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            中國水務行業觀察者!

            智慧水務未來發展趨勢及建議思考
            更新時間:2021-04-09 來源:中大商業評論 作者:謝賀 嚴暑陽

            現階段智慧水務發展仍處于初級階段,存在較多問題,然而智慧水務作為智慧城市建設的重要環節,其在未來發揮的作用將越來越凸顯,提高企業運營管理效率,提升城市居民生活幸福質量,相信在不久的將來,智慧水務市場空間將呈現爆發式增長。

            01 智慧水務

            基本定義:

            智慧水務指利用物聯網、智能傳感、云計算、大數據等技術對供水、排水、節水、污水處理、防洪等水務環節進行智慧化管理。通過結合傳感器、通信網絡、水務信息系統提高水務信息化水平,實現水務管理協同化、水資源利用高效化、水務服務便捷化。

            發展背景:

            2008年,智慧地球概念被首次提出,由物聯化、互聯化和智能化三要素組成。之后越來越多的城市將電、水、氣等公共服務資源進行科學化管理,以數字化、網絡化、智能化為發展目標,努力地改善管理及服務,使市民的日常生活更加便捷,為人類生存環境的優化提供幫助。

            2010年,IBM正式提出了“智慧的城市”愿景,其中包含六個核心系統:組織(人)、業務/政務、交通、通訊、水和能源;后來“智慧地球”、“智慧城市”、“工業4.0”、黨的十九大以來圍繞“三去一降一補”等發展理念需要補齊城市基礎設施建設的短板、改善民生,而“智慧水務”正當其時。

            大體來看我國智慧水務技術背景發展主要分三個階段,從1.0初步發展期到2.0穩定發展期再到3.0快速發展期,經歷了數字化-智能化-智慧化的蛻變,在技術和驅動力等方面也實現突飛猛進式的發展。

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            構建目標及系統構成:

            構建目標:對于城市來說,智慧水務系統能夠實現城市給排水、防洪、保護水資源等業務運營的協同化管理,同時搭建統一的門戶平臺,社會公眾可隨時查詢需要的水務信息,能夠改進服務方式,提高服務水平;對于企業來說,智慧水務系統能夠實時監控、統計分析水質、供水管網,實現供水、用水情況,合理調配資源,實現資源高效化利用,同時能夠深層挖掘水利大數據,為水務業務的發展提供支持,提高決策的準確性。

            系統構成:智慧水務系統由智慧給水系統、智慧排水系統、智慧防洪系統、智慧污水回用系統、智慧節水系統等子系統構成,同時每個子系統又有如水源監控系統等眾多的子系統,共同構成智慧水務這個大系統。

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            技術架構:

            智慧水務技術架構包括信息安全、標準規范、業務應用、大數據中心、信息采集和基礎設施。信息采集是智慧水務“感覺系統”,助力監測網絡對涉水對象及其環境信息的感知和接收。

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            核心技術:

            智慧水務核心技術包括物聯網、智能傳感、云計算、大數據、人工智能等。各項核心技術運用于智慧抄表、管網優化設計等業務領域,能夠顯著提升水務管理及運營效率。

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            產業鏈:

            智慧水務產業鏈包括上游的水表供應商、閥門供應商、水泵供應商,分別為下游的系統集成服務商提供水表、閥門、水泵等硬件設備;中游的自動化方案服務商、智能技術服務商,為下游的系統集成服務商提供設備自動化解決方案,下游的系統集成服務商,提供物聯網、智能傳感、云計算、大數據、地理信息系統(GIS)、建筑信息管理(BIM)、人工智能等技術服務,為最終用戶提供智慧水務應用服務。

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            02 驅動因素和制約因素

            驅動因素

            因素一:政策引導,地區響應。

            自2015年“水十條”發布以來,水利部門先后印發多項政策,意在推動水務工作智慧化進程,各地積極相應,如火如荼地推進智慧水務建設進程,其中,深圳市建設重點集中在軟件管理系統和硬件產品運用;上海市實行合同節水管理;浙江臺州市的智慧水務項目成為省內典范。

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            因素二:市場充足,空間廣闊。

            據不完全統計,截至2020年6月,我國新注冊成立在業水務公司37600家,智慧水務的水務公司潛在客戶市場大,未來有很大的開拓空間。中國水務市場規模從2014年的65.6億元增長至2018年的86億元,年復合增長率達7.0%。近期來看,有關機構預測智慧水務市場規模將進一步擴大,預計至2023年,中國智慧水務市場規模將達到251億元,遠期來看,智慧水務市場空間充足,可達3000億元,市場空間提升廣闊。

