A3：科技智慧
1.行业背景分析
随着信息技术的迅猛发展，引发了数据的爆发式增长，人类正式进入了大数据的时代。2014年，大数据首次写入我国政府工作报告，从这一年开始，我国大数据产业蓬勃发展，并逐渐成为推动经济增长的重要驱动力，吹响了我国数字经济发展的号角。
2020年国务院国资委颁布了《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》,就推动国有企业数字化转型做出全面部署。《通知》对夯实数字化转型基础、推进数字产业化发展、推进产业数字化创新、确保转型工作顺利实施提出了明确要求(图1)。
图1 《关于加快推进国有企业数字化园区工作的通知》
2.数字经济时代的智慧水务
作为智慧城市的重要组成部分，智慧水务对城市的健康发展、安全运行有着非常重要作用。通过智慧水务建设，不仅可以提高城镇水务运行、管理和服务水平，而且还能为城市发展和生态文明建设提供基础保障。
智慧水务的典型特征就是将新一代信息技术和水务业务深度融合，实现对水务业务的全面感知，通过数据挖掘和机器学习，实现水务系统的控制智能化、管理精细化、决策智慧化，达到安全供水、高效运营、优质服务的目的。
智能设备是智慧水务的基础，智能设备遍布整个水务系统；依赖智能设备，不仅可实时感知水务系统的运行情况，而且还可通过智能控制优化水务系统的运行。智慧水务离不开水务的数字化，“一切业务数字化”即是通过智能设备和信息系统的“软硬集成”，实现数据的收集、沉淀、共享和应用，以赋能水务公司具备数据感知、数据采集、数据计算和数据分析四种数字化能力。在数字化的基础上，基于新一代信息技术和人工智能、大数据技术的深度融合，实现水务系统的自感知、自学习、自决策、自执行和自适应的智能化应用，实现提高决策科学性、准确性、高效性的智慧化管理，达到“物在线、人在线、管理在线、服务在线”的目标。
3.三川的水务数字化赋能方案
三川智慧经过多年的发展，已经形成了从设备到软件，从管理到服务，面向供水公司全方位的三川特色智慧水务解决方案，为水务公司数字化转型架桥铺路，赋能增效。三川特色智慧水务解决方案可以概括为“一二三四五”，即：
建设一个智慧水务信息服务平台，实现两个智慧水务目标，涉及三大业务板块，重点建设四大应用系统，赋予水司五种数字化能力。
3.1 一个智慧水务信息服务平台
通过构建统一的智慧水务信息服务平台(以下简称智慧水务平台)，可实现各业务应用系统之间的互联互通和资源共享。智慧水务平台采用面向服务的体系架构（SOA），为各业务系统提供数据服务、功能服务、运维管理和安全管理等，是智慧水务建设中集办公自动化、信息汇集、信息服务、信息发布和决策支持等各类信息综合应用于一体的信息化平台。通过智慧水务平台，各业务系统、职能部门可建立“资源共享、业务协同、标准统一、服务一体” 协同机制，统一承担开发建设、系统集成、运营维护和完善提升等建设和运营职能。
智慧水务平台是整个智慧水务的底座，包括智慧水务业务支撑平台和数据及服务支撑平台两部分。
(1)智慧水务业务支撑平台
业务支撑平台为智慧水务应用系统提供统一的开发、运行和集成环境，按照共性剥离、柔性扩展、融合共享的思路，采用微服务架构，打造智慧水务业务基础能力共享的业务大中台。业务支撑平台逻辑架构如图2所示：
图2 业务支撑平台
业务支撑平台可以为智慧水务建设提供五个方面的统筹管理：
统一身份管理：支持用户身份全生命周期管理，提供统一的用户、角色及权限管理，可实现统一认证管理、智能监控预警及用户合规审计。
统一工作流：通过流程引擎搭建统一的工作流管理系统，实现统一的业务流程管理，包括待办事项的跟踪管理、状态监控、进度可视化展示等。
统一消息管理：通过统一信息门户可实现内部消息推送和外部信息发布。
统一报表管理：通过数据共享、数据融合，实现多维度报表分析，包括自定义分析规则、自定义分析流程、分析指标导航、可视化报表展示等。
