定的距離。比如：數(shù)據(jù)應(yīng)用前的基礎(chǔ)構(gòu)建不完善導(dǎo)致的數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、各模塊之間數(shù)據(jù)沒有形成互聯(lián)互通，同時，工業(yè)企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來的企業(yè)管理模式這種理念的轉(zhuǎn)變還存在不一致的看法等。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)發(fā)展智慧水務(wù)，其主要難點體現(xiàn)在以下幾點：

(1)數(shù)據(jù)不完善問題。數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)、不及時，會限制系統(tǒng)的應(yīng)用，包括對數(shù)據(jù)分析以及通過數(shù)據(jù)分析提供的決策。國內(nèi)己開展信息化建設(shè)的水務(wù)企業(yè)的技術(shù)水平大部分處于上述的第二階段或者第三階段，具備了地理信息系統(tǒng)以及水力模型等信息化工具，但仍然有許多水務(wù)企業(yè)信息化的基礎(chǔ)建設(shè)還處于第一階段，甚至還在為地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性做努力。處于第一階段的水務(wù)公司如果要實現(xiàn)智慧水務(wù)，至少需要完善地理信息系統(tǒng)，完善管網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立SCADA監(jiān)測系統(tǒng)，只有基于SCADA監(jiān)測系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)才能建立精準(zhǔn)的水力模型，才能跨越到第二、三階段的平臺。沒有這樣完善、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)想要實現(xiàn)智慧水系統(tǒng)是不現(xiàn)實的。

(2)數(shù)據(jù)孤島問題。從當(dāng)前國內(nèi)水務(wù)行業(yè)的普遍問題看，雖然一些水務(wù)公司建立了各類模塊，但是數(shù)據(jù)是孤立的，沒有實現(xiàn)共享。實現(xiàn)智慧水系統(tǒng)主要的瓶頸在于信息“孤島”的整合，信息互聯(lián)互通欠佳，限制、阻礙了更高層次的智慧應(yīng)用。國內(nèi)大部分水務(wù)公司具備了幾個模塊數(shù)據(jù)源，例如：SCADA系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)GIS、管維系統(tǒng)、水力模型等，但是卻無法實現(xiàn)實時調(diào)度、事故預(yù)警等效果，其原因是因為數(shù)據(jù)并未實現(xiàn)有效的整合，即使有“數(shù)據(jù)中心”也只是將各類源的數(shù)據(jù)從一個模塊“機(jī)械”地拷貝或?qū)氲搅硪粋€模塊數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)歷史數(shù)據(jù)過于龐大時，就會導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行緩慢、數(shù)據(jù)丟失等各類問題。因此，要想最終實現(xiàn)“智慧”的效果，首先要利用高效的數(shù)據(jù)管理軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、分類、分層管理;其次，要重視算法研究的應(yīng)用，即針對各類供排水生產(chǎn)運(yùn)營產(chǎn)生的實際問題(如爆管預(yù)警、漏損控制、水量預(yù)測、污水的溢流和滲漏等)通過數(shù)據(jù)分析研究精準(zhǔn)有效的算法，為水系統(tǒng)平臺提供有效的決策依據(jù)。

(3)智慧水務(wù)認(rèn)知問題。智慧水務(wù)推行的最終目的之一是實現(xiàn)企業(yè)管理架構(gòu)與管理模式的調(diào)整。智慧水系統(tǒng)平臺之所以可以實現(xiàn)“智慧”的效果，并不僅僅因為它投入了傳感器等監(jiān)測硬件，或者建立了龐大的軟件整合平臺，它的智慧是在建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心前提下，通過對海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時分析與處理，從而獲得解決業(yè)務(wù)問題的應(yīng)用算法，將這些算法集成到軟件平臺上應(yīng)用，使數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)揮“大腦”的作用，起到預(yù)警、預(yù)測等效果，實現(xiàn)更加精細(xì)和動態(tài)的管理方式以支持水系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程。

二、國外智慧水系統(tǒng)技術(shù)調(diào)研

1.國外水務(wù)公司信息化發(fā)展歷程

與國內(nèi)快速發(fā)展的形式相比，國外從經(jīng)驗?zāi)Ｊ降街悄茏钥啬Ｊ降霓D(zhuǎn)變經(jīng)過了一個較長的探索和發(fā)展歷程，國外的水務(wù)技術(shù)發(fā)展重點不是在市場上去尋找智慧系統(tǒng)模塊化或者現(xiàn)成軟件平臺的方向，而更加注重于企業(yè)自身數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用，包括對硬件如何實現(xiàn)優(yōu)化布局、如何采用科學(xué)技術(shù)解決實際運(yùn)營難題、數(shù)據(jù)應(yīng)用的分析研究等等，經(jīng)歷了一個從生產(chǎn)到研究、從研究到應(yīng)用的歷程。

2.國外技術(shù)現(xiàn)狀

大部分國外智慧水系統(tǒng)由兩塊技術(shù)組成，即計算機(jī)輔助(IT)和業(yè)務(wù)技術(shù)支持(OT)，加強(qiáng)IT-OT的融合是國外水務(wù)公司信息化技術(shù)的主要工作，IT是提供水系統(tǒng)的IT技術(shù)，不僅僅是數(shù)據(jù)的采集，還需要可視化和分析;OT是提供業(yè)務(wù)運(yùn)營應(yīng)用需求，并將業(yè)務(wù)需求進(jìn)一步通過信息化方式實現(xiàn)應(yīng)用。英國聯(lián)合水務(wù)的業(yè)務(wù)技術(shù)包括了監(jiān)測和報告、事件檢測、事件預(yù)防、事件診斷、自動應(yīng)急及優(yōu)化等應(yīng)用。

