基于智慧水務(wù)視角下的水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐

文/李旗

根據(jù)最新推出的國家政策進行水務(wù)方面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，根據(jù)“高效、節(jié)能、綠色、智慧、安全”的發(fā)展基調(diào)積極探索水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向，以水務(wù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及政府推出的政策為主，分析水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路上的機遇與挑戰(zhàn)，思考未來數(shù)字化水務(wù)的發(fā)展形勢，為我國水務(wù)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供高質(zhì)量參考意見。

城市管理中包含許多方面，而水務(wù)管理是其重要組成部分，水務(wù)支撐著城市健康發(fā)展和社會經(jīng)濟，是我國從“粗放式經(jīng)營”到“高質(zhì)量發(fā)展”重要舉措之一。從對美好生活的向往出發(fā)到綠色循環(huán)、安全治理、城市排澇，水務(wù)行業(yè)都是其中的核心作用力，但水務(wù)企業(yè)急需向數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能建設(shè)智慧城市，以此發(fā)揮出更加強大的力量。智慧城市建設(shè)的必然要求就是智慧水務(wù)的建設(shè)，智慧水務(wù)是利用新型信息技術(shù)來深度探索水務(wù)信息資源，這當(dāng)中包括處理、傳輸、服務(wù)、信息采集等各個方面，致力于全面提高水務(wù)系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并實現(xiàn)科學(xué)化、深度服務(wù)化、資源全面化的優(yōu)勢。

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素及必要性

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的具體內(nèi)容及關(guān)鍵要素

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型主要由五方面構(gòu)成，轉(zhuǎn)文化（業(yè)務(wù)＋技術(shù)）、轉(zhuǎn)文化（平臺＋共享）、轉(zhuǎn)組織（業(yè)務(wù)IT 一體化）、轉(zhuǎn)方法（對象數(shù)字化、過程數(shù)字化、規(guī)則數(shù)字化）、轉(zhuǎn)模式（“拆遷”＋新建）。這五大轉(zhuǎn)型主要圍繞三個要素：對準用戶體驗，面向用戶構(gòu)建體驗；對準業(yè)務(wù)作業(yè)，業(yè)務(wù)與IT 一體化構(gòu)建應(yīng)用和裝備，覆蓋復(fù)雜的業(yè)務(wù)形態(tài)；打造數(shù)字平臺，構(gòu)建線上端。

數(shù)字化水務(wù)建設(shè)

智慧水利水務(wù)建設(shè)思考的既不是信息中心的信息化，也不是水利廳或者水投集團自己的信息化，而面向的是全省、全市、全集團、全公司的信息化建設(shè)。

各級部門管理職責(zé)和重心不同，信息化目標不明確，無法有效支撐業(yè)務(wù)目標。很多時候各市也不清楚如何通過信息化手段來支撐業(yè)務(wù)目標，信息化工作通常都是采用病急亂投醫(yī)的手段，迫切需要系統(tǒng)化統(tǒng)籌信息化目標。

信息化部門缺乏對業(yè)務(wù)的充分理解，導(dǎo)致信息化建設(shè)兩張皮的情況大多存在，對信息化目標定義不清晰。

水利水務(wù)信息化戰(zhàn)略定位聚焦長期發(fā)展目標，以創(chuàng)新驅(qū)動者為方向，支撐業(yè)務(wù)戰(zhàn)略落地，引領(lǐng)業(yè)務(wù)價值創(chuàng)造。

信息化（數(shù)字化）變革不只是應(yīng)用技術(shù)手段和規(guī)范管理流程進行變革，更需要從架構(gòu)、流程、組織進行統(tǒng)籌考慮。

創(chuàng)新驅(qū)動并不應(yīng)該只來自業(yè)務(wù)倒逼信息化機構(gòu)（部門）建立技術(shù)創(chuàng)新的牽引和管控能力。

