5G智慧水廠的構建與實施

創造單位：廣州市自來水有限公司北部水廠

主 創 人：林 立 羅 斌

創 造 人：敬東明 何元春 何立新 李洪榮 馮冰妍 潘鐵軍 賴源平 張靖雯

廣州市自來水有限公司創建于1905年10月，發展至今已成為一家集自來水生產、銷售、服務和多種經營為一體的特大型供水企業。公司設計綜合生產能力519萬立方米/日，供水范圍覆蓋廣州市中心城區。

2020年公司供水總量為16.51億立方米，供水服務面積達997平方公里，市政管網長度7274公里，是全國供水總量第二的服務單體。

近年來，廣州自來水公司加速智慧水務建設，致力推進供水云服務平臺建設，參與大量國家重大科技專項和省市的重點科研項目，取得“國家高新技術企業”“省級企業技術中心”“市級企業技術中心”“省級工程技術研究中心”認定，科技成果顯著。

黨的十九大以來，為滿足人民對城市供水保障需求，建設安全、便民、高效、綠色、經濟、智慧的現代化城鎮水務體系，成為水務行業發展大趨勢。在以云計算、5G等為代表的“數字基建”時代，5G通訊通用技術革命、大數據、人工智能為智慧水務插上嶄新的翅膀。

2019年，公司緊抓時代發展機遇，深入貫徹落實國家“新基建”戰略部署，以廣州“新城建”試點建設和5G發展為契機，借助云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等創新技術和水務行業標桿企業經驗，全力搭建集優質服務理念、領先技術標準、高效營運經驗為一體的智慧供水云平臺，建成廣州市首個5G智慧水廠——北部水廠，打造“廣州模式”的行業智慧供水規范，助推廣州建設幸福宜居文明城市。

一、背景與目標

（一）實施背景

1.“5G+”政策支持，智慧水務迎來發展機遇

2019年以來，信息技術持續高效發展，國家全面推進工業互聯網網絡、平臺、安全三大體系建設，支持工業互聯網產業示范基地建設，建設“5G+工業互聯網”融合應用先導區，加快培育工業互聯網骨干龍頭企業。5G與云計算、物聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等信息技術融合，并與智慧供水技術深度融合，融智賦能。國務院國資委辦公廳在《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》中要求“推動新一代信息技術與制造業深度融合，打造數字經濟新優勢，促進國有企業數字化、網絡化、智能化發展”，在頂層愿景、目標和發展戰略上給出指引方向。廣州市出臺關于加快5G等新型信息基礎設施建設的相關部署，要求把握5G發展新形勢、新機遇，推動5G網絡建設、應用和產業協調發展，為廣州自來水探索“5G+供水”提供強而有力的政策支持。此外，2021年中國水協發布《城鎮水務2035年行業發展規劃綱要》，提出智慧水務發展目標和任務、實施路徑與方法，進一步為智慧水廠長遠發展建設“掌舵”。

2.國內外水務行業智慧水務建設現狀及存在問題

（1）國外智慧水務建設現狀

在國外，早期發展的水務公司重點在于部署軟件平臺、新型傳感器與智能水表，數字化程度高的公司逐步應用VR、大數據、人工智能技術，制定智能化方案，提高水務管理工作的能力和水平。

蘇伊士集團通過與OptimaticsTM公司合作，引進整合OptimizerTM數字技術，擴展其數字化解決方案，為用戶提供貫穿于管網設計到運營全生命周期的水務基礎設施優化服務，搶占水務創新數字解決方案制高點；

新加坡數字化轉型最終目標是創建一個單一的高效水系統。在該系統中，用水監測、污廢水收集和處理、飲用水生產及輸配的所有過程都能在系統級別上得到優化，而不是“各走各路”，從而實現高效管理；

