中大咨询：智慧水务未来发展趋势及建议思考
中大咨询2021-04-07 17:57
作者：谢贺、严暑阳
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来源：中大商业评论（zhongdareview）
现阶段智慧水务发展仍处于初级阶段，存在较多问题，然而智慧水务作为智慧城市建设的重要环节，其在未来发挥的作用将越来越凸显，提高企业运营管理效率，提升城市居民生活幸福质量，相信在不久的将来，智慧水务市场空间将呈现爆发式增长。
一、 智慧水务
1. 基本定义：
智慧水务指利用物联网、智能传感、云计算、大数据等技术对供水、排水、节水、污水处理、防洪等水务环节进行智慧化管理。通过结合传感器、通信网络、水务信息系统提高水务信息化水平，实现水务管理协同化、水资源利用高效化、水务服务便捷化。
2. 发展背景：
2008年，智慧地球概念被首次提出，由物联化、互联化和智能化三要素组成。之后越来越多的城市将电、水、气等公共服务资源进行科学化管理，以数字化、网络化、智能化为发展目标，努力地改善管理及服务，使市民的日常生活更加便捷，为人类生存环境的优化提供帮助。
2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，其中包含六个核心系统:组织(人)、业务/政务、交通、通讯、水和能源;后来“智慧地球”、“智慧城市”、“工业4.0”、党的十九大以来围绕“三去一降一补”等发展理念需要补齐城市基础设施建设的短板、改善民生，而“智慧水务”正当其时。
大体来看我国智慧水务技术背景发展主要分三个阶段，从1.0初步发展期到2.0稳定发展期再到3.0快速发展期，经历了数字化-智能化-智慧化的蜕变，在技术和驱动力等方面也实现突飞猛进式的发展。
3. 构建目标及系统构成：
构建目标：对于城市来说，智慧水务系统能够实现城市给排水、防洪、保护水资源等业务运营的协同化管理，同时搭建统一的门户平台，社会公众可随时查询需要的水务信息，能够改进服务方式，提高服务水平；对于企业来说，智慧水务系统能够实时监控、统计分析水质、供水管网，实现供水、用水情况，合理调配资源，实现资源高效化利用，同时能够深层挖掘水利大数据，为水务业务的发展提供支持，提高决策的准确性。
系统构成：智慧水务系统由智慧给水系统、智慧排水系统、智慧防洪系统、智慧污水回用系统、智慧节水系统等子系统构成，同时每个子系统又有如水源监控系统等众多的子系统，共同构成智慧水务这个大系统。
4. 技术架构：
智慧水务技术架构包括信息安全、标准规范、业务应用、大数据中心、信息采集和基础设施。信息采集是智慧水务“感觉系统”，助力监测网络对涉水对象及其环境信息的感知和接收。
5. 核心技术：
智慧水务核心技术包括物联网、智能传感、云计算、大数据、人工智能等。各项核心技术运用于智慧抄表、管网优化设计等业务领域，能够显著提升水务管理及运营效率。
6. 产业链：
智慧水务产业链包括上游的水表供应商、阀门供应商、水泵供应商，分别为下游的系统集成服务商提供水表、阀门、水泵等硬件设备；中游的自动化方案服务商、智能技术服务商，为下游的系统集成服务商提供设备自动化解决方案，下游的系统集成服务商，提供物联网、智能传感、云计算、大数据、地理信息系统（GIS）、建筑信息管理（BIM）、人工智能等技术服务，为最终用户提供智慧水务应用服务。
二、 驱动因素和制约因素
1. 驱动因素
因素一：政策引导，地区响应。
自2015年“水十条”发布以来，水利部门先后印发多项政策，意在推动水务工作智慧化进程，各地积极相应，如火如荼地推进智慧水务建设进程，其中，深圳市建设重点集中在软件管理系统和硬件产品运用；上海市实行合同节水管理；浙江台州市的智慧水务项目成为省内典范。
因素二：市场充足，空间广阔。
据不完全统计，截至2020年6月，我国新注册成立在业水务公司37600家，智慧水务的水务公司潜在客户市场大，未来有很大的开拓空间。中国水务市场规模从2014年的65.6亿元增长至2018年的86亿元，年复合增长率达7.0%。近期来看，有关机构预测智慧水务市场规模将进一步扩大，预计至2023年，中国智慧水务市场规模将达到251亿元，远期来看，智慧水务市场空间充足，可达3000亿元，市场空间提升广阔。
因素三：技术推动，信息重塑。