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的必要性

“數(shù)字化中國”是祖國現(xiàn)今發(fā)展的方向，國家政策中也明確規(guī)定了水務(wù)企業(yè)要向數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性有兩點。其一，數(shù)字經(jīng)濟包括數(shù)字水務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、數(shù)字金融、共享類服務(wù)品等，其中數(shù)字水務(wù)是其核心組成部分，為提升基礎(chǔ)服務(wù)、社會治理等智慧化的中心板塊。我國一直倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)，其中城市排水、水環(huán)境治理等與水務(wù)相關(guān)的建設(shè)、基礎(chǔ)服務(wù)都有進步潛力。其二，水務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍處于初級階段，與自來水、熱力、地下鐵道等公用事業(yè)行業(yè)相比，建立網(wǎng)絡(luò)化、智慧化的負擔(dān)較大，企業(yè)需及時找準問題源頭，加快水務(wù)構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，建設(shè)“水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水景觀、水經(jīng)濟”的社會循環(huán)模式，幫助水務(wù)行業(yè)在運營、企業(yè)建設(shè)、模式管理等方面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。企業(yè)應(yīng)準確剖析智慧水務(wù)轉(zhuǎn)型路上所遇到的機遇與挑戰(zhàn)，運用數(shù)字化建設(shè)將水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生產(chǎn)經(jīng)營模式等深度融合，打造水務(wù)行業(yè)新發(fā)展、新生機。

智慧水務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

智慧化水務(wù)三個階段

第一階段：信息化階段—通過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，收集采集水務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)并數(shù)字化。主要包括物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、云計算中心建設(shè)等，實現(xiàn)數(shù)字化。

第二階段：智能化階段，不同水務(wù)數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通，提供智能化運行管理方案。將來源于不同領(lǐng)域的水務(wù)信息資源實現(xiàn)基礎(chǔ)性的互聯(lián)和互動挖掘，形成互通的水務(wù)信息服務(wù)。

第三階段：智慧化階段，通過不斷地迭代學(xué)習(xí)，能夠自主決策，支撐全過程管理。實現(xiàn)更透徹的感知、更廣泛便捷的互聯(lián)互通、更深入的智慧化表現(xiàn)。

當(dāng)前，中國水務(wù)正從第一階段邁向第二階段。

典型應(yīng)用場景

城市供排水管網(wǎng)管理。管網(wǎng)管理、管網(wǎng)運維、運營調(diào)度、集中監(jiān)控、離散控制、科學(xué)調(diào)度。

智慧廠站。廠站可靠運行、廠站水質(zhì)保障、移動化作業(yè)運營、數(shù)據(jù)挖掘分析、事故風(fēng)險快速應(yīng)對、科學(xué)化決策。

區(qū)域級/城市級智慧水務(wù)集中管控。指揮中心、運營大數(shù)據(jù)、運營項目、履約管理、集中監(jiān)控、聯(lián)動指揮、資產(chǎn)管理。

水環(huán)境綜合治理管控。流域在線監(jiān)測、水環(huán)境評估、水質(zhì)預(yù)警、應(yīng)急指揮、信息發(fā)布與管理、設(shè)施運維。

城市防汛應(yīng)急決策。汛前儲備、汛中實時監(jiān)測、高效調(diào)度、汛后總結(jié)評估、日常管理、監(jiān)測預(yù)警、災(zāi)情預(yù)判、指揮調(diào)度、應(yīng)急搶險、行業(yè)監(jiān)管。

數(shù)字化水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈

上游產(chǎn)業(yè)鏈：上游產(chǎn)業(yè)鏈一共包含兩方面。其一，對涉水區(qū)域進行感知、識別和信息采集的基礎(chǔ)性物理設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)信息處理和相應(yīng)決策行為提供海量、精準的數(shù)據(jù)信息支撐。其二，保障信息傳遞，實現(xiàn)無縫連接、全方位覆蓋的網(wǎng)絡(luò)集群，連接感知數(shù)據(jù)和中游平臺。

中游產(chǎn)業(yè)鏈：承載各類智慧水務(wù)應(yīng)用并推動成果轉(zhuǎn)化的軟件和平臺，包括支撐模型、系統(tǒng)集成和云計算中心等。

下游產(chǎn)業(yè)鏈：與涉水業(yè)務(wù)和水務(wù)管理的需求相結(jié)合，是智慧水務(wù)獲得持續(xù)發(fā)展的動力所在。

據(jù)有關(guān)機構(gòu)預(yù)測智慧水務(wù)市場規(guī)模將進一步擴大，2024年，中國智慧水務(wù)市場規(guī)模將達到251 億元；遠期來看，智慧水務(wù)市場空間充足，可達3000 億元，市場空間提升廣闊。