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            因素三:技術推動,信息重塑。

            不斷革新的技術和海量的信息數據資源將推動智慧水務的快速發展,水務企業(單位)將通過大數據、物聯網等技術不斷提升信息化水平,實現數據資源的重塑和利用。例如在“智水蘇州”項目中,智慧河湖監管業務系統通過計算機視覺技術、人工智能、大數據等技術,在很多水務場景發揮作用,像內澇積水測量、排口偷排檢測、水體違法占用、藍藻監測等場景,實現了水務信息的實時監控和動態采集、調度以及遠程管理方面,并利用水務專網、無線網實現完成相關設備標定、管理以及監控,提高運營監管效率,實現了智能化決策。

            制約因素

            因素一:數據孤島,信息雜亂。

            水務數據在智慧水務應用項目中起著關鍵作用,現階段,水務數據問題突出,“數據孤島”現象嚴重,水務數據不完善、不精致、不及時、兼容性差等問題日漸突出,信息繁雜無章,如一些水務企業在未建立GIS地理信息系統的情況下,無法及時、精準地獲取管網、水表、水泵等設備的狀態信息數據、地理信息數據,同時水務數據尚未實現大規模互聯互通,水務數據類型繁多,規模龐大,城市水務規劃兼容性不佳,水務資源整合難度較大,難以實現大規模互聯互通,假如將龐大歷史數據從原有系統轉移至新模塊數據庫時,新模塊數據庫系統將會出現運行緩慢、數據丟失等各類問題。這些問題對智慧水務的升級發展產生明顯負面影響,嚴重制約智慧水務行業的發展。

            因素二:人才短缺,驅動薄弱。

            智慧水務對人才要求較高,行業缺失復合型人才。從業人員既要掌握互聯網、大數據、云計算等智能技術,又需要掌握水務領域的基本運營管理、工藝種類、工藝設備等知識。現階段,具備復合專業能力的智慧水務人才不足,從業人員無法切實滿足智慧水務項目的技術應用需求,智慧水務行業人才驅動力薄弱,不利于行業進一步發展。

            03 實際應用

            企業應用:

            深圳水務集團重視信息化和數字化建設,從2018年開始重新編制智慧水務的頂層設計,總結出一套從頂層設計到項目實施全流程的建設方法,保障智慧水務規劃完整、架構先進、基礎牢固、切合業務。

            首先做頂層的規劃設計;然后整理數據,即管控數據質量,提高數據治理水平;接著搭建綜合性的信息平臺,整合各個小散信息系統,打通業務部門之間的信息壁壘;之后找出應用場景,從業務應用中挖掘數據和平臺的價值;最后協同業務部共同建設、共同創新,實現了智慧水務在短時間內得到快速應用,取得了超越預設的效果。

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            深圳水務集團現已經實現調度、生產、管網、營銷和客服數字化,全方位支撐城市的供水、排水、水環境等核心業務,推動業務流程和組織架構的優化,全面提升集團的運營能力,數字化運營和智慧化決策開始顯現出一定成效。

             實踐一:

            綜合調度平臺在實際生產運營調度指揮工作中發揮了非常重要的技術支撐保障作用,通過全要素的數字化管控模式,把深圳河涉及的所有設施、要素進行梳理,設計預警和處置流程,然后進行數字化實現。

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             實踐二:

            深圳水務集團從數字技術出發,構建了從源頭到用戶水龍頭的全流程數字化管控系統,使得深圳市鹽田區在2018年實現了全區的自來水直飲。通過智能感知對供水全流程、全要素進行風險管控,按照HACCP的風險識別與分析體系進行水質管控;應用供水水力水質在線模型進行輔助預測、分析、診斷、處置爆管和水質突變等異常事件;GIS系統時空大數據與算法相結合,探索爆管預測與定位、管網狀態診斷、管網水質分析等應用。通過鹽田直飲水數字化管控系統,實現從“源頭到龍頭”水質安全監管一張圖管理。

            城市應用:

            2016年起,蘇州開始推行數字化水務創新,基于實際情況,政府規劃引入智慧水務平臺,基于物聯網、云計算、大數據、人工智能等新興信息技術,以“智慧驅動、精準治理”為理念,通過構建感知與仿真、決策與預警、調度與控制三大核心能力,實現感知全天候、業務全覆蓋、監控全過程,建設以科學治水、精準治水、依法治水、全民治水為核心的“智水蘇州”智慧水利水務樣板。

            “智水蘇州”的項目理念提出后,蘇州市基于未來發展趨勢的判斷,隨后緊密出爐了智慧水務框架,對“智水蘇州”項目提出“急用先建,適度超前”的基本思路。

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            產生效益:

            對于企業來說,智慧水務能夠降低企業運營成本,節省大量人力、物力、財力,降低事故風險隱患,及時對異常情況進行預警,快速響應處理,實現信息數據之間的聯動,打通各個業務流程環節,實現各個系統之間的數據共享,實現企業智慧決策,深度挖掘水務數據,發揮數據智慧決策能力,為企業業務管理提供快速、有效的決策支撐;對于城市來說,智慧水務能夠提供水務工作效率,促進城市水務工作高效開展,提供便利的民生服務,提高居民用水安全和供水質量,促進智慧城市建立,能夠為智慧城市節約環保、生態宜居提供基礎保障,推動社會和諧發展,提高人民的生活質量,推動社會穩定發展以及構建和諧社會。

            04 發展趨勢

            趨勢一:“供排污”一體化智慧管控系統成為行業重要發展趨勢。

            “供排污”一體化是指通過整合、優化供水、排水、污水處理等方面的人力、管理、技術資源,發揮協同管理效應,顯著提高水務管理效率。

            近年來,全國各地積極響應國家號召,推進生態環境治理體系和治理能力現代化,而“供排污”一體化改革是其中一項重要任務,各地政府也以破解“九龍治水”困局的魄力,勇闖改革“深水區”,實現“供排污”一體化;多個地區水務公司也陸續開展“供排污”一體化工作,在“供排污”一體化發展日益加快的背景下,“供排污”一體化智慧管理系統的應用需求亦不斷增長,在智慧管理平臺系統開發、搭建與運維等方面具有豐富經驗的專家表示,發展“供排污”一體化智慧管理系統是智慧水務行業發展的重要趨勢。

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            趨勢二:智慧水務逐漸融合于智慧城市發展體系。

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            “水電氣熱”四表合一抄收系統是智慧是水務融合于智慧城市發展體系的重要體現。同時“水電氣熱”四表合一抄收系統應用推廣步伐也逐步加快,在試點應用方案中,抄收系統接入客戶,實現聯合檔案管理、聯合抄表、賬單合并與發布、聯合收費及清分結算等功能,為客戶提供一站式收費服務,大幅度提升服務的便利程度。

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            趨勢三:智慧水務將進一步提升消費者在線互動能力。

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            在NB-loT、LoRa等物聯網技術幫助下,水務公司可以便捷獲取水表、閥門等設備連接信息,抄表水費管理效率顯著提升,定期通過PC端、手機端的網頁、APP、公眾號等渠道將賬單發送至消費者處,當設備探測出漏失、堵塞、污染等情況時,水務公司還可以及時將設備故障或異常情況向消費者匯報,客戶服務質量進一步提高。

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            05 發展建議

            建議一:做好頂層設計,建立制度機制。

            科學合理制定“互聯網+”智慧水務總體實施規劃,充分考慮“互聯網+”智能水務對未來發展的影響,建設具備較大兼容性和適應性智慧水務系統;完善相應管理機構,配備落實技術、業務、管理等方面的人員,建立各職能部門之間信息數據共享制度以及相對應的保障制度,明確信息使用權限,建立查詢、使用留痕的技術保障手段,防止信息被盜用、濫用。

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            建議二:完善基礎設施,加強數據應用。

            構建集基礎地理數據、監測數據、業務數據于一體的水務數據中心,應用云計算、物聯網、大數據等技術,打造集水廠監控、管網監控、二供監控、DMA漏損管控、營收管理、綜合調度等于一體的智慧供水管理平臺,建立一套統一的數據標準和管理標準,形成規范化的數據結構與服務接口,實現標準數據的高效采集與利用,便于多系統之間的數據融合、共享、交換,加強數據信息等資源的實際應用,同時消除內部的“數據孤島”。

            建議三:加強技術研發,加大資金投入。

            我國智慧水務發展還處于初級階段,信息技術人員的技術水平較為落后,因此水務企業需要加強技術的研究,吸引更多的優秀技術人才,打造專業的技術團隊,提高信息技術水平,從而推動行業的進步與發展;同時地方政府應加大資金投入,建立并完善相應的物聯網設施,從而對城市水環境質量、供排水管網質量等實施監控,并將信息內容及時傳送到智慧水務信息共享平臺,其次政府應加大工作人員在智慧水務系統應用上的培養,形成相配套的業務管理、信息技術、建設管理等復合人才培養機制。


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            • 深圳市昆特科技有限公司

              昆特科技是一家專注于自然風險服務的國家高新技術企業,總公司位于深圳南山區并配置有數據采集研究院(軟件研發中心設立于成都高新區)具備獨立自主的數據采集與遙感應用能力,擁有發明專利6項、軟件著作權81項以及其他各類行業資質與硬件專利近百項,案例遍布于全國23個省市直轄市約1150個縣/區,沉淀案例近萬個。昆特科技致力于以“水、大氣、土壤”為主要致災因素的自然災害、商業氣象、生態環境、公共安全研究已14年歷史。
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            • 深圳市誠宇建設集團有限公司

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