不断革新的技术和海量的信息数据资源将推动智慧水务的快速发展，水务企业（单位）将通过大数据、物联网等技术不断提升信息化水平，实现数据资源的重塑和利用。例如在“智水苏州”项目中，智慧河湖监管业务系统通过计算机视觉技术、人工智能、大数据等技术，在很多水务场景发挥作用，像内涝积水测量、排口偷排检测、水体违法占用、蓝藻监测等场景，实现了水务信息的实时监控和动态采集、调度以及远程管理方面，并利用水务专网、无线网实现完成相关设备标定、管理以及监控，提高运营监管效率，实现了智能化决策。
2. 制约因素
因素一：数据孤岛，信息杂乱。
水务数据在智慧水务应用项目中起着关键作用，现阶段，水务数据问题突出，“数据孤岛”现象严重，水务数据不完善、不精致、不及时、兼容性差等问题日渐突出，信息繁杂无章，如一些水务企业在未建立GIS地理信息系统的情况下，无法及时、精准地获取管网、水表、水泵等设备的状态信息数据、地理信息数据，同时水务数据尚未实现大规模互联互通，水务数据类型繁多，规模庞大，城市水务规划兼容性不佳，水务资源整合难度较大，难以实现大规模互联互通，假如将庞大历史数据从原有系统转移至新模块数据库时，新模块数据库系统将会出现运行缓慢、数据丢失等各类问题。这些问题对智慧水务的升级发展产生明显负面影响，严重制约智慧水务行业的发展。
因素二：人才短缺，驱动薄弱。
智慧水务对人才要求较高，行业缺失复合型人才。从业人员既要掌握互联网、大数据、云计算等智能技术，又需要掌握水务领域的基本运营管理、工艺种类、工艺设备等知识。现阶段，具备复合专业能力的智慧水务人才不足，从业人员无法切实满足智慧水务项目的技术应用需求，智慧水务行业人才驱动力薄弱，不利于行业进一步发展。
三、 实际应用
1. 企业应用：
深圳水务集团重视信息化和数字化建设，从2018年开始重新编制智慧水务的顶层设计，总结出一套从顶层设计到项目实施全流程的建设方法，保障智慧水务规划完整、架构先进、基础牢固、切合业务。
首先做顶层的规划设计；然后整理数据，即管控数据质量，提高数据治理水平；接着搭建综合性的信息平台，整合各个小散信息系统，打通业务部门之间的信息壁垒；之后找出应用场景，从业务应用中挖掘数据和平台的价值；最后协同业务部共同建设、共同创新，实现了智慧水务在短时间内得到快速应用，取得了超越预设的效果。
深圳水务集团现已经实现调度、生产、管网、营销和客服数字化，全方位支撑城市的供水、排水、水环境等核心业务，推动业务流程和组织架构的优化，全面提升集团的运营能力，数字化运营和智慧化决策开始显现出一定成效。
● 实践一：
综合调度平台在实际生产运营调度指挥工作中发挥了非常重要的技术支撑保障作用，通过全要素的数字化管控模式，把深圳河涉及的所有设施、要素进行梳理，设计预警和处置流程，然后进行数字化实现。
●实践二：
深圳水务集团从数字技术出发，构建了从源头到用户水龙头的全流程数字化管控系统，使得深圳市盐田区在2018年实现了全区的自来水直饮。通过智能感知对供水全流程、全要素进行风险管控，按照HACCP的风险识别与分析体系进行水质管控；应用供水水力水质在线模型进行辅助预测、分析、诊断、处置爆管和水质突变等异常事件；GIS系统时空大数据与算法相结合，探索爆管预测与定位、管网状态诊断、管网水质分析等应用。通过盐田直饮水数字化管控系统，实现从“源头到龙头”水质安全监管一张图管理。
2. 城市应用：
2016年起，苏州开始推行数字化水务创新，基于实际情况，政府规划引入智慧水务平台，基于物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴信息技术，以“智慧驱动、精准治理”为理念，通过构建感知与仿真、决策与预警、调度与控制三大核心能力，实现感知全天候、业务全覆盖、监控全过程，建设以科学治水、精准治水、依法治水、全民治水为核心的“智水苏州”智慧水利水务样板。
“智水苏州”的项目理念提出后，苏州市基于未来发展趋势的判断，随后紧密出炉了智慧水务框架，对“智水苏州”项目提出“急用先建，适度超前”的基本思路。
3. 产生效益：