數(shù)字化水務(wù)—供水

現(xiàn)今時代，供水在我國水務(wù)企業(yè)中發(fā)展勢頭較好。將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧系統(tǒng)相融合，從而為水務(wù)企業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)化管理。當(dāng)前我國從一線城市到四五線城市中，各城市的飲用水的安全性保障工作一直是智慧水務(wù)平臺所負責(zé)，整個工作內(nèi)容包括源頭水的防污染到流進千家萬戶終端水的健康飲用，整個內(nèi)容涉及多個方面，包括水廠水源管理、智慧客服等，整個流程能夠完整實現(xiàn)信息化管理。供水系統(tǒng)在技術(shù)應(yīng)用上，智慧水務(wù)可以集成GIS、SCADA、管網(wǎng)水力模型等多種應(yīng)用系統(tǒng)，整體作用是能夠精準監(jiān)控，一定程度上實現(xiàn)數(shù)字孿生化與智能化。

數(shù)字化水務(wù)—排水與水環(huán)境

當(dāng)前，排水防澇與水環(huán)境綜合治理領(lǐng)域的智慧水務(wù)正處于初級階段，已基本實現(xiàn)數(shù)字化采集、標準化處理和信息化共享，能為城市基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同化管理提供助力，但在智慧化控制和決策方面還需要進一步突破。在技術(shù)層面上，智慧水務(wù)平臺可綜合應(yīng)用GIS、BIM、水動力和水質(zhì)模型、移動終端等軟硬件，協(xié)助管理部門提升管理水平和服務(wù)效能，并已在數(shù)據(jù)采集和傳輸、設(shè)施控制、數(shù)字化管理和智能運營方面形成了一些先進性經(jīng)驗。

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)與機遇

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)

一、頂層設(shè)計整體規(guī)劃需要改進。智慧水務(wù)在整體應(yīng)用前應(yīng)保證所有規(guī)劃是否合理以及頂層設(shè)計是否具有切實性。當(dāng)前智慧水務(wù)出現(xiàn)建設(shè)上的不穩(wěn)定性，尤其是在轉(zhuǎn)型時期搖擺性較強，出現(xiàn)這一情況的主要原因在于在智慧水務(wù)的建設(shè)過程中缺少詳細的整體規(guī)劃作為引導(dǎo)，理論與實際操作銜接不當(dāng)，缺少統(tǒng)籌規(guī)劃的整體性。

二、數(shù)據(jù)底數(shù)不清，數(shù)據(jù)資源挖掘較淺顯。智慧水務(wù)發(fā)展中會遇到眾多問題，其中影響深遠的問題之一是數(shù)據(jù)底數(shù)不清。智慧水務(wù)配置基礎(chǔ)差、整體裝備配置不足、智慧化程度低，智慧水務(wù)的側(cè)重點在于“感知”數(shù)據(jù)這一功能，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)挖掘度較淺，未深入探索數(shù)據(jù)僅僅簡單處理收集數(shù)據(jù)，不能為策劃提供具體參照。

三、運營管理水平低，復(fù)合型人才不足。在現(xiàn)代化城市發(fā)展進程中，水務(wù)建設(shè)企業(yè)中僅有少部分人建立信息化管理，導(dǎo)致在水務(wù)工作開展過程中，信息化程度無法貫徹數(shù)據(jù)標準，且不能高質(zhì)量維護信息化水平，進而指導(dǎo)信息化建設(shè)的整體進展，維護水務(wù)工作的整體運行效率，提高水務(wù)工作的技術(shù)水平。行業(yè)內(nèi)缺少高質(zhì)量專業(yè)技能人才，也缺少復(fù)合型人才，尤其是將水務(wù)化與智能化整合在一起的技術(shù)型人才，因此智慧水務(wù)人才驅(qū)動較為薄弱。