统一的服务门户：对内基于标准规范，实现各系统业务流程的无缝对接和业务协同，基于共享数据资源目录提供相关服务接口；对外向用户提供数据访问和业务的聚合服务，根据客户端请求调用相应业务系统服务，并根据客户端请求的规模进行动态伸缩，实现任务的负载均衡和故障转移。
(2)数据及服务支撑平台
智慧水务平台提供开放数据接口，可实现元数据、监测数据、空间数据、业务数据等数据资源的集成，建立数据中心化服务，进一步通过数据治理，形成高质量、高可用、丰富全面的专题数据，不仅为各应用系统提供数据共享服务，而且向智慧城市等第三方系统提供数据交换服务，实现水务公司各专题业务与综合业务的信息共享与业务协同，从而整合、 盘活整个水务公司的信息化管理与服务。
数据及服务支撑平台包括资源融合、数据融合、服务融合三层架构(图3)。
图3 数据及服务支撑平台
资源融合：涉及在线监测数据、空间数据、业务数据等，包括水务基础数据、应用数据、管理数据及第三方数据等，数据获取方式包括物联网感知、应用系统数据共享、第三方数据导入等。应建立统一的数据共享与交换标准体系，规范整合各类数据资源，实现数据的共享与流动，同时建立数据安全机制和更新维护机制，实现对共享数据的及时更新；对外提供统一的数据共享和信息服务，实现数据资源的全方位管理。
数据融合：通过对多源数据进行汇聚、处理、分析，构建水务数据中心、资源服务平台，通过统一数据和服务的接口、标准和模型，为智慧应用层的各个业务系统建设提供支撑，并统一管理、协同各个应用系统信息，打破信息孤岛，为水务系统各业务领域之间的深度数据融合提供服务。
服务融合：智慧水务应用服务接口通过对下层提供的各类数据资源和应用系统资源进行统一的封装和管理，为上层应用提供统一支撑服务。涉及内容包括服务开发、服务管理、协同处理、流程管理等。服务开发旨在通过业务应用和技术平台的分离，为服务开发商提供从开发、调试到部署的服务开发全流程服务，以提高服务开发商交付质量和交付能力；服务管理旨在将所有服务资源进行重组，并对平台内的服务运行进行维护、管控和治理；协同处理旨在分布式计算和数据共享的基础上，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现智慧水务系统的可靠运营。
3.2 两个智慧水务目标
通过智慧水务系统的建设，可以帮助水务公司实现两个智慧水务目标，即降本增效安全运营和政府放心用户满意。
(1)目标一：降本增效，安全运营
2020年9月我国在第75届联合国大会提出力争2030碳达峰，2060碳中和的“双碳目标”。2022年1月住房和城乡建设部、国家发展改革委联合印发《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》，要求到2025年，全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内。
为实现上述目标，水务公司可通过智能控制，实现泵站优化组合运营和水处理工艺的改进，促进水厂节能降耗；通过科学调度和精准控漏，减少爆管发生，有效降低产销差，实现供水系统的安全运营。
(2)目标二：政府放心，用户满意
城市供水关系到国计民生，是一项重要的公共服务。随着社会发展及人民对美好生活的向往，政府对供水服务工作的重视提至新的高度，用户对水压、水质及供水的连续性也有了更高的要求。因此国家在加强水资源保护、提升供水服务水平、实现合理水价等方面不断出台相关政策予以支持，如《中华人民共和国城镇供水服务标准》(GB/T 32063-2015)、《中华人民共和国城市供水条例》、《优化营商环境条例》、《关于加强民用“三表”管理的指导意见》、《关于清理规范城镇供水供电供气供暖行业收费促进行业高质量发展的意见》等。
水务公司既要保障安全供水，让百姓有水用，还要对用户进行差异化管理，利用有限的资源，满足不同群体的用水需求，最终实现让政府放心，让用户满意的供水目标。
