水是生命之源，水利工程是國家的立國之本。隨著數(shù)字技術向各行各業(yè)逐步滲透，對于水務系統(tǒng)來說，數(shù)字化的進程也在有序的推進過程中。

四大痛點已成“智慧水務”絆腳石

水務系統(tǒng)數(shù)字化中存在著不少的痛點。首先，水務數(shù)字化系統(tǒng)頂層設計不足，標準體系不完善。智慧水務的建設涵蓋規(guī)劃、設計、實施、運行等多個方面。

中國市政工程中南設計研究總院有限公司、智慧城市研究院院長張磊告訴鈦媒體APP，水務管理部門和企業(yè)在頂層設計和統(tǒng)一規(guī)劃上還存在不足。在智慧水務標準編制方面，現(xiàn)有的標準主要集中在監(jiān)測及數(shù)據(jù)方面，標準偏科嚴重，且缺乏國家和行業(yè)層面的智慧水務標準。

其次，與其他傳統(tǒng)行業(yè)一樣，水務系統(tǒng)中仍存在著數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，數(shù)據(jù)利用不充分等數(shù)據(jù)治理方面的痛點。“雖然對數(shù)據(jù)采集日益重視，但對數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠重視，沒有對數(shù)據(jù)進行有效的清洗和梳理，也沒有對數(shù)據(jù)能不能為智慧水務系統(tǒng)所用進行分析。對數(shù)據(jù)深層次挖掘、分析、應用不夠。”張磊指出。

第三，應用場景比較少。就目前而言，建設的智慧水務平臺大多以信息化展示為主要內(nèi)容，主要是監(jiān)測數(shù)據(jù)及硬件建設，缺乏實質(zhì)應用，部分項目成了“表面文章”和“面子工程”，不能滿足水務企業(yè)提高效率、節(jié)能降耗的需求。

第四，智慧水務泛化，平臺建設不系統(tǒng)。在智慧水務系統(tǒng)建設中出現(xiàn)很多“泛化智慧水務”的現(xiàn)象，大多是建設一些管理類信息化系統(tǒng)就宣傳建設了“智慧水務平臺”，沒有真正理解“智慧水務”的內(nèi)涵，對智慧水務的整體性、系統(tǒng)性把握不足。

智慧水務云平臺，統(tǒng)一納管

水務行業(yè)數(shù)字化存在諸多行業(yè)特性問題的同時，也有著幾乎所有傳統(tǒng)行業(yè)的“同病”——如何將行業(yè)專業(yè)知識與數(shù)字技術深度融合。張磊告訴鈦媒體APP，數(shù)字化業(yè)務的戰(zhàn)略選擇應該回歸到企業(yè)最擅長的行業(yè)和專業(yè)，并且要以核心的專業(yè)技術為基礎，把專業(yè)技術與IT技術深度融合，否則數(shù)字化業(yè)務將很難突破，也很難取得成效。

考慮到公司最核心、最有競爭力的專業(yè)是水務環(huán)保，中國市政中南院優(yōu)先選擇技術積淀最為深厚的水務環(huán)保領域，開發(fā)出智慧水務數(shù)字化產(chǎn)品。

“平臺建設前，進行了充分的調(diào)研，形成了平臺可行性研究報告。建設中遵循以項目帶動研發(fā)的原則，通過打造智慧水務行業(yè)標桿，不斷迭代完善平臺功能。”張磊如是說。

通過中國市政中南院研發(fā)的中信智慧水務云平臺，城市水務系統(tǒng)可構建由智慧供水廠、智慧供水管網(wǎng)系統(tǒng)、智慧污水廠、智慧排水管網(wǎng)系統(tǒng)四部分組成的智慧水務系統(tǒng)，張磊告訴鈦媒體APP，該平臺主要有四大創(chuàng)新。

首先，該平臺提出了CIM-Water概念，構建了基于多元信息融合的水務數(shù)字孿生平臺；

其次，平臺打造了基于多模態(tài)的水務數(shù)字化管理助手；

再次，平臺利用大數(shù)據(jù)+人工智能算法，研發(fā)了節(jié)能降耗的水處理智能化控制系統(tǒng)；

最后，該平臺通過模擬仿真+優(yōu)化算法，開發(fā)了多目標的水務智慧化決策系統(tǒng)。

除此之外，智慧水務云平臺還建立了“前饋+模型+反饋”的智能控制流程，利用智能信息處理、智能信息反饋和智能控制決策等方式方法，實現(xiàn)平臺的流暢運行。

智能控制方法能夠克服污水處理控制過程中存在的時變性和隨機性，逐漸被應用于污水處理過程中。鈦媒體APP了解到，當前較為流行的智能控制技術主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和基于數(shù)據(jù)驅動模型的模型預測控制等方法。

“神經(jīng)網(wǎng)絡控制的出現(xiàn)解決了不能自適應工況變化的難題，成為了復雜動態(tài)工業(yè)系統(tǒng)建模與控制不可或缺的工具之一。”張磊表示，“神經(jīng)網(wǎng)絡技術在控制中主要實現(xiàn)復雜非線性系統(tǒng)建模、控制、優(yōu)化計算或進行推理和故障診斷等，神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)可以基于以上一種功能或者多種功能組合實現(xiàn)。”

年省2億，減碳26萬噸

張磊告訴鈦媒體APP，目前，中信智慧水務云平臺已經(jīng)應用在全國70多個項目，為水務企業(yè)節(jié)省了10%-20%的運營成本，每年合計節(jié)省費用2億元以上，碳排放減少約26萬噸。中國市政中南院希望持續(xù)推動水務系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源化、管理數(shù)字化、控制智能化、決策智慧化，實現(xiàn)水資源的高效管理和利用，達成經(jīng)濟效益和社會、生態(tài)效益的雙豐收。

中信智慧水務云平臺在在武漢市江夏污水廠、武漢市江夏區(qū)“清水入江”一體化項目、武漢市金口水廠等典型工程項目上得以深入應用，提高了水務企業(yè)管理效率及管理水平，為水務企業(yè)節(jié)能降耗。

以武漢市江夏污水廠為例，據(jù)統(tǒng)計，在已經(jīng)上線運行四年多的時間里，武漢江夏污水處理廠節(jié)約運行成本10%—15%。通過增強水務企業(yè)的數(shù)字化管理能力，提升其數(shù)據(jù)資源化、控制智能化和決策智慧化水平，做到綠色、低碳、安全、穩(wěn)定運行。

在武漢金口水廠的應用中，基于智慧水務云平臺，武漢金口水廠打造了智慧管控平臺，建設了武漢水務集團首座智慧水廠。該水廠總規(guī)模50萬m³/d，服務范圍覆蓋100萬居民。

武漢金口水廠通過智慧水務云平臺，利用BIM技術打造真實物理水廠的數(shù)字孿生模型，高度復現(xiàn)水廠內(nèi)的構筑物、生產(chǎn)設備設施、管路系統(tǒng)等，再通過統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)中心，接入所有的靜態(tài)數(shù)據(jù)和實時動態(tài)數(shù)據(jù)。在此基礎上對制水關鍵工藝環(huán)節(jié)進行智能控制，實現(xiàn)了水廠的數(shù)字化、智能化、低碳化。

據(jù)測算，金口水廠完成改造后，通過優(yōu)化運行模式，大幅降低了設備能耗。按照目前日供水量50萬噸計算，改造后的金口水廠每年可節(jié)電約200萬度，約減少1600噸碳排放量。

（本文首發(fā)于鈦媒體APP，作者｜張申宇，編輯丨張帥）