四、智慧水務(wù)建設(shè)持續(xù)性有待提高。水務(wù)的智慧化、信息化建設(shè)不能一蹴而就，是長期發(fā)展的過程，在建設(shè)過程完成一段時間后會出現(xiàn)技術(shù)缺少維護，未與現(xiàn)代信息技術(shù)更新從而導(dǎo)致智慧水務(wù)整體技術(shù)發(fā)展缺少長效性。

數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的機遇

一、政策激勵。近年來，國家不斷推行相關(guān)政策來推動數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型，提供了數(shù)字化水務(wù)轉(zhuǎn)型的外部發(fā)展環(huán)境。黨的各項會議中都提出了建設(shè)“數(shù)字化社會”發(fā)展目標及戰(zhàn)略指引。地方政府也緊跟國家政策全力支持水務(wù)建設(shè)的轉(zhuǎn)型路徑及實踐，相繼出臺“智慧國企”“智慧政府”“智慧水務(wù)”等具體措施，全力促進數(shù)字化建設(shè)。

二、市場驅(qū)動。數(shù)字經(jīng)濟在全球經(jīng)濟化轉(zhuǎn)型中是關(guān)鍵推動力量，數(shù)字經(jīng)濟為數(shù)字化注入長效力量。據(jù)國信院發(fā)布的白皮書中顯示，中國數(shù)字經(jīng)濟已由2012年的4.7 萬億增長到2022年的57.4 萬億元，數(shù)字經(jīng)濟占國內(nèi)生產(chǎn)總值的整體比重已上升42.7%。在““十四五”經(jīng)濟發(fā)展”中提出，預(yù)測數(shù)字經(jīng)濟占國內(nèi)生產(chǎn)總值的整體比重由2020年8.9%上升至10.7%，數(shù)字化水務(wù)市場規(guī)模預(yù)計從2016年71.8 萬億元上升至2024年268 萬億元。

三、技術(shù)賦能。傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)借助數(shù)字化技術(shù)逐漸完成技術(shù)升級，不斷構(gòu)建水務(wù)化數(shù)字運營場景，代替人工管理。這一技術(shù)賦能優(yōu)勢主要有四點：各處傳感器通過智能設(shè)備連接后，能夠?qū)崟r觀測水務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時感知；各類系統(tǒng)經(jīng)過融合后和連接后，利用數(shù)字化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，并及時保存，使用數(shù)字化系統(tǒng)即可實現(xiàn)全網(wǎng)域信息共享；利用云計算、智能決策、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)倉庫等高階段信息術(shù)觀測水務(wù)信息，預(yù)防洪澇災(zāi)害、客戶服務(wù)、漏失管理等各類實務(wù)，推進水務(wù)數(shù)字化發(fā)展。

四、水務(wù)排水系統(tǒng)較為統(tǒng)一，跨越式提高水務(wù)管理，全面實現(xiàn)城市洪澇、供水保障、水體治理、供水保障、低碳發(fā)展。

水務(wù)行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的價值

一、以數(shù)字化創(chuàng)新支撐集團戰(zhàn)略落地，成為企業(yè)生態(tài)化核心，所帶來的業(yè)務(wù)拓展將帶來長遠的業(yè)務(wù)收益，打造百年企業(yè)。

二、全面提升企業(yè)運營水平和集團管控水平，保障企業(yè)快速、高效、低風(fēng)險發(fā)展，間接帶來巨大的業(yè)務(wù)收益。

三、應(yīng)用行業(yè)最佳實踐，對照企業(yè)績效指標庫統(tǒng)計，將為夏商帶來運營績效的顯著提升和直接業(yè)務(wù)收益機會。

四、承載民生責(zé)任，數(shù)字化生態(tài)建設(shè)和科技服務(wù)將全面提升服務(wù)能力和安全保障，社會效益持續(xù)放大，彰顯企業(yè)價值。

五、北京市某水務(wù)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型具體實例?！叭龑恕⒁灰?guī)劃”專項行動為水利工作開展指明了方法，與數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法有著異曲同工之妙。政治對標、思路對標、任務(wù)對標三個階段，既是邏輯遞進的，又是相互貫通的政治對標，要深學(xué)細研領(lǐng)悟中央重要講話精神；思路對標，準確把握黨中央對水利工作的部署要求；任務(wù)對標，找準水利工作的關(guān)鍵點和著力點。

