數(shù)字水務(wù) 新加坡的經(jīng)驗(yàn)分享Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest數(shù)字水務(wù)—新加坡的經(jīng)驗(yàn)分享中文版譯者：王丹英文版作者：NG Joo Hee 執(zhí)行總裁Harry SEAH 副行政總裁（運(yùn)營）PANG Chee Meng 首席工程&技術(shù)官PUB 新加坡公共事業(yè)局感謝郭宇峰（三峽智慧水務(wù)科技有限公司）、姜繼平（南方科技大學(xué)）對中文版的校對Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguestPublished by IWA PublishingRepublic – Export Building, 1st Floor1 Clove CrescentLondon E14 2BA, UKTelephone: +44 (0)20 7654 5500Fax: +44 (0)20 7654 5555Email: publications@iwap.co.ukWeb: www.iwapublishing.comEnglish editionFirst published 2020© 2020 IWA PublishingChinese edition published 2024, © 2024 IWA PublishingApart from any fair dealing for the purposes of research or private study, or criticism or review, as permitted under the UKCopyright, Designs and Patents Act (1998), no part of this publication may be reproduced, stored or transmitted in anyform or by any means, without the prior permission in writing of the publisher, or, in the case of photographic reproduction,in accordance with the terms of licenses issued by the Copyright Licensing Agency in the UK, or in accordance withthe terms of licenses issued by the appropriate reproduction rights organization outside the UK. Enquiries concerningreproduction outside the terms stated here should be sent to IWA Publishing at the address printed above.The publisher makes no representation, express or implied, with regard to the accuracy of the information containedin this book and cannot accept any legal responsibility or liability for errors or omissions that may be made.DisclaimerThe information provided and the opinions given in this publication are not necessarily those of IWA and shouldnot be acted upon without independent consideration and professional advice. IWA and the Author will not acceptresponsibility for any loss or damage suffered by any person acting or refraining from acting upon any materialcontained in this publication.ISBN: 9781789064957 (eBook)This eBook was made Open Access in June 2024© 2020 The AuthorsThis is an Open Access eBook distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Licence (CCBY-NC-ND 4.0), which permits copying and redistribution for non-commercial purposes with no derivatives, providedthe original work is properly cited (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). This does not affect therights licensed or assigned from any third party in this book.Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest目錄序前言第一章 介紹未來的數(shù)字化路線圖新加坡的數(shù)字水務(wù)故事第二章 為何開展數(shù)字化？規(guī)劃旅程吸取教訓(xùn)，通權(quán)達(dá)變面向未來綜合性水管理第三章 PUB 中的數(shù)字化創(chuàng)造價(jià)值高效運(yùn)營改善工作環(huán)境提升用戶服務(wù)第四章 數(shù)字化框架構(gòu)建適合的無線設(shè)施收集數(shù)據(jù)打破孤島補(bǔ)充數(shù)據(jù)解析數(shù)據(jù)Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest預(yù)測的力量映射體系前方道路第五章 網(wǎng)絡(luò)安全：數(shù)字化的支柱系統(tǒng)與設(shè)計(jì)培訓(xùn)與協(xié)