水务公司通过网上营业厅，可实现多渠道用水业务办理，让用户少跑腿或零跑腿；通过营销客服系统，实现用户的差异化管理和主动服务；通过对智能表用水行为分析及时发现异常用水和表后漏水，并主动提醒用户或与社区联动提供主动上门服务；通过供水压力的时空均衡，保障合格的龙头水压，减少停水时间。
3.3 三大业务板块
三川特色智慧水务解决方案涉及智慧计量、智能能源、优质供水三大板块。(扩展阅读可参考：《三川特色智慧水务解决方案系列二：“一体两翼”的外延和内涵》)
(1)智慧计量
关键词：计量。
自出厂流量计到管网末端水表，以用户、水表为管理对象，以水表计量为核心，围绕水量、水费开展相关供水和售水业务，旨在通过对水表水量和用户水费的有效管理，达到提高水费回收率、降低供水产销差的目的。
(2)智慧能源
关键词：节能。
包括光伏新能源和节能水泵，即一方面在水厂安装新能源，另一方面对加压泵站进行优化运营，实现节能降耗的目的。加压泵站是水厂电能的主要消耗设备，也是整个供水系统的心脏，通过科学调度和泵站的优化组合，实现供水系统压力的时空均衡，在保障供水的同时，避免水压过高导致爆管的发生。
(3)优质供水
关键词：优质。
通过智慧水务平台提供的可视化场景，实现二次供水泵房及分质供水设施的监控，并对小区供水压力、流量及水质进行有效管理，实现优质供水、优质饮水、优质服务，提升用户用水的获得感、幸福感。
3.4 四大应用系统
围绕三大业务板块，开发四大应用系统，涵盖营销客服管理、定量控漏管理、管网运维管理、水厂运维管理四大系统(图4)。
图4 四大业务系统
(1)营销客服管理
目标：让用户满意，促水费回收。
以用水户为服务对象，围绕装表、抄表、收费、客户服务等相关业务展开，业务体系涵盖营业抄收、表务管理、工程报装、客户服务等。其核心目标是精确计量、及时抄表、回收水费、客户满意。相关指标包括建档率、抄表率、水费回收率和客户满意度等。
(2)定量控漏管理
目标：建立长效机制，有效降低漏损。
以网格化分区为管理对象，围绕压力调控、漏点抢修、管道及其附属设施、主动的漏损控制等四个方面展开，业务体系涵盖物联网采集、DMA独立计量分区、外业工单、压力调控、用水稽查等。其核心目标是减少爆管发生、有效降低产销差。相关指标包括供水管网漏损指数、漏损率/产销差率、单位管网漏失水量、智能水表覆盖率、小区DMA覆盖率、漏点修复及时率等。(网格化分区扩展阅读可参考《供水分区管理及漏损控制》)
(3)管网运维管理
目标：实现科学调度，满足用水需求。
以供水管网为管理对象，围绕供水管网数字化、管网微观模型、供水调度等相关业务展开，业务体系涵盖管网GIS、管网巡检、管网SCADA、加压泵房、水力模型等。其核心目标是根据管网压力、流量的变化情况制定合适的调度方案，实现管网压力的时空均衡，既要满足最不利点供水压力，又要适当降低出厂水压，以减少爆管发生、减少停水时间。相关指标包括管网GIS覆盖率、管网GIS准确率、供水压力合格率、老旧管网更换率等。
(4)水厂运维管理
目标：确保水质合格，实现节能降耗。
以水厂工艺流程和加压泵站为管理对象，围绕反冲洗、加药、消毒、增压等等相关业务展开，业务体系涵盖水厂DCS自动控制、水质化验管理、水厂资产管理、生产调度管理等。其核心目标是根据源水水质调整制水工艺参数，根据调度方案优化泵站组合运营，确保出厂水水质合格、压力合格、水量充沛。相关指标包括千吨水药耗、千吨水电耗、出厂水价、出厂水质合格率等。
3.5 赋予水司五种数字化能力
随着越来越多水务公司开始进行数字化，数字技术逐渐成为水务公司“DNA”不可分割的一部分，智慧水务也将赋予水务公司五种数字化能力：
(1)线下线上业务联动，规范高效闭环管理
依靠信息技术创新水务管理模式，信息技术将成为水务管理和服务的主要工具。基于统一的流程引擎和工单管理，可实现线上线下多渠道受理业务的统一管理，实现跨部门、跨环节协同，实现所有工单的统一调度和闭环管理，并基于业务之间的内在关系，提供多维度智能分析和预测性分析，为企业管理赋能。
(2)万物互联集采集显，数字孪生设备管理
