智慧水务遇到的难题与方向

导  读

近年来，各大水务在智慧水务领域持续布局，先后在城市供水管网地理信息系统（GIS）建设与水力模型应用，供水管网漏损控制技术，多座污水厂控制系统物联网整合以及水务生产运营系统构建等诸多方面开展了系列研究，以服务于公司全面实现创新驱动发展的战略目标。智慧水务发展制约瓶颈的突破与实践目前智慧水务发展过程中较关键的制约瓶颈是缺少一个规范的水务信息统一管理平台；一些子系统各自为政，信息的处理和流转仅局限于本部门，不能在整个水务集团进行很好的共享，信息孤岛现象严重。此外，绝大所属企业的信息化建设只完成了传统的业务流程管理，还远没有实现信息化带动企业现代化的目的；虽然建设了基础数据库、积累了大量数据，但是尚不注重数据的整理和挖掘，难以为管控决策有效利用。为突破信息孤岛的制约因素，水务公司应建立起统一的信息规划，整合现有的IT资源，不仅要采用标准化的业务系统技术标准，实现业务信息的共享，更为重要的是要搭建全面的管理平台，实现管理和业务的有机结合。2016年，中国节能环保集团有限公司开始水务生产运营系统的建设工作。2018年，在集团层面完成该系统的建设与应用（第一阶段），并获评工信部 “2018大数据产业发展试点示范项目”。这一阶段的开发应用任务主要包括从集团水务板块3家二级公司下属项目公司总计运营的55座污水厂（城镇污水处理及工业废水处理），32座自来水厂及2座水库中筛选出代表性生产厂站作为试点单位，部署安装高性能工况数据采集系统，以实现现场数据的实时采集与传输，并分类按规则存储在系统平台服务器数据库内。项目公司及二级公司则可按照固定周期，通过水生产大数据分析系统进行运营数据的填写上报。基于这些日常的海量生产、运营数据，抽丝剥茧，针对各分析主题，抽象出各数据指标之前的关联关系，进而找到提升企业运行效率，优化运营KPI指标的关键因素，以量化的数据决策的形式呈现给管理人员，帮助各单位优化生产，提高效率，增加行业内竞争力。水生产大数据综合分析系统上线运行后，减少了各单位 90% 以上的数据汇总展示及问题排查分析的时间。此外对一线生产单位而言，减少了 10% 左右的生产运行成本。图 水务生产运营信息系统水务生产运营信息系统的建设坚持顶层设计和底层设计“双轮驱动”的理念，创新提出了“全需求，做减法”的信息化建设思路来进行水生产大数据综合分析系统中数据字典体系的设计和搭建，并原创提出了管理视图分析法，明确了在项目活动中各子团队的基本任务和完成任务的基本思路，并梳理明确了各项任务涉及的数据项目。 “全需求”：按照系统化思维和结构化方式，通过对业内已经实现的需求进行全面梳理，找到基于业务管理事项本身的“原子级”指标，将大量看似个性化的活动概括、提炼为指标，形成符合MECE（相互独立，完全穷尽）原则的全指标覆盖，成为集团水务板块的“标准字典”；此外建立个数有限的具有普适性、通用性的数据统计分析模型。“做减法”：以单个企业或组织为对象，从其实际业务和管理事项出发，筛选满足客观需要的必要指标，即从“标准字典”中删减不必要的指标，形成该企业的个性化指标集合。“管理视图”分析法：在明确项目组内各子团队在本项目中承担的基本任务的基础上，根据各子团队组织及任务特点完善相关辅助要素，例如：权责分配、资源配置、风险控制、过程管理、文档管理等，有机融合各子团队既有管理体系，实现纵向衔接、横向协调的管理目的，从而达到既统一共性，又彰显个性的一体化的团队管理系统。通过试点单位的试运行，进行基于前期累积数据的各种综合分析结论的有效性验证，根据验证结果并经过一系列算法优化后，下一阶段将在集团水务板块进行大规模的铺开和推广应用水务生产运营信息系统，以期让所有单位均能够获得系统提供的生产及运营优化策略，供管理人员作为重要参考。同时也丰富生产大数据综合分析系统的基础数据素材，进而实现综合化的汇总分析及深度挖掘，由系统的功能模块得到量化数据策略，为集团水务板块业务的投资预测、供应商整体评估、生产工艺调整及优化、能耗分析等提供量化数据支撑
