乐鱼,智慧水务视角下水务数字化转型的挑战与实践 2021-06-22 09:28来源：给水排水作者：张金松等

焦点提醒：聪明水务视角下水务数字化转型的挑战与实践2021-06-22 09:28来历：给水排水作者：张金松等

按照国度对水务行业“十四五”时代“平安、便平易近、高效、绿色、经济、聪明”的成长要求，各水务企业以聪明水务扶植为抓手，积极摸索与推动水务数字化转型工作。安身在国度政策、行业成长近况，阐发了水务数字化转型的机缘与挑战，连系国表里水务企业数字化典范实践，切磋聪明水务2.0成长趋向，思虑将来“尺度系统+数字资产+使能手艺”数字水务的成长态势，为我国水务企业制订和实行有用的数字化转型计谋供给参考和鉴戒。

0 引 言

党的十九年夜陈述明白提出“周全建成社会主义现代化强国”的雄伟方针。水务行业作为支持社会经济和城镇化健康有序成长的主要行业，对标新时期新要求，周全进入从“粗放式成长”到“高质量成长”，从“保守模式驱动”到“立异模式驱动”的变化期。按照《城镇水务2035年行业成长计划纲领》成长方针，“到2035年，根基建成平安、便平易近、高效、绿色、经济、聪明的现代化城镇水务系统”。从人平易近大众对夸姣糊口的神驰动身，安身韧性城市保障需乞降水务营业治理能力，水务行业将来将在饮用水平安保障、“厂网河湖”水情况管理、城镇排水防涝、资本节俭绿色轮回、水务财产数字化五年夜营业范畴集中发力。而此中新型消息手艺赋能下的水务数字化转型是支持保守水务行业冲破短板、高质量成长的必定路径与焦点要务。

“数字中国”扶植是年夜势所趋，国度“十四五”计划对数字化和水务行业新成长提出了明白要求，水务数字化转型势在必行。一方面，数字水务是数字经济的主要构成，是晋升公共办事、社会管理等数字化、智能化程度的根本板块。在“生态文明”新成长理念、“碳中和”前景方针的指点下，城镇供水、排水、水情况等渡水事务的扶植、运营与办事分析能力亟待晋升。另外一方面，水务财产化成长仍处在低级阶段，与燃气、电力等其他公用事业行业比拟，应用“互联网+”的能力比力亏弱。需要加速建立水务数字化财产链，买通“水平安、水资本、水生态、水景不雅、水情况、水治理、水经济”经济社会轮回，助力水务行业运营、治理、办事模式的数字化进级与立异。

在此年夜布景下，正确分解聪明水务成长中水务数字化转型的机缘与挑战，准确应用数字手艺，使之与水务企业根本举措措施、出产运营和运营模式相融会，实时总结聪明水务扶植路径与实践经验，是将来制造水务行业新款式下数字水务系统的主要根本和需要前提。

01 水务数字化转型的机缘与挑战

“十四五”财产布局、数字政策、数字经济和数字手艺鼎新与立异下的水务数字化转型机缘与挑战并存。

1.1 水务数字化转型的机缘

（1）财产引领，新型水务财产款式拓展水务成长增值空间。“十四五”时代，水务财产聚焦生态文明扶植和情况管理，由“高能耗”和“粗放式”向“低碳”、“绿色”和“可延续”标的目的改变。水务营业范围也慢慢向上游“节俭水资本”和下流“情况污染管理”延长，构成城市水务管理的一盘棋。年夜中型水务企业纷纭晋升财产集中度和专业度，加速渡水事业一体化和水情况管理一体化成长结构。部门小微企业则重视深耕水务细分范畴，谋求局部的劣势领先。市场化鼎新趋向下，财产链上下流的聪明水务扶植开辟商也最先阐扬会聚效应，经由过程并购融资等体例，会聚财产链中劣势资本，加速水务行业软硬件平台、装备制造、处理方案的研发与推行。聪明水务作为水务行业热门范畴，吸引了各行各业具有手艺劣势的外部企业进入水务行业，带来了理念、手艺、资金和人材劣势，也鞭策了水务财产的进级。全部水务行业显现一片欣欣茂发成长之势，水务企业由曩昔的碎片式、粗放式、封锁式成长逐步转向范围化、邃密化、生态化成长。数字水务助推水务企业在计划扶植、运营治理、手艺研发等多个环节带来立异冲破，在成长中掌节制高点和自动权。