美國IBM公司為哥倫比亞水務局創建了一套監督系統，實現水務基礎設施的率先維護，使管理工作由被動變主動；

日本東京都自來水踐行“確保供水穩定”“提升地震發生時的應對措施”以及“可生飲和口感好的自來水”三大供水指導思想。在東京供水長期戰略構想（2020年）中，計劃建設涵蓋供水監控、能源優化、應急供水、水質管理等關鍵業務的水務數字化系統，確保東京都自來水制訂的18項具體任務和15個考核指標能得到有效落實。

（2）國內智慧水務建設現狀

國內的一些大型水務集團也積極探索數字化、一體化建設。如北控水務，通過建立“全業務一體化”的BECloud智慧云平臺，達到對各項目統一管控和標準化管理，有效提高運營能力；重慶水務與阿里巴巴集團合作，共同打造智慧水務大數據中心，并計劃在智能客服、智能調度、決策輔助和故障診斷等場景中投入應用；深圳水務聚焦水安全運行、水質量提升和水環境改善，構建集團化數字運營管理基礎，融合智能核心技術，驅動業務流程、運營模式創新，賦能環境水務產業升級，構建智慧化水務生態。在深圳市鹽田直飲水示范工程中，深水集團通過智慧化手段，構建了鹽田直飲數字化管控系統，實現了從“源頭到龍頭”水質安全監管一張圖管理，實現了自來水直飲全流程數字化管控。

（3）智慧水務建設面臨的問題

多年來，國內供水運營管理一直在自動化、信息化、智能化中積極探索，然而供水系統復雜、流程長、環節多、數據信息量大、視頻等非結構化信息利用少等問題，造成管理系統平臺分散，數字技術賦能業務的水平偏低，以下問題一定程度制約智慧水務進程：

一是部分水務企業缺乏頂層統一數字化規劃，各業務系統建設相對分散，各自為政，制約企業數字化轉型效率。

二是傳統水務運營環節和操作流程管理仍顯粗放，部分業務管理鏈條中存在信息化空白，無法構建全業務驅動的數字化平臺，導致難以形成有效協同以及實現全方位監管督辦、立體化管理，智慧水務信息系統不能為企業的戰略發展和管理運營提供有力支撐，無法實現企業各項業務的規范化、標準化管理。

三是水務行業在新一代5G技術運用、數字資源挖掘、智慧化管理等方面任重而道遠。傳統的智慧水務信息系統局限于結構化數據處理，視頻、圖像識別等非結構化數據處理和分析利用不足，制約了數據價值的釋放，無法深入地挖掘、分析與應用全息數據支撐供水運營智慧化管理場景。

3.廣州自來水智慧供水發展，“三步走”邁入黃金時期

廣州市自來水有限公司的智慧供水發展經歷了三個階段：

初級階段是從20世紀80年代到2000年，全國的供水信息系統都是剛剛起步，廣州自來水在該時期主要建設了生產調度系統、水廠生產自動化系統，水廠水質監測系統，管網管理基本沒有信息系統；

中間階段是2000年到2015年，企業逐步建立多個獨立的業務信息系統，如管網GIS系統、營業系統、客服系統、從水源至管網水質監測系統，初步實現主要業務信息化管理，但各業務系統相互獨立，信息煙囪、數據孤島導致內部數據未打通，大量數據處理和利用共享不足，數字化效能較低；

“十三五”以來，公司進一步發展，把各個分散獨立的系統向云端整合，邁進智能化。2019年，與浪潮軟件集團有限公司簽署戰略合作協議，在云計算、大數據、人工智能等方面深入合作，建立全方位、深層次的戰略合作關系，推進公司向數字化、自動化轉型升級，打造“智慧廣水、情潤萬家”品牌，全面提升企業競爭力。

圖1 北部水廠工藝流程

（二）發展目標

在“生態文明”新發展理念、“碳中和”遠景目標的指導下，以廣州建設國家重要中心城市和粵港澳大灣區區域發展核心引擎為契機，深入貫徹落實習近平總書記視察廣東時提出的推動“四個出新出彩”實現老城市新活力的重要指示精神，以提高供水保障服務水平、實現區域優質供水為目標，運用“互聯網+”思維，加快構建水務數字化產業鏈，打通“水安全、水資源、水管理、水經濟”循環，助力水務行業運營、管理、服務模式的數字化升級與創新。