北京某水務(wù)公司應(yīng)用系統(tǒng)—管網(wǎng)GIS 系統(tǒng)。GIS 支持現(xiàn)場管高精度定位與采集，采集數(shù)據(jù)按照原始經(jīng)緯度坐標存儲，實時提交，實時成圖?？赏ㄟ^移動端或電腦端實時查看管線與設(shè)備；管網(wǎng)與設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與地圖分離既保證數(shù)據(jù)安全又能支持多種圖層服務(wù)擴展（google 地圖、高德地圖、百度地圖、天地圖、3D 影像地圖）；采用分布式緩存Solr 框架、利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、海量點渲染技術(shù)，管網(wǎng)GIS 加載速度達到秒級；支持移動端、PC 端多種方式呈現(xiàn)，可通過多種查詢、統(tǒng)計管網(wǎng)與設(shè)備快信息。實現(xiàn)管網(wǎng)與設(shè)備資產(chǎn)實時掌握。管網(wǎng)位置實時呈現(xiàn)。管網(wǎng)綜合分析，支持爆管分析（關(guān)閥分析、擴大關(guān)閥分析、影響用戶分析、影響管網(wǎng)與設(shè)備列表）橫/縱界面分析，連通性分析，地圖測距；支持開挖反向查找，領(lǐng)用移動應(yīng)用+高精度定位設(shè)備實現(xiàn)管網(wǎng)與設(shè)備精準查找；與管網(wǎng)巡檢、設(shè)備保養(yǎng)、聽漏檢測、維修、運行數(shù)據(jù)掛鉤可通過GIS 實時查看管網(wǎng)運行臺賬。

某供水管網(wǎng)實時在線模型系統(tǒng)

總體技術(shù)方案。以系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和水力模型計算引擎的為基礎(chǔ)；采用C/S、B/S 和M/S 的混合架構(gòu)；實現(xiàn)與其它信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接；最終建立數(shù)據(jù)管理、模型計算、系統(tǒng)功能、在線應(yīng)用四大模塊。

效益分析。投資情況：本項目軟件部分投入經(jīng)費390萬元；環(huán)境效益：通過模型的水質(zhì)管理，保障供水水質(zhì)安全，提升用戶滿意度，實現(xiàn)高品質(zhì)飲用水的目標；通過模型的機理分析實現(xiàn)科學(xué)調(diào)度降耗節(jié)能、為實現(xiàn)“雙碳”目標添磚加瓦；

經(jīng)濟效益：通過壓力分析發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)異常并排查處置，每年節(jié)省電耗188 萬千瓦時，年節(jié)約成本100 萬元；輔助網(wǎng)管查漏治漏降漏；管理效益：通過耦合業(yè)務(wù)模型、生產(chǎn)運行等數(shù)據(jù)，生成全面系統(tǒng)的運營方案，降低生產(chǎn)調(diào)度難度，極大地降低了管理成本。

項目特色。典型性：實時在線模型的應(yīng)用降低了系統(tǒng)的運行成本且操作簡單，為其推廣應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)；創(chuàng)新性：將大型供水管網(wǎng)的數(shù)字孿生體應(yīng)用于生產(chǎn)運營；技術(shù)亮點：實現(xiàn)了離線模型和在線模型的統(tǒng)一，數(shù)字模型和機理模型的結(jié)合；實現(xiàn)管網(wǎng)水質(zhì)風(fēng)險度的實時評估，爆管實時警告和漏點實時分析功能；系統(tǒng)對接了閥門狀態(tài)，提高系統(tǒng)的可信度，同時利用模型的實時誤差分析可規(guī)范基層管網(wǎng)操作管理。

當(dāng)今時代，數(shù)字技術(shù)作為世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的先導(dǎo)力量，日益融入經(jīng)濟社會發(fā)展各領(lǐng)域全過程，深刻改變著生產(chǎn)方式、生活方式和社會治理方式。面對數(shù)字化帶來的機遇和挑戰(zhàn)，國際社會應(yīng)加強對話交流、深化務(wù)實合作，攜手構(gòu)建更加公平合理、開放包容、安全穩(wěn)定、富有生機活力的網(wǎng)絡(luò)空間。