（2）政策鼓励，数字水务迎来杰出的外部成长情况。最近几年来，国度、处所、行业各个层面出台系列政策，为水务数字化转型供给强无力支持，营建了杰出的成长空间。一是国度政策为水务数字化转型在顶层愿景、方针和成长计谋指引标的目的。党的十九年夜明白要加速推动消息化，扶植“数字中国”、“聪明社会”。国务院国资委办公厅在《关在加速推动国有企业数字化转型工作的通知》中要求“鞭策新一代消息手艺与制造业深度融会，制造数字经济新劣势，增进国有企业数字化、收集化、智能化成长”。国度“十四五”计划提出“加速数字化成长，扶植数字中国”。二是处所政策无力撑持水务数字化转型路径与实践。各地当局接踵出台“数字当局”“聪明城市”“聪明国企”“聪明水务”等具体办法，加速财产数字化。三是水务行业专项政策加速晋升企业数字化能力。2021年中国水协发布《城镇水务2035年行业成长计划纲领》，提出聪明水务成长方针和使命、实行路径与方式。

（3）市场驱动，数字经济为水务数字化转型注入长效动力。数字经济已成为全球规模内财产转型进级的要害驱动力，数字经济时期已到来。据中国信通院发布的《中国数字经济成长白皮书》显示：中国数字经济范围已由2005年的2.6万亿元，扩大到2020年的39.2万亿元（见表1），数字经济占GDP比重已晋升到38.6%。国度《十四五计划》在“十四五期间经济社会成长首要目标”中提出：预期“数字经济焦点财产增添值占GDP比重由2020年的7.8%增加至2025年的10%”，聪明水务市场范围估计将从2014年65.6亿元人平易近币上升至2023年251亿元人平易近币，此中储藏着庞大的数字化盈利。

（4）手艺赋能，新型数字手艺助力保守水务行业进级。聪明水务借助云计较、年夜数据、人工智能和5G为代表的新一代ICT手艺，不竭建立水务数字化运营场景，改变保守人工为主运营模式。一是及时感知，将遍地的传感器和智能装备毗连，及时监测水文、水质等消息。二是周全整合，实现各别构系统完全链接与融会，操纵云计较进行年夜量消息的阐发和保留，实现消息同享。三是聪明利用，充实操纵物联网、云计较、数据仓库、智能决议计划撑持等进步前辈手艺，支持洪涝预警、科学调剂、客户办事等各类营业利用，使举措措施、流程和运转治理更智能化。四是协同运作，经由过程同一的水务分析消息治理平台，实现区域供排水系十足一调剂、协同运作，实现资本优化设置装备摆设、系统高效运转。由此，逾越式提高水务治理、产物和办事质量，周全实现办事质量、供水保障、水体管理、城市防涝、低碳成长、降本增效等水务营业数字化运营成效。

1.2 保守水务面对的问题与数字化转型的挑战

捉住机缘的条件是直面问题与挑战。一方面，2019年新冠疫情迸发加倍凸显了保守水务行业内部消息化根本亏弱、运营治理粗放、劳动稠密、资本操纵率偏低、防止性保障能力不足等问题；另外一方面，厂站无人/少人值守、全营业线上办事、优良饮用水保障、城市内涝防治、污水零直排和“厂网河湖”一体化管控等治理进级，也加快鞭策水务企业驱逐水务数字化转型的挑战。

（1）直击问题，安身水务短板，推动数字水务扶植。城市水务系统复杂、流程长、环节多，实现行业全体数字化和各环节数字化具有必然难度，特殊是以下问题也必然水平限制水务数字化历程：

一是部门水务企业缺少顶层计划，成长标的目的和路径不明，致使系统扶植偏离企业成长计谋方针，形成利用系统相对分离，各自为政，限制企业数字化转型效力。

二是保守水务运营环节和操作流程治理仍显粗放，数字化利用能力不足。水务范畴工业主动化根本遍及亏弱，厂站网出产效能偏低；供排水治理尺度化、邃密化水平不足，公共保障能力、运营本钱和节能降耗程度偏低；水务企业人、财、物、事治理系统有待优化，治理效力偏低。