一是打造以云化部署為核心的智慧供水運營管控平臺，將水廠全流程生產管理業務集成在統一平臺，構建節能增效型智慧水廠運營管理數字化體系，形成基礎設施云化、前端觸點數字化、業務在線化、運營數據化、決策智能化。

二是以“工業+5G”為核心，借助5G網絡、圖像識別、物聯網、移動互聯網等新一代信息技術，在先進、有效和可靠的智能算法和控制策略指導下，以北部水廠為試點，開發涵蓋水源到終端的全過程智慧生產管理場景，將生產、運營、綜合管理等場景全面重構，并利用彈性敏捷、高復用的數字化技術推動公司的業務模式、組織架構、企業文化等持續變革，使廣州自來水公司成為供水行業數字化轉型的領軍企業。

二、實施辦法

廣州市國資委在《關于加快推進廣州國資國企數字化轉型工作的指導意見》指出，要加快建設智慧國資，促進國有企業數字化、網絡化、智能化發展。為進一步構筑智慧水廠未來發展戰略性的新優勢，持續激發高質量發展新活力，廣州自來水公司北部水廠主動順應數字化發展大勢，系統謀劃、創新舉措，通過搭建“四化融合”體系，切實把數字化轉型深度融入國資國企改革發展。

廣水智造的“四化”，是指以水廠生產全流程自動化控制為基礎，將生產數據、管理業務集成平臺化，不斷深化5G融合應用，賦能水廠運營管理移動化，構建智慧應用場景，全面推動水廠業務數字化管理，引領城市供水高質量發展。

（一）生產全流程自動化，管理效率不斷提高

北部水廠采用先進的自動化控制系統，實現從原水到出廠水全流程控制自動化。藥劑投加系統可以根據原水以及生產過程中水質、水量的變化，自動調節助凝劑、消毒劑的投加量；常規凈水系統的反應沉淀池實現了自動排泥，濾池實現了自動運行以及反沖洗；超濾膜系統更是實現了系統自動適配水量，膜組自動清洗，無人值守；排泥水處理系統通過對各工藝段的協調控制，能自動處理不同原水濁度下的排泥水。通過不斷對生產流程優化更新，各凈水工藝協調聯動全自動化運行，系統控制更加精準可靠，大大減輕巡檢維護工作量，逐步邁向少人、無人車間的目標。

1.藥劑自動投加

在自來水工藝流程中，藥劑投加一直是較難控制的一環。在絮凝劑投加方面，北部水廠根據對投加大數據的分析以及實驗室的混凝試驗，優化得出不同原水濁度下的最佳藥耗，按水量的變化實時調節投加設備，實現了絮凝劑的準確投加。在消毒劑投加方面，北部水廠考慮包括日照時間、實時水量、過程中的水質參數等多方面的因素，通過計算實現了前、后消毒劑的全自動投加。

目前，北部水廠正在創新開展絮凝體（礬花）圖像識別的研究，日后將對投加后的絮凝體的大小、單位數量、形狀等進行圖像實時分析，通過智能分析計算得出最優的投加量，配合精準的數字計量泵實行精確投加。

2.排泥水處理系統自動運行

北部水廠的排泥水處理系統等同于一個中小型的污水處理廠，其工藝包括了濃縮沉淀、上清液回用和余泥脫水外運。

圖2 北部水廠排泥水處理系統工藝流程

該系統利用PLC對各工藝環節協調控制，能夠適應不同時期原水濁度變化而導致的排泥量增減。系統安裝了多個濃度計對濃縮沉淀的效果進行監測，精準控制脫水前的泥水濃度，使脫水機運行在最優工況，確保脫水后的泥餅保持在含固率30%以上。經計算，泥餅含固率由平均20%提升至30%，泥餅體積減量約1/3，每年污泥外運費用減少約200萬元。因實現了全自動控制，無需人員參與運行，大大降低了運行維護成本；而且使指令執行更及時準確，目標控制更加精準，系統運行更加穩定，滿足生產廢水零排放。