城市供水管网GIS的构建与漏损控制技术研究就城市供水而言，智慧水务带来的价值主要体现在三个方面：一是降低漏损率，通过水表的网格化、实时监控、快速定位管网问题等实现漏损分析，从而降低漏损；二是减少投诉，通过自动抄表杜绝人工抄表导致扰民、“抄不准”、“估值”等现象，提升服务水平，减少投诉；三是通过水质、水压、温度等数据的实时回传，实现精细化、可视化管理，提升管理能力。2012年，中环水务下属湘潭中环着手开展“城市供水系统（湘潭市）安全评价及优化关键技术研究与示范”的研究，以构建基于GIS的管网信息化管理数据库与模型，建立区域管网漏损预警与评估方法，并通过技术集成与工程示范，建立集供水管网的监测、预警、控制与管理的综合模式。项目组成员从2010年便开始针对管网GIS及水力模型应用进行了全面调研，以期借鉴同行成功经验，规避项目实施的潜在风险，选择一条适合公司实际情况的管网信息化建设zuijia路径。2013年3月，开始覆盖全市供水管网探测与水表普查，以及GIS软件定制开发与工程调试工作，并于同年年底完成工作成果验收。2014年4月，组织完成相关部门工作人员参加管网GIS操作培训。6月，编制完成管网GIS管理制度，并建立完成基于管网GIS的新建管网探测、移交管网工程、管网数据纠错及管道抢修等的工作流程。8月，供水管网GIS正式上线运行。2015年，开展充分利用现有管网GIS成果，探寻管网漏损率降低突破口的相关工作。针对漏损率较高的小区，开展以压力控制、DMA分区管理和漏损探测相结合的综合漏控技术试点研究，为全市建立五大区域 DMA 分区管理模式，探明技术实现途径。目前正在安装区域监控计量总表；在安装一定数量区域监控总表安装的基础上，将陆续建立管网抢维修、水力模型、SCADA 、水表集抄管理平台等应用系统，并构建集上述应用系统为一体的管网漏控综合管理信息系统，使其具备管网历史漏控数据的管理、DMA分区管理、漏控方案的生成和决策支持等功能，以实时掌控供水系统的异常，做到迅速排查和及时解决
全球智慧水务发展现状2014-2022年期间，国务院、国家发改委、水利部、住房城乡建设部等多部门都陆续印发了支持智慧水务行业的发展政策，智慧水务内容涉及发展智能供排水和污水处理、智慧水利、智慧防洪等。这些政策的陆续出台为水务数字化转型，对智慧城市建设与智慧水务体系发展提供了相当力度的政策性支撑。例如早在2014年8月国家发改委、住建部等八部委联合印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，明确提出须将大幅提升水务等公用基础设施的智能化水平和实现运行管理精准化、协同化、一体化作为未来发展目标，同时加快建设全过程智能水务管理系统和饮用水安全电子监控系统。在之后《“十四五”规划和2035远景目标纲要》中提出“加快数字化发展，建设数字中国”，以及要分级分类推进新型智慧城市建设，将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。同时，水务行业专项政策也加速推动着企业数字化能力提升。例如中国水协发布的《城镇水务2035年行业发展规划纲要》提出智慧水务发展目标、实施路径与方法。这些政策支撑促进了水务行业的数字化转型和发展。政策红利的不断释放与发酵得到了水务行业的积极反馈。北控、首创等龙头水务公司均已在数字化水厂、水务管理信息化等业务板块积极布局。具备研发实力的环保技术公司通过团队扩充或者外部合作，积极为自己的产品和解决方案增添智能化元素，以智能水质监测仪器、智能水表为代表的智能化设备不断涌现。与此同时，信息技术巨头们也纷纷布局中国水务市场，整个产业格局在悄无声息地酝酿着深刻的变化。华为、阿里、腾讯积极布局组建智慧水务团队，旨在通过物联网、人工智能等新兴技术驱动水务行业数字化转型。通讯互联网巨头的跨界进军给智慧水务行业注入了新鲜血液与活力，传统水务公司不但可以更高效的完成技术转型升级，同时与其他产业的交叉碰撞也不断拓展着传统水务行业的外延，为水务行业提供了全新的商业可能与业务增长点。总体而言，我国智慧水务行业正处于整体布局和技术爬坡阶段。技术发展阶段属于水务信息数据化阶段，现阶段的发展重点在于完善底层数据采集 (如水质、资产等数据) 与数据监控存储系统 (如地理信息系统及SCADA等系统) 。精准高效的底层数据收集系统是水务系统智能化的必要条件，是数据分析以及决策流程准确性的根本保障。目前国内水务信息化底层建设的开展速度不断加快，各水务服务商与相关企业在技术发展水准上参差不齐，行业整体仍有很大的上升空间。水务企业在建立了基础数据收集与存储模块后，仍可能存在数据孤岛问题，数据孤岛是限制智慧水务发展的关键问题之一。造成数据孤岛的原因在于：一是各模块所使用的软件系统存在兼容性问题，导致数据无法流通共享；二是数据共享平台设施搭建仍不完善。只有突破数据互联共享这一瓶颈才能让水务系统充分利用多维度信息，实现更高层次的智慧应用。此外，在水务信息数据化阶段，需要各参与单位对智慧水务体系有统一认知，对智慧水务整体系统的构建保持足够的大局观，对水务分析智能化与决策智慧化架构进行顶层设计，在基础软硬件设施的方案设计与搭建过程中，保证系统发展的可持续性以及系统的延展性，减少后期系统构建与升级过程中的无效与重复投入。来源：智慧水务2023中国（上海）国际管网展览会火热报名中！