三是年夜部门水务企业仍处在消息化低级阶段，数字手艺赋能营业的程度偏低。水务行业在新一代ICT手艺应用、数字资本发掘、聪明化治理等方面任重而道远。

四是水务行业全财产链和新消费链还没有买通，水务数字化价值变现速度与财产结构拓展迟缓。特殊是在建立设想计划、扶植运营、办事征询、渡水产物出产发卖等水务财产生态，和水务新办事等范畴仍在起步阶段。

（2）直面挑战，安身聪明水务扶植难点，有用保障水务数字化转型。水务企业在聪明水务成长方面虽然获得了长足的前进，如出产加倍精益、治理愈发高效、办事趋势便利、决议计划逐步智能，但在水务的数字化转型路上还面对行业立异成长、转型标的目的、营业与消息融会、长效成长保障等诸多挑战。

一是水务行业立异成长的挑战。聪明水务带来了水务行业的变化，但在运营模式立异、认知立异、手艺立异等方面也带来了挑战。保守供排水运营模式重构难度较年夜，营业与数字化流程还没有构成协力，数字化转型倒逼营业架构重构，运营模式立异晋升任重道远；数字化转型将废除营业壁垒、机构壁垒，带来全流程、全链条和全业态的水务数字化成长同一认知挑战；进步前辈治理理念、给排水工艺手艺与新一代消息化手艺的融会度不足，未构成多源化、多维度手艺支持系统，手艺立异已燃眉之急。

二是水务数字化转型标的目的的挑战。水务数字化慢慢朝着周全感知、智能节制、数据驱动和聪明决议计划的标的目的成长。周全感知需要行业内不竭扩年夜厂站、管网动态感知规模，晋升供排水全流程和水情况监管智能感知能力。智能节制成长离不开厂站装备和工艺主动化程度的晋升。数据驱动的实现则需要行业不竭加年夜数据搜集、治理、利用的投入和力度，慢慢构成用数据阐发、用数据诊断、用数据决议计划的数据生态。聪明决议计划是水务数字化成长的高级阶段，需不竭摸索数据、模子和AI算法等在运转调剂、节能降耗、应急措置等方面的深度利用。

三是水务营业与消息手艺融会的挑战。消息手艺利用尚不深切、营业与消息治理模式不敷成熟、复合型人材的缺少城市障碍营业与消息手艺的深度融会。

四是水务数字化转型长效成长保障的挑战。水务数字化转型不成能一挥而就，在转型进程中，会晤临人材、资金、机制、组织、生态链等各方面的挑战。人材与资金的匮乏，数字化转型工为难觉得继；没有公道的机制包管，转型工作的有用推动会遭到障碍；组织保障更是资本调和与共同可否到达最优解的焦点；生态链的成长则是企业内部资本与外部资本买通链接，财产链上下流协同，水务行业可延续健康成长的主要保障。

0 2 水务企业数字化转型实践

水务企业遍及开启数字水务变化之旅。2019年，国际水协会（International Water Association，IWA)发布了数字水务白皮书陈述《Digital Water: Industry leaders t the transformation journey》，陈述指出，很多受访公司已最先数字水务变化，初期成长的水务公司重点在在摆设软件平台、新型传感器与智能水表，数字化水平高的公司慢慢利用VR、年夜数据、人工智能手艺，制订智能化方案，而如葡萄牙AGSWater等进步前辈公司则已最先对外部水务企业供给办事和撑持。中国在曩昔的二十多年以来在水务范畴成长敏捷，成就显著，2020年7月2日，Global Water Intelligence (GWI) 国际水务智库按照十项维度进行分析阐发，从全球角度纵不雅水务范畴，给出了一份全球水务行业合作力排名，中国名列第13名，在曩昔十年中，行事迹效提高水平处在领先地位，被评价为十年的飞速转型。