对于企业来说，智慧水务能够降低企业运营成本，节省大量人力、物力、财力，降低事故风险隐患，及时对异常情况进行预警，快速响应处理，实现信息数据之间的联动，打通各个业务流程环节，实现各个系统之间的数据共享，实现企业智慧决策，深度挖掘水务数据，发挥数据智慧决策能力，为企业业务管理提供快速、有效的决策支撑；对于城市来说，智慧水务能够提供水务工作效率，促进城市水务工作高效开展，提供便利的民生服务，提高居民用水安全和供水质量，促进智慧城市建立，能够为智慧城市节约环保、生态宜居提供基础保障，推动社会和谐发展，提高人民的生活质量，推动社会稳定发展以及构建和谐社会。
四、 发展趋势
趋势一：“供排污”一体化智慧管控系统成为行业重要发展趋势。
“供排污”一体化是指通过整合、优化供水、排水、污水处理等方面的人力、管理、技术资源，发挥协同管理效应，显著提高水务管理效率。
近年来，全国各地积极响应国家号召，推进生态环境治理体系和治理能力现代化，而“供排污”一体化改革是其中一项重要任务，各地政府也以破解“九龙治水”困局的魄力，勇闯改革“深水区”，实现“供排污”一体化；多个地区水务公司也陆续开展“供排污”一体化工作，在“供排污”一体化发展日益加快的背景下，“供排污”一体化智慧管理系统的应用需求亦不断增长，在智慧管理平台系统开发、搭建与运维等方面具有丰富经验的专家表示，发展“供排污”一体化智慧管理系统是智慧水务行业发展的重要趋势。
趋势二：智慧水务逐渐融合于智慧城市发展体系。
智慧水务是智慧城市的重要组成部分，智慧水务通过提高城市供水、排水、污水处理系统的智慧化水平来打造智慧水环境，有力推动城市生态文明建设，促进智慧城市进一步升级发展，同时智慧水务将逐步融合于智慧城市发展体系，其在智慧城市建设中的重要性将逐步提升。
“水电气热”四表合一抄收系统是智慧是水务融合于智慧城市发展体系的重要体现。同时“水电气热”四表合一抄收系统应用推广步伐也逐步加快，在试点应用方案中，抄收系统接入客户，实现联合档案管理、联合抄表、账单合并与发布、联合收费及清分结算等功能，为客户提供一站式收费服务，大幅度提升服务的便利程度。
趋势三：智慧水务将进一步提升消费者在线互动能力。
客户服务是智慧水务平台的重要服务内容之一，在物联网、大数据、云计算、人工智能等智能技术赋能下，智慧水务平台与消费者在线互动能力将进一步提升，客户服务质量将会实现质的提高。
在NB-loT、LoRa等物联网技术帮助下，水务公司可以便捷获取水表、阀门等设备连接信息，抄表水费管理效率显著提升，定期通过PC端、手机端的网页、APP、公众号等渠道将账单发送至消费者处，当设备探测出漏失、堵塞、污染等情况时，水务公司还可以及时将设备故障或异常情况向消费者汇报，客户服务质量进一步提高。
五、 发展建议
建议一：做好顶层设计，建立制度机制。
科学合理制定“互联网+”智慧水务总体实施规划，充分考虑“互联网+”智能水务对未来发展的影响，建设具备较大兼容性和适应性智慧水务系统；完善相应管理机构，配备落实技术、业务、管理等方面的人员，建立各职能部门之间信息数据共享制度以及相对应的保障制度，明确信息使用权限，建立查询、使用留痕的技术保障手段，防止信息被盗用、滥用。
建议二：完善基础设施，加强数据应用。
构建集基础地理数据、监测数据、业务数据于一体的水务数据中心，应用云计算、物联网、大数据等技术，打造集水厂监控、管网监控、二供监控、DMA漏损管控、营收管理、综合调度等于一体的智慧供水管理平台，建立一套统一的数据标准和管理标准，形成规范化的数据结构与服务接口，实现标准数据的高效采集与利用，便于多系统之间的数据融合、共享、交换，加强数据信息等资源的实际应用，同时消除内部的“数据孤岛”。
建议三：加强技术研发，加大资金投入。
我国智慧水务发展还处于初级阶段，信息技术人员的技术水平较为落后，因此水务企业需要加强技术的研究，吸引更多的优秀技术人才，打造专业的技术团队，提高信息技术水平，从而推动行业的进步与发展；同时地方政府应加大资金投入，建立并完善相应的物联网设施，从而对城市水环境质量、供排水管网质量等实施监控，并将信息内容及时传送到智慧水务信息共享平台，其次政府应加大工作人员在智慧水务系统应用上的培养，形成相配套的业务管理、信息技术、建设管理等复合人才培养机制。
资料来源：头豹研究院、前瞻产业研究院、华经情报网、中国水网、华为智慧水务白皮书、深圳市水务集团有限公司信息中心主任林峰《智慧水务的应用实践与发展》、华为中国政企业务、网上搜集资料整理
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