3.超濾膜系統無人值守

北部水廠擁有全國最大規模的單一膜處理車間，一期日最大產量達60萬立方米。超濾膜系統共有40個膜堆，分4組獨立運行，每組均配有物理清洗系統、化學清洗系統、膜完整性檢測系統，另外還有共同使用的提升系統、預處理系統、配藥系統及中和系統。

北部水廠超濾膜的自控系統共設5個PLC控制主站和52個PLC控制子站。主站采用具有雙CPU雙網絡的冗余PLC，搭建一個雙層工業以太環網，并結合多種通信技術，實現中央監控管理系統上位機集中統一監控。通過中央監控管理系統，集成過程監控、報警功能、趨勢功能、報表系統、用戶管理等功能。借助自動化手段，實現了超濾膜系統運行無人值守，不斷為應急處理提速，提升企業經營效率。

（二）數據、業務平臺化，多維度提升智能決策

結合生產管理實際，北部水廠整合資源、統籌規劃，在現有的自動化生產控制系統基礎上，通過云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等技術，搭建智慧生產管理云平臺，借助應用MDA的建模開發理念，構建統一開發平臺、統一業務支撐平臺、統一移動平臺，實現了水廠管理全流程數據集中、業務統一集成，推動水廠管理從信息化到智能化再到智慧化的躍升。

圖3 北部水廠超濾膜處理車間

圖4 北部水廠智慧供水云平臺

圖5 工作人員借助AR設備和App巡檢

圖6 5G終端記錄設備現場情況

北部水廠智慧生產管理平臺利用云技術，以生產調度控制、水質全流程管理、設備全生命周期管理為主線，將水廠ERP（包括計劃經營、財務資產、供應鏈、人力資源、協同辦公、黨政工團管理、風險控制等）等系統資源進行有機的串聯和整合，完成廠內各生產要素之間的數據打通，全面重構生產管理各業務系統，實現各業務流程的聯通、業務的統一集成。水廠智慧生產管理平臺如同水廠大腦，通過匯集生產大數據，實現分析預警、輔助決策，進一步提升水廠經營管理水平。

1.生產數據實時綜合監控

傳統水廠的生產監控系統集合了監測、控制、報警等功能，一般需要通過多個界面，呈現多重信息，當設備發生故障報警時，值班人員需要頻繁切換界面查看，故障處理的效率并不高。為此，北部水廠自主開發了自動化綜合監控平臺系統，對生產過程中超過10萬個數據清晰記錄。通過生產報表對龐大的生產數據庫進行計算和挖掘分析后，實現對廠內的生產流程、重要設備的運行狀況進行監控，并可根據系統設定的故障等級劃分，對生產異常情況進行實時報警。

2.生產能耗優化管控

通過大數據實時對比分析供水量變化對生產成本和物耗、電耗等的影響，云平臺自動調整生產計劃，使系統在最優設計工況下運行；平臺可聯動管網最不利點的壓力，結合大數據綜合分析用戶情況、季節影響、周邊工程和搶修等因素，計算壓力控制的最優值。通過水廠調頻控制使出廠壓力始終動態穩定在合理水平，實現水廠夜間壓力優化控制是確保供水安全和能耗優的雙重目標。

3.生產設備全生命周期管理

云平臺配置的設備采購、到貨、安裝、巡檢、運維、改造、報廢等全生命周期流程，將水廠的設備資產全生命周期數據在線管理。通過大數據分析評估設備資產健康情況，輔助設備管理決策。例如通過日常巡檢大數據分析，系統自動生成并分發維修任務，并跟蹤任務執行，任務完成后形成設備故障維修記錄臺賬，根據預先設定的設備使用年限，系統經過對設備維護保養、維修數據分析后，將會對設備的更新改造和報廢作出提醒，并輔助制定設備更新改造以及報廢計劃。