2.1 国外典型数字水务案例

在国外，特殊是发财国度，特别正视水务数字化转型，力图连系数字优化手艺、水务营业系统扶植，实现水务邃密化治理。

苏伊士团体经由过程与OPTIMATICSTM公司合作，引进整合OPTIMIZERTM数字手艺，扩大其数字化处理方案，为用户供给贯串在管网设想到运营全生命周期的水务根本举措措施优化办事，抢占水务立异数字处理方案制高点。借助OPTIMIZERTM处理方案，水务项目标根本举措措施投资获得年夜幅节俭，客户需求被进一步知足。

日本东京都自来水践行“确保供水不变”“晋升地动产生时的应对办法”和“可生饮和口感好的自来水”三年夜供水指点思惟，在东京供水持久计谋构思（2020年）中，打算扶植涵盖供水监控、能源优化、应急供水、水质治理等要害营业的水务数字化系统，确保东京都自来水制定的18项具体使命和15个查核目标能获得有用落实。

新加坡在《数字水务——新加坡经验分享》一书中引见了对将来水治理数字化的愿景，分享了其转型之路。新加坡数字化转型终究方针是建立一个单一的高效水系统，在该系统中，用水监测、污废水搜集和处置、饮用水出产和输配的所有进程都能在系统级别上获得优化，而不是“各走各路”。

2.2 国内水务数字化案例

2.2.1 北控水务“全营业一体化”云平台

北控水务是今朝中国范围最年夜的水务公司，经由过程成立“全营业一体化”的BECloud聪明云平台（见图1），实现北控各个项目运营治理的“云化”摆设和推行，有用增强了北控水务对各个项目标同一管控和尺度化治理，晋升运营能力，同时也让聪明水务云平台成为对外推行北控运营模式的无力东西。

2.2.2 重庆水务团体年夜数据摸索

重庆水务团体是一家具有完全财产链国有控股的专业水务上市公司。最近几年来，重庆水务团体正视聪明水务扶植和数字化转����APP型，2019年投入3 800多万与阿里巴巴团体合作，配合制造聪明水务年夜数据中间，并打算在智能客服、智能调剂、决议计划辅助和毛病诊断等场景中投入利用。

2.2.3 福州水务“1·3·6·8”数字水务计谋

作为全国首批启动数字水务整体计划的水务企业，福州水务的数字水务扶植环绕“1·3·6·8”计谋，“画”好3年（2019—2021）的数字水务扶植蓝图（见图2）。福州水务的数字水务扶植聚焦高质量成长的方针，重点扶植项目包罗年夜数据中间、分析调剂、水力模子、“互联网+”客服等，以提高出产治理程度，晋升客户办事质量。

2.2.4 深圳水务团体数字化转型实践

深水团体以“扶植最受相信的情况水务分析办事商”为方针，制造深水品牌的水务数字化系统，努力成为国内水务数字化领跑者。近几年环绕团体成长计谋，聚焦水平安运转、水质量晋升和水情况改良，建立团体化数字运营治理根本，融会智能焦点手艺，驱动营业流程、运营模式立异，赋能情况水务财产进级，建立聪明化水务生态，实现团体高质量成长。

（1）自来水直饮供水全流程数字化管控。2018年末，深圳市盐田直饮水示范项目建成，盐田区率先成为中国首个实现自来水直饮的行政区域，首创了自来水直饮的先河。在盐田直饮示范项目上，深水团体经由过程聪明化手段，建立了盐田直饮数字化管控系统，实现了从“泉源到龙头”水质平安监管一张图治理，实现了自来水直饮全流程数字化管控（见图3）。

得益在盐田直饮数字化管控系统的支持，盐田区第三方客户满足度查询拜访中供水水质、供水消息和供水办事三项满足率显著晋升（92.4%），排名全市第一。

（2）数字化工场。针对保守厂站主动节制精度不高、出产治理掉队等问题，深水团体经由过程对光亮水厂和洪湖水质净化厂进行数字化革新，让水厂的运转变得加倍平安、高效、优良、节俭。

水厂保守碱铝投加节制影响身分多、滞后性较着，在光亮水厂，采取神经元收集算法成立数学模子，精准节制碱铝投加量（见图4）。经由过程在水厂引入工艺智能算法实现了出产邃密化节制，使之初步具有自进修能力，水处置单位顺应性变得更强，使出产加倍平安靠得住，并显著下降水厂出产药耗。

