一、智慧水務(wù)建設(shè)背景

（一）政策推動(dòng)

       國家政策持續(xù)加碼，大力推動(dòng)水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從 “發(fā)展智能水務(wù)” 到 “發(fā)展智慧水務(wù)” 再到 “構(gòu)建智慧水利體系”，層層遞進(jìn)，不斷強(qiáng)化對(duì)水務(wù)行業(yè)數(shù)字化發(fā)展的要求。

     《關(guān)于開展智慧水利試點(diǎn)推行的通知》進(jìn)一步推動(dòng)運(yùn)用 5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，搭建供排水設(shè)施感知網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握管網(wǎng)運(yùn)行狀況，為智慧水務(wù)的具體實(shí)施指明了方向。

（二）技術(shù)驅(qū)動(dòng)

       數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展為智慧水務(wù)建設(shè)提供了強(qiáng)大的支撐。

       物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過在水務(wù)設(shè)施上部署大量傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水和排水設(shè)施各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)連接與數(shù)據(jù)采集。在供水管網(wǎng)中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流速度、壓力、水質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)；在排水系統(tǒng)中，能監(jiān)測(cè)污水流量、液位高度、污染物濃度等信息，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制中心。

       大數(shù)據(jù)技術(shù)為海量水務(wù)數(shù)據(jù)提供了有效的分析手段。借助大數(shù)據(jù)分析算法，可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘：宏觀層面，分析不同區(qū)域、不同時(shí)間段的用水和排水規(guī)律，為水資源調(diào)配和污水處理能力優(yōu)化提供決策依據(jù)；微觀層面，精準(zhǔn)定位供水管網(wǎng)潛在故障點(diǎn)及排水系統(tǒng)堵塞或溢流風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，提前做好維護(hù)準(zhǔn)備，避免水資源浪費(fèi)、供水中斷及環(huán)境污染等問題。

（三）行業(yè)需求

      隨著城市化進(jìn)程加速，水務(wù)行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。

      在供水方面，城市人口增加導(dǎo)致水資源需求增長(zhǎng)，供水管網(wǎng)迅速擴(kuò)張，但漏損率較高成為突出問題。部分城市供水管網(wǎng)漏損率甚至超過 20%，不僅造成大量水資源浪費(fèi)，還增加了供水成本。

      在排水方面，工業(yè)生產(chǎn)和居民生活水平提高使得污水排放量持續(xù)上升，排水系統(tǒng)壓力巨大。排水管網(wǎng)老化、堵塞等問題頻發(fā)，導(dǎo)致污水外溢，影響城市環(huán)境和居民生活；同時(shí)，傳統(tǒng)污水處理方式難以滿足需求，污水處理能力不足制約了水務(wù)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

二、智慧水務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成

（一）子系統(tǒng)與功能模塊

      智慧水務(wù)系統(tǒng)由智慧給水、智慧排水、智慧防洪、智慧污水回用、智慧節(jié)水等五大子系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)子系統(tǒng)下又包含水源監(jiān)控、水廠檢測(cè)、用戶超表等不同功能模塊。

（二）技術(shù)架構(gòu)

信息安全：保障水務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的安全可靠。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保系統(tǒng)的兼容性和協(xié)同性。

業(yè)務(wù)應(yīng)用：涵蓋水務(wù)管理的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的智能化和信息化。

大數(shù)據(jù)中心：存儲(chǔ)和管理海量的水務(wù)數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析和決策提供支持。

信息采集：作為智慧水務(wù)的 “感知系統(tǒng)”，助力監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)全面感知和接收涉水對(duì)象及其環(huán)境信息。

基礎(chǔ)設(shè)施：包括硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等，為智慧水務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐。

（三）核心技術(shù)

       智慧水務(wù)核心技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，這些技術(shù)運(yùn)用于智慧抄表、管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，顯著提升了水務(wù)管理及運(yùn)營效率。

三、智慧水務(wù)體系構(gòu)建階段

（一）水務(wù)信息數(shù)據(jù)化

       將海量多類別水務(wù)基礎(chǔ)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化整合，構(gòu)建直觀可用的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，涉及傳感器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)硬件搭建、底層數(shù)字化信息系統(tǒng)（如 SCADA、GIS）搭建、云計(jì)算硬件搭建等。

（二）水務(wù)分析智能化

       通過多維度（如地理信息、水質(zhì)信息、水力信息、經(jīng)濟(jì)信息等）數(shù)據(jù)交互挖掘技術(shù)、大數(shù)據(jù)模型建立、機(jī)理模型建立及智能分析預(yù)警技術(shù)等，為水務(wù)公司運(yùn)行管理提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。

（三）水務(wù)決策智慧化

       整合并實(shí)現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)一體化收集、挖掘和決策調(diào)度，為各應(yīng)用層面決策提供智能化數(shù)據(jù)分析支撐，利用深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)代替人工處理復(fù)雜信息，提高水務(wù)運(yùn)行管理決策效率和能力，滿足城市化發(fā)展需求。