4.倉儲物料全流程管理

云平臺構建云上物料管理模塊，借助二維碼技術，實現物料到貨、收貨、現場核驗全流程的跟蹤掌控，通過物料儲存、使用信息反饋優化控制物料倉存，提升物料閉環管理效率，實現物料數字化管理。

（三）前端管理移動化，培育數字水廠新模式

5G融合應用是促進經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型的重要引擎。聚焦供水云平臺建設關鍵環節，借力新基建契機，廣州市自來水有限公司與廣州聯通強強聯合在北部水廠成立“5G+智慧”供水實驗室，推動5G等新型技術與城鎮供水業務深度結合，打造廣州智慧供水“新名片”，為北部水廠“5G+水務”建設提供強而有力的保障。借助5G技術的優勢，北部水廠在傳統管理的固定終端基礎上，挖掘移動化終端的潛力，開發移動業務提高水廠管理的效率。

（1）移動設備巡檢

以往生產管理、設備管理都是先發現再處理的模式，對于突發情況以及故障的發生有嚴重的滯后性。北部水廠利用5G技術，借助基于5G的可穿戴設備、移動終端，研究拓展生產巡檢移動化，將水廠管理前置。通過設備定位、設置巡檢路線及巡檢標準，云平臺將根據巡檢計劃自動生成巡檢任務，巡檢人員認領任務后，借助巡檢App對設備設施開展巡檢，利用5G高速率、低延時、大容量的通訊技術，及時把設備現場可視化圖像信息第一時間上傳到云平臺，用于開展設備大數據分析。

（2）5G巡檢無人機

除了人員移動巡檢，北部水廠拓展無人機巡檢應用，在設定的巡檢路線上，工作人員可在智慧生產管理云平臺上，實時控制無人機飛行高度、高清攝像頭狀態，彌補人工巡檢無法覆蓋的盲點區域，通過無人機將巡檢過程高清影像流暢回傳至調度中心，解決人工巡檢時無數據留存的技術難點，提升多維度聯動能力。

此外，北部水廠正在積極探索無人機的多機協同自主巡檢以及在地面機器人的配合下開展多架無人機自主巡檢，搭建立體巡檢試驗框架。未來，5G無人機在水廠運營管理的應用，必將引領跨越式發展。

（四）智慧場景多元化，深度融合5G新技術應用

立足新發展階段、貫徹新發展理念，北部水廠以“上云、用數、賦智”為重點突破口，拓展智慧供水領域的廣度和深度，借助5G技術、大數據技術、AR技術、互聯平臺等技術基礎，不斷深化智慧場景應用。

1.智慧安防

面對復雜多變的國際防恐形勢，城市供水安全保障是防恐工作中的重要環節，關系到維護社會穩定、保障民生安全、提升人民幸福感的高度。水廠作為供水過程中一個重要的生產單位，防恐要求及安全生產保障尤其重要。

圖7 北部水廠利用無人機巡檢

圖8 北部水廠智慧安防系統界面

圖9 當發現人員闖入立即發出警報

圖10 周界安全防控實時分析定位闖入人員軌跡

北部水廠聚焦“防入侵、防盜、防事故”三大關注點，重點面向“人、物、地、事、組織”中的人員管理、車輛管理、區域管理、事件處置等業務，整合安防、調度、人流、設備、環境、事件等系統數據，針對廠區的安全風險控制重點構建智慧安防場景應用。

（1）廠區安全綜合態勢感知

北部水廠利用GIS和可視化技術，對廠區環境進行數字建模，呈現廠區虛擬結構，匯集視頻、門禁、報警、停車場、辦公等數據，構建智慧樓宇體征指數，形成運行評估體系。對重點區域的進出人員、車輛、重要設施狀態等的運行情況進行集中呈現，及時研判、發現，防止異常事件發生。

（2）生產區域周界安全防控

傳統水廠安防系統注重周界入侵報警，沿廠區圍墻布防可調頻主動紅外對射探測器，當防區有入侵報警時，監控室報警主機和現場聲光報警器一并發出報警，同時現場投光燈照亮相應圍墻段和聯動相應攝像槍進行取證，對未經允許人員進入時發出報警。