在洪湖水质净化厂，安身在保守的主动化节制和监控系统，应用多种人工智能算法进行数据阐发，成立涵盖无机负荷降解、生物脱氮等环节的完全污水处置智能工艺年夜脑，从而实现了高靠得住、高不变、高精度的工艺优化调控，在保障出厂水质及时达标的同时节能降耗10%以上（见图5）。

（3）深圳河道域厂网河全要素数字化治河模式。深圳河在曩昔因为采取了年夜量的糊口、出产污废水，河道污染严峻，水体黑臭，具有着流域管理时空逾越年夜、渡水举措措施管控要素多、结合调控逻辑关系复杂等管理难点。针对上述问题，深水团体立异提出厂网河一体化全要素治河模式，经由过程泉源管控、进程监控、成果可控的体例来管理深圳河，扶植深圳河道域“厂网河”全要素一体化管控系统，辅助实现河口断面的不变达标。

厂网河全要素管理模式经由过程四个“一”实现了“厂网河”全要素一体化管控，即：一张网建立流域管理要素逻辑，一张图监管渡水全要素数据消息，一中枢诊断排水系统要害问题，一闭环调剂批示非常事务。

深圳河道域“厂网河”全要素一体化管控系统有用辨认出排水系统的要害问题，供给了聪明调剂的决议计划撑持，无力保障了河流管理工作的顺遂实行，今朝深圳河水质已到达了地表水V类尺度。

0 3 水务数字化转型的将来成长趋向

将来水务行业应顺时期成长，科学应变、驱逐挑战，掌控机缘，鞭策数字水务成长。数字水务成长重点在以下方面发力：

一是鞭策水务范畴的财产数字化和数字化财产成长，构成完全的数字水务价值链、生态链。水务行业在加速数字化转型程序的同时，数字化财产也将兴旺成长，构成相互增进、多方协同，配合推动水务财产的进级成长。

二是加速年夜数据、人工智能、数字孪生等手艺在水务行业的融会成长，培养水务行业成长新动能。数据作为数字水务成长中的主要出产要素，能够立异水务的运营治理，为城市水务集约扶植、协同治理、资本同享和结合应急供给新思绪和新路子。人工智能作为鞭策水务行业成长和变化的焦点驱动气力，一是能够赋能水务根本办事举措措施共性通用的AI能力，为数字化转型打下聪明根本，二是经由过程模子、智能算法的融会利用，鞭策营业流程优化与模式立异，不竭催生水务行业新模式、新场景，实现智能出产、邃密运营、精准办事、聪明治理。

3.1 “互联网+水务”——聪明水务2.0鞭策水务行业财产布局变化

鞭策互联网、年夜数据、人工智能等在水务范畴的深度融会，制造“工业互联网”、“财产互联网”和“消费互联网”三网融会的数字水务空间，培养新手艺、新业态、新模式，将会是聪明水务2.0的首要特点。依托“工业互联网”“财产互联网”和“消费互联网”，加速数字水务运营治理能力、营业拓展能力、贸易模式立异能力的价值赋能。

一是以工业+互联网为焦点，建立节能增效型水务运营治理数字化系统，制造以云化摆设为焦点的运营管控平台，健全全域智能感知系统，强化多维数据同享与利用，建立节能高效聪明水务利用场景，制造城市供排水数字孪生系统，实现全业态平台化治理和聪明出产、运营、办事与决议计划。

二是以水务财产+互联网为焦点，建立全链条水务财产生态圈，整合外部资本，建立聪明水务财产同盟；释放企业内部劣势，建立水务品牌输出模式，实现水务全财产链在多个范畴的深度合作，鞭策财产链健康、绿色、可延续成长。

三是以水务消费+互联网为焦点，建立立异型水务贸易运营模式，依托线上办事平台，为用户供给精准办事，构成高粘性水务专属私域流量，并据此制造网上商城，供给多种个性化办事。