以广覆盖、低功耗、低成本、海量连接为特点的NB-IOT通信技术催生了大量物联网设备，先进可靠的自动监测设备和技术夯实了智能感知的基础，新一代通信技术和传感器技术使得水务公司得以构建感知内容更丰富、运行更稳定的在线监测系统，为水务系统的安全运行提供全面感知和可靠数据保障。
通过数字孪生技术，可以为所有智能设备建立物理实体之外的虚拟体，并通过设备画像对设备进行健康度评价，为设备的保养、更换提供有有价值的数据支撑。
(3)营销客服差异化，生产运营智能化
用户的差异化管理是水务公司为用户提供主动服务的前提，通过用水行为、用户画像对用户进行分类，并提供相应服务，是水务公司提高客户满意度、加快水费回收的主要抓手。
传统的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监控)和PID控制(Proportional Integral Derivative control，比例积分微分控制)基于人工输入的控制目标进行自动调节，智能控制则是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式。基于智能控制，利用数据、算法、模型进行智能分析，自动调节控制目标，达到更高水质、更低能耗、更小漏损的运营效果，是监测数据业务化的重要应用场景。
(4)数据分析可视化，数据驱动智能化
数据湖、大数据平台和数据仓库等产品和技术的应用贯穿智慧水务各业务模块和底层信息系统架构，使得各业务模块之间可实现数据共享与流动，基于各业务模块的数据管理、数据分析，为上层的企业经营管理决策提供支持。水务公司可以利用肉眼可见的可视化数据，进行决策分析，有助于提高决策效率和精细化管理水。
物联网、移动终端、AR/VR等技术的推广应用，将极大提高水务公司现场感知、管网巡检、泵房巡检等相关业务场景的工作效率，水务公司也由传统的被动抢修，华丽转身实现更加及时、高效和个性化的智能化管理。
(5)供应链管理场景化，政务大数据平台化
智能制造、数字孪生、水务联盟链使得供应商和和水务公司可以共享设备生产、运输、仓储、运维等全生命周期的数据，实现供应链业务的互联网化管控与协同，并为决策层提供控制改进分析、工艺改进分析、质量改进分析、能耗预测、成本预测的数据及流程支撑，同时可建立商业智能（Business Intelligence，BI）报表，实现生产制造全过程的数据可视化，最终实现水务公司对供应链业务的精细化管理，建立完善的上下游服务机制，实现供应链业务高效开展、便捷协同。(本节相关内容扩展阅读可参考：《三川特色智慧水务解决方案系列一“一体两翼”，三川的智造和慧用》、《三川特色智慧水务解决方案系列三：“一体两翼”背后的“结果经济”》、《关于水务联盟链的应用分析》、《从IT到DT，大数据时代的智慧水务》)
既然智慧水务是智慧城市的重要组成部分，智慧水务必然要融入智慧城市；也只有实现水务大数据和政务大数据的深度融合，才能实现大数据价值的深度挖掘，创造更多的创新应用场景。以关爱独居老人为例，如果能综合用水量、手机定位、视频监控等多维度的数据，就比单一维度的水量异常预警，提供更加准确的判断依据。
4.水务数字化未来蓝图
数字时代已经降临，这一点毋庸置疑。许多水务公司不仅面临基础设施老化、资金不足、水资源短缺、源水水质季节性波动等问题，而且政府对水司有更高要求，用户对用水也更加挑剔，面对这些挑战，水务公司除了通过智慧水务实现数字化转型，别无选择；毕竟只有借助智慧水务建设，水务公司才能提高服务质量，提供更可靠、更安全、更高效以及更具成本效益的水务服务。
当前摆在水务公司面前的选择很简单：要么对数字化潮流视而不见，守着传统水务固步自封，在水务挑战的压力下捉襟见肘，坐等被数字化收割；要么看大势、造窄门，见路不走，因地制宜，因企制宜，以知行合一的方式建设智慧水务，通过“数据业务化”赋予的五种能力，重构数字化转型与创新的管理运营体系，开启一个节能、高效的新时代。
（来源：水悟空）