北部水廠在此基礎上，對廠區進行細分區域管控，構建了“區域防控應用場景”，即在綜合泵房、沉清疊合池、砂濾池、超濾膜車間等重要生產區域外圍部署多路視頻監控，劃分電子監控區域邊界。通過人工智能AI算法平臺分析運算，實現攝像槍監控范圍內對人臉、人體、車牌、車型的檢測和識別能力，通過設置黑/白名單對進出人員進行識別管理，在重點生產區域發生未經允許人員入侵報警后，自動抓拍人臉并上傳到平臺，對布控區域內入侵行為和意外事件實現快速感知和高效處理。

（3）高壓線限高區域安全防控

廠區內有架空高壓線穿越，存在車輛超高意外觸碰高壓線的安全風險，為防止這類安全事故發生，水廠構建了“限高預警”應用場景。通過在車輛進廠時進行圖像識別，測算車輛高度并回傳調度中心，若車輛超過安全高度，報警系統及時啟動，對車輛進行安全提醒，避免高壓觸線風險。

2.AR遠程診斷

基于AR技術，北部水廠構建了“遠程診斷”應用場景，當工作人員在巡檢時發現生產設備異常，可實時連線專家，通過語音視頻通訊、AR實時可視化標注進行實景互動、遠程指導，第一時間制定解決方案，減少時間成本，迅速解決現場問題，進而提高水廠生產、維修、培訓等工作效率。AR遠程診斷場景的應用可進一步優化整合企業的技術、維修人力資源，降低人工成本；還可在因新冠肺炎疫情封閉區域內，人員進出限制的情況下，實施遠程作業指導輔助，具有較廣泛的應用價值。

三、主要創新點

北部水廠以國企數字化、網絡化、智能化轉型發展為契機，以“上云、用數、賦智”為重點突破口，構筑智慧水廠發展戰略新優勢，在傳統水廠的基礎上，通過部署工業以太網、有線互聯網、5G移動網，支持“自動化、平臺化、移動化、場景化”相互融合，協同多系統、協調多部門，多維度提升智能決策，不斷提高管理效率，培育數字水廠新模式，激發智慧水務高質量發展新活力。

（一）創新應用5G技術，構建“三網交互”支撐網絡，實現數據交互融合

數字化建設依托三大基礎網絡部署，包括工控網絡、有線互聯網、5G移動網，“三網交互”為實現“四化”融合提供高效、便捷、安全的重要基礎保障。工控網絡滿足實現生產設備PLC、控制設備、執行設備和傳感設備等多樣現場傳感設備的互聯和控制；有線互聯網絡實現在廠區場所范圍內固定終端的的連接，實現內部管理信息的有效互通；5G通訊網絡是新一代的通訊技術，具有高帶寬、低延時、廣連接的優勢，應用于移動管理場景，催生更多的管理價值。

創新應用5G技術在國內走在前列，依托大數據、物聯網、云計算、邊緣計算等新技術結合，將基于傳統網絡的水廠信息化管理側重于數字分析、平面化向實現圖像識別分析、立體化拓展，讓現場信息采集從“看得見”向“看得快”“看得清”轉變。目前，北部水廠在智慧安防、無人機巡檢等方面應用了5G技術，在5G網絡的支持下，無人機響應速度明顯提升，高清視頻和圖像實時傳輸到管理后臺，有效提升水廠生產全流程管控水平和業務管理水平，大大減少了巡檢中人力成本的投入。未來，“5G+”技術還將不斷深入創新應用于生產各環節。