3.2 尺度先行——数字水务尺度系统增进水务资本同享

在聪明水务扶植中，一方面各地域水务行业成长不平衡，熟悉不同一，聪明水务缺少同一的扶植指点，轻易形成聪明水务扶植各自为政，扶植易偏离既定方针，结果年夜打扣头；另外一方面因为没有同一的规范与尺度，聪明水务扶植比力紊乱，诸如硬件接口、数据类型、通讯和谈、机能要求等无尺度可循，各自企业利用分歧的开辟扶植厂商，系统建成后消息没法互联互通，消息孤岛问题凸起。形成以上现象的一个主要缘由就是水务尺度系统的缺掉。今朝消息化范畴国度尺度总数已跨越2000项，但水务数字化的相干尺度仍然欠缺，尺度系统亟待成立。为处理聪明水务尺度缺掉、滞后、交叉反复等问题，将来要系统梳理、周全结构、迭代进化各层级、各板块尺度，指点聪明水务合规、有序扶植。各地水务治理单元、水务企业、高校和水务开辟扶植厂商等相干单元应积极介入到聪明水务尺度系统扶植中，制造兼具进步前辈性与合用性的数字水务尺度系统，引领聪明水务扶植周全规范化成长。

3.3 价值变现——数据质量晋升增添水务数字资产价值

今朝，良多水司尚处在扶植消息系统的进程中，遍及具有着数据质量不高、数据格局不同一等问题，需要借助数据管理手段加以根治，规范数据同享和利用，提高数据质量，从而充实阐扬数据的价值。规范、同一数据的存储、同享和利用，能让渡水数据更分歧、更正确，便利数据在各营业系统间流转交互，促使与数据相干的营业流程获得深度再造。另外，经由过程数据清洗工作，辨认并改良数据反复、数据缺掉、数据非常等问题，晋升数据质量，一方面能让数据更可托，使厂站能耗、产销差等数据阐发成果更公道，辅助治理人员作出更经济、公道的决议计划；另外一方面，数据问题常常跟装备毛病、运维缺掉等问题相干联，借助数据清洗能更实时地发觉隐患，助力供排水系统不变平安高效运转，削减企业经济丧失。

3.4 手艺赋能——使能手艺研究利用加速数字化水务聪明进级

水务使能手艺把“年夜数据+物联网+云平台+挪动化”和人工智能、边沿计较等前沿手艺与水务利用融会一体，构成新手艺+新营业。供排水处置工艺的机理模子、供排水管网水力模子、AI智能优化算法等将普遍利用在水务计划扶植、运转调剂、防洪排涝、举措措施运维等营业中，晋升决议计划的科学性、提高治理效力，使供排水系统的运转效能最年夜化。

一是智能计划。连系模子猜测，对项目地址选择、范围设想、参数优化、运转结果进行摹拟评估，指点项目标计划与投资，为区域全体计划扶植供给决议计划根据，为厂站扶植、管网扶植等的预期结果供给量化手段。

二是聪明运转。一方面，跟着在线监测手艺的成长和智能节制手艺的成熟，供排水厂站逐步由机器式、人工式监控向主动化、聪明化调控成长，终究实现厂站少人、无人值守，实现厂站工艺智能、平安、高效、达标运转。另外一方面，精度高、适用性强的供排水管网及时在线水力模子作为调剂系统的焦点模块，连系猜测算法、AI阐发等，可以或许实现对管道中各类可能呈现的问题进行预判，对管网调剂操作进行事前摹拟，为区域科学调剂供给参考，包管出产顺遂展开。

三是治污排涝。操纵排水管网模子、雨量猜测等手艺，在降雨产生前对排水管网可能的内涝点、污水冒溢点进行摹拟评估，并针对高风险点，主动发送预警消息，事前排查管道淤积等问题，履行调剂操作下降管网液位，定点设置装备摆设足够的人员、物质，下降污水冒溢风险，实现水污染智能化管控、防洪排涝智能化管控。

四是智能运维。借助数字孪生手艺、物联网感知装备，建立涵盖供排水营业全链条的数字孪生体，将会是水务根本举措措施运维治理的新模式。经由过程水务数字孪生，将水源、水厂、泵站、管网等举措措施精准地映照在计较机中，再操纵数据阐发、模子摹拟等手艺，实现对举措措施的仿真交互、毛病猜测等，为根本举措措施的运维治理、事务措置的评估决议计划供给强无力的支持。