四、智慧水務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景

（一）水質(zhì)監(jiān)測(cè)

         供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)：面向水務(wù)局、自來水公司及工廠企業(yè)等，圍繞城鄉(xiāng)供水生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)水源 6 項(xiàng)、出廠水 9 項(xiàng)、供水水質(zhì) 106 項(xiàng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，同時(shí)監(jiān)測(cè)水廠環(huán)境安全和生產(chǎn)運(yùn)行，助力供水環(huán)節(jié)科學(xué)化、智慧化、精細(xì)化管理，保障水質(zhì)安全。

         排水水質(zhì)監(jiān)測(cè)：針對(duì)城市排水管網(wǎng)、污水處理廠以及工業(yè)廢水排放口等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，開展化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷、總氮等關(guān)鍵指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保污水達(dá)標(biāo)排放，防止污染擴(kuò)散，為污水處理廠運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化處理工藝，提升效率，實(shí)現(xiàn)供水與排水全流程智慧化管理。

（二）智慧水廠

        面向客戶在供水建設(shè)和運(yùn)維管理中遇到的水質(zhì)突變、粗放式加藥、能耗高及低效運(yùn)維管理等問題，提供全生命周期定制化解決方案。利用自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過智慧管控平臺(tái)搭載智能投加系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水廠生產(chǎn)可視化、功能集成化、智能自動(dòng)化，確保各工藝段安全生產(chǎn)，打破系統(tǒng)間信息孤島，滿足決策層到管理層實(shí)時(shí)全面管理及運(yùn)維需求，通過 24 小時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o人值守，實(shí)現(xiàn)一體化、智能化、數(shù)字化，節(jié)約人力成本，提升管理效率。

（三）污水處理廠

       引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各工藝環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控與精準(zhǔn)調(diào)控，提升設(shè)備運(yùn)行效率和穩(wěn)定性；利用高精度水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備和大數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加藥和工藝優(yōu)化，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；借助能源管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行策略，降耗，實(shí)現(xiàn)資源回收利用，推動(dòng)污水處理向綠色、高效、智能化方向發(fā)展。

（四）管網(wǎng)設(shè)施數(shù)字化改造

        供水管網(wǎng)：利用二三維 GIS 技術(shù)可視化展示供水管網(wǎng)和配套設(shè)施分布，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力、水量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析；基于 GIS 管網(wǎng)和水力算法模型，建立壓力模型、流量模型、實(shí)時(shí)流量模型，對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、安全防護(hù)、供水調(diào)度和突發(fā)爆管應(yīng)急事件等進(jìn)行決策分析，提升管網(wǎng)管理效率。

        排水管網(wǎng)：通過二三維 GIS 技術(shù)可視化展示排水管網(wǎng)和污水處理設(shè)施分布，實(shí)時(shí)采集排水管網(wǎng)液位、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，結(jié)合水力模型，建立排水流量模型、液位預(yù)警模型和污水輸送模型，用于監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防管網(wǎng)堵塞、污水外溢等問題，優(yōu)化污水處理廠進(jìn)水調(diào)度，為突發(fā)排水事件（如暴雨積水、管網(wǎng)破裂）提供應(yīng)急決策支持，提升排水管網(wǎng)管理效率和應(yīng)急響應(yīng)能力。

（五）農(nóng)飲水供水一體化

        集成式農(nóng)飲水一體化供水方案面向農(nóng)村山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，解決因地理環(huán)境約束導(dǎo)致的水源保障不穩(wěn)定、供水高差大、管線長(zhǎng)、拐點(diǎn)多、水質(zhì)安全難監(jiān)測(cè)等問題。該方案運(yùn)輸方便、安裝簡(jiǎn)單、占地面積小，能快速實(shí)現(xiàn)水廠功能，在一體化泵房?jī)?nèi)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)、異常自診斷、設(shè)備檔案管理、生命周期管理、安防監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)管理、電子巡檢管理、智能化在線監(jiān)測(cè)，將復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)問題集成化、簡(jiǎn)單化處理；還可根據(jù)客戶監(jiān)測(cè)需求，靈活組合、選配、定制相應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制方案，解決農(nóng)村、山區(qū)等地方安全供水問題。

（六）定制化業(yè)務(wù)

        除上述主要應(yīng)用場(chǎng)景外，還可根據(jù)客戶實(shí)際需求，提供一體化集成個(gè)性門戶，建設(shè)開發(fā)水服務(wù) APP 等定制業(yè)務(wù)，同時(shí)結(jié)合移動(dòng)運(yùn)營商大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，提供基于用戶畫像洞察的精準(zhǔn)客戶用水信息服務(wù)，聯(lián)合線上大數(shù)據(jù)開展水務(wù)輿情服務(wù)等，切實(shí)提升供水企業(yè)運(yùn)營管理水平，保障城鄉(xiāng)供水安全。