（二）創新應用“四化”融合，構建廠區數字化管理體系

智慧水廠數字化管理體現在四個層次，第一層，在線連接人、設備和流程，采集關鍵節點數據，能夠秒級感知發生了什么；第二層，實時歸因分析，秒級獲知事件發生的原因；第三層，通過模型預測事件變化趨勢；第四層，能夠自動采取應對或決策。北部水廠積極探索數字化在供水管理全流程全周期的深度應用，通過“四化”融合（自動化、平臺化、移動化、場景化），促進實現數字化管理的四個層次，逐步達到“管控全面升級（成本更優）、業務協同高效（效率更高）、應急敏捷響應（安全可控）”的數字化管理目標。

1.自動化——生產一體化自動控制，夯實水廠數字化管理的基礎

北部水廠作為設計規模達150萬立方米、擁有國內最大規模單一膜處理車間的南方超大型水廠，已建成基于PLC和生產監控的工藝全流程自動化控制系統，并為企業決策和實施提供強大技術支撐。

圖11 高壓線限高區域安全防控

圖12 AR遠程診斷

圖13 智慧水廠數字化管理四個層次

針對系統規模大、水質數據監控點數多、控制復雜等特點，北部水廠應用多種通訊技術，揉合多種工業總線，實現了不同設備、不同子系統之間的數據交換，達到真正意義上的一體化控制。從取水泵站取水通過管網輸送到水廠進行加藥、混凝、沉淀、過濾、超濾膜處理后，由供水泵房加壓輸送至供水管網的全過程，實現自動化控制，為水廠數字化管理提供強有力的硬件基礎。

2.平臺化——數據、業務云化構建，打造水廠數字化管理的中心

以往水務企業的信息系統構建方式，是以人、財、物、事各業務線獨立建設業務系統為主，針對業務煙囪的問題采用數據總線等解決數據共享，但存在數據版本難以統一、數據更新不及時等問題。北部水廠立足企業信息化基礎，應用MDA的建模開發構建了廣州智慧供水云平臺。平臺構建核心在于“云”的思維，利用云平臺高可靠、高擴展、多組件等特性，所有的業務通過統一開發平臺進行建模，實現協同辦公、財務、人力、生產管理、項目管理、物料管理等系統資源有機的串聯整合，完成水廠各要素之間的數據打通與連接，降低信息在傳遞過程中產生的信息損耗與信息失真，實現減少層級、提升效率、降低成本的數字化管理目標。

3.移動化——管理決策層次扁平，助力水廠數字化管理的效率

前端管理移動化有助于決策權向前線人員轉移，讓離現場更近的人調配資源，從而減少管理層次，提高效率。北部水廠通過構建移動統一平臺，將原先固定應用端的業務功能發布到移動應用平臺，實現生產數據的移動查閱、生產業務的移動處理等，數據可及時獲知，現場情況可及時反饋，業務指令可及時下達至現場，工作效率大為提升。隨著管理移動化的不斷深入探索，未來，工作人員可借助增強現實、并行三維可視化等現代前沿移動人工智能技術，實現海量信息的快速檢索，現場達到人機一體。

4.場景化——構建智慧應用場景，實現水廠數字化管理的推廣和深化

管理場景化通過將水廠每一類業務的管理目標、管理要素、管理流程、業務模型等進行匯集，提煉形成各類管理場景，再在云平臺開發形成相應的應用模塊，由此真正達到智慧化管理落地推廣。

北部水廠目前已構建的智慧應用場景包括“AR遠程診斷”“設備生命周期管理”“智能安防管理”，在國內水廠管理中走在前列。處于研究開發階段的“基于絮凝體（礬花）圖像識別的投藥控制優化場景”“基于標識解析的關鍵物料追溯、供應鏈管理等集成創新應用場景”“應急事件處置場景”更具有創新的價值。未來，北部水廠還將深入研發更多的智慧應用場景，包括水下探測、工業AR等技術在水廠生產管理的新融合應用等，各類應用場景可以提煉形成通用的示范模塊，通過云平臺的可擴展、可復用、可共享的特性，實現向其他水廠推廣應用。

四、實施效果

（一）經濟效益

1.廠區能耗下降

通過數據平臺匯集生產工藝各環節在線設備監測數據，建立專家數據庫，實現智能化自動投加、超濾膜、排泥水系統運行優化，有效降低了生產電耗，節省生產電費約170萬元/年，節省原材料成本約200萬/年，節省水資源費約190萬元/年。