國外信息化的發(fā)展應(yīng)用，除了在水系統(tǒng)本身，還延伸到用戶用水量預(yù)測、分析等服務(wù)。例如歐盟資助的iWIDGET智慧水務(wù)項目，研究內(nèi)容不僅僅是在水系統(tǒng)方面的技術(shù)，更在于用戶消耗水量的數(shù)據(jù)分析，分析不同類型用水的實時數(shù)據(jù)、獲得為提高水費(fèi)發(fā)票精準(zhǔn)度和靈活性的信息、基于數(shù)據(jù)分析獲取水的消費(fèi)趨勢等。事實上越來越多發(fā)達(dá)國家對未來水務(wù)提倡的概念是：建立一個有彈性理念的水系統(tǒng)。也就是通過對系統(tǒng)可能產(chǎn)生的風(fēng)險進(jìn)行評估，對系統(tǒng)接納風(fēng)險的能力進(jìn)行評估，進(jìn)而提出系統(tǒng)彈性恢復(fù)的建議措施。智慧水系統(tǒng)就是實現(xiàn)彈性水系統(tǒng)的一個工具和措施。

3.智慧水系統(tǒng)給國外水務(wù)公司帶來的好處

(1)舊金山公共事業(yè)局在系統(tǒng)維護(hù)方面每年為員工節(jié)省9600 h。

(2)菲律賓邁尼拉德水務(wù)公司通過泄漏檢測的實時數(shù)據(jù)，每天回收6.4億升水。

(3)加拿大卡爾加里城市通過用大數(shù)據(jù)管理城市防洪，實時掌握流量與水位，并能夠細(xì)化了解重要區(qū)域的詳情，整個系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括：流量、深度、水位、流向(分流或合流)、溫度、濕度、雨量、天氣數(shù)據(jù)等，基于洪水風(fēng)險的預(yù)測，卡爾加里市就能完成分流，有效地為防洪排澇提供技術(shù)支持。

(4)Vitens公司：智慧水系統(tǒng)可以在2 min內(nèi)實現(xiàn)爆管事件的識別。

(5)英國聯(lián)合水務(wù)：通過數(shù)據(jù)分析可實現(xiàn)第二天的用水量預(yù)測。

(6)IBM工業(yè)用戶：通過數(shù)據(jù)分析提供的幫助，半導(dǎo)體制造工廠的水和能源每年可以減少1000萬美元。

三、解決途徑

智慧水系統(tǒng)絕不是買軟件或硬件可以實現(xiàn)，而是要解決“know-how”的問題。智慧水系統(tǒng)平臺建設(shè)的組成包括硬件設(shè)備公司(提供智能水表，傳感器等)，軟件公司(提供實時數(shù)據(jù)平臺軟件)，還有提供系統(tǒng)全套產(chǎn)品的公司及科技互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。

1.建立有效的信息化團(tuán)隊，深入信息化開發(fā)工作

水信息技術(shù)算法在整個系統(tǒng)平臺中發(fā)揮著“大腦”的智慧作用，是實現(xiàn)智慧水務(wù)不可缺少的一部分內(nèi)容，在數(shù)字信息化的環(huán)境下，企業(yè)己經(jīng)無法通過購買現(xiàn)有的軟件模塊或者通過長期依賴于咨詢機(jī)構(gòu)提供的技術(shù)服務(wù)來維護(hù)技術(shù)的發(fā)展和可持續(xù)的應(yīng)用，企業(yè)需要組建信息化建設(shè)團(tuán)隊，包括數(shù)據(jù)分析和信息工程建設(shè)，存儲、利用生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使數(shù)據(jù)發(fā)揮作用，為生產(chǎn)運(yùn)營提供可靠的支持。只有企業(yè)深入?yún)⑴c開發(fā)建設(shè)，組建核心技術(shù)團(tuán)隊，才能滿足未來的業(yè)務(wù)需求，自主的優(yōu)化管理模式。企業(yè)要實現(xiàn)算法，可以通過于高校、咨詢機(jī)構(gòu)合作，共同參與研發(fā)，以此提高企業(yè)自身的技術(shù)水平。

2.選擇合適的數(shù)據(jù)開發(fā)平臺

企業(yè)需要的是一個定制化的系統(tǒng)平臺，還是一個持續(xù)的、可擴(kuò)展二次開發(fā)的動態(tài)系統(tǒng)平臺，這個問題決定了企業(yè)信息化平臺的建設(shè)思路。企業(yè)需要合理正確地認(rèn)識到企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)類型，再根據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇合適的數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺。

借助于高效的實時數(shù)據(jù)平臺軟件實現(xiàn)對各信息系統(tǒng)(不同時期、不同模塊)的整合與集成，實現(xiàn)對各信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、信息的抽取和調(diào)用，從而形成一個統(tǒng)一的信息共享平臺。一個企業(yè)如果通過信息解決化手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)、功能的靈活應(yīng)用，也就可以因管理職能劃分導(dǎo)致的業(yè)務(wù)不統(tǒng)一管理問題。

水務(wù)行業(yè)己經(jīng)進(jìn)入數(shù)據(jù)信息時代，如何正確客觀地了解一個企業(yè)的現(xiàn)狀水平，以及現(xiàn)狀水平與先進(jìn)技術(shù)之間的那段距離是企業(yè)邁入新臺階的關(guān)鍵。先進(jìn)的技術(shù)之所以是先進(jìn)的，是因為它發(fā)揮了解決問題的效果，但并不是所有先進(jìn)的技術(shù)都可以在照搬照套的模式下形成相同的效果，只有正確了解客觀現(xiàn)狀，才能選擇適合的技術(shù)和發(fā)展模式，在探索中尋找到有效解決問題的途徑。