2.節約管理成本

北部水廠形成高度智慧化及自動化作業后，每個生產環節都是自動化控制的，進一步優化值班崗位結構，減少值班人員，節省人力成本約180萬元/年。

（二）社會效益

1.更優質水品質

廣州自來水公司聚焦廣大市民用上放心水、優質水，把黨支部建設到工程第一線，“超濾膜+5G”的北部水廠開創了智慧供水高質量發展新時代。北部水廠基于智慧水廠管理平臺，實現從水源到終端的全過程水質管理體系，切實保障居民飲用水安全，確保每一滴水的品質。5G智慧水廠管理新模式，有效提升數據調用、存儲、分析，帶動供水生產決策智能化，實現供水營運和服務精細化、規范化管理，讓市民喝上更優質的自來水，享受更便利的公共服務。

2.更安全水保障

北部水廠建成了廣州首個基于5G工業互聯網的智慧水廠，其立體安防系統對于水廠的安全監測和管理起著綜合性控制作用。通過利用5G、物聯技術實現水廠的安全管理，進一步提高了時長安防質量，實現“全息感知、統一預警、智能聯動、精準指揮”的安全供水目標。

3.更綠色水生態

北部水廠對生產廢水處理工藝的自主創新研究，通過在線數據和化驗數據，建立專家數據庫，實現智能化自動投加，既做到水質控制精準，又降低藥耗。通過對生產廢水處理工藝的自主創新研究，北部水廠實現排泥水系統全自動控制，提高了泥餅含固率和降低外運費用，大大降低了人員運行維護工作強度，做到水資源利用最大化和生產廢水零排放，助推“綠水青山”的環保目標。

五、展望與思考

圖14 利用5G技術進行日常巡檢

圖15 廣州市首個5G智慧水廠——北部水廠全景

隨著信息化技術的高速發展，在智慧城市建設的大潮中，建設智慧水務和新型智慧水廠，提升水廠精細化管理和服務質量及效率，降低運維成本，實現社會效益和經濟效益的雙贏是廣州自來水智慧供水建設的整體目標。目前，大數據、物聯網、人工智能等技術升級，為智慧水務建設效果提供了切實保障，為水務行業高效運轉提供了有力支撐。廣州市自來水有限公司以智造供水云平臺為基礎的5G智慧水廠在國內處于領先，已達到國際發達國家水平。依托5G的大帶寬、多連接、低時延技術使智慧水廠更高層次的需求升級得以實現，成為智慧水務發展的核心推動力。

智慧供水建設是一個不斷發展和持續優化的過程。未來在人工智能、AR、VR技術等新型手段的驅動下，數字化智能水廠將為進一步提升城市供水水質賦予更多可能。

一是水質管理水平得到全面提升。通過移動生產平臺將生產工藝模塊化，不斷提質增效，員工通過指尖上的水管家就能實時了解生產動態，掌握運行情況。二是協同配合整體推進水廠運營管理。生產運營、人力資源、物料管理、安全管理、成本控制均可協調控制，取得最大的投入產出效率。三是成果轉化提升經濟效益。5G時代的智能水廠將大幅改善勞動條件，減少人力成本，提高生產過程標準化及可控性。通過5G網絡與生產設備和工藝流程功能進行無線通信，實現生產各個環節的互聯互通，并在此基礎上實現資源的整合優化，從而進一步提高水廠的生產效率和產品質量。

按照國企改革三年行動實施方案，到2023年底，借助云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等創新技術和水務行業標桿企業經驗，廣州市自來水有限公司將完成集水源、水廠、管網、用戶為一體的綜合應用業務體系的構建，推動廣州市智慧供水的整體數字化能力，加速深耕智慧供水領域技術創新研發，保障城市供水安全，推動廣州供水事業高質量發展，朝著更高品質的供水目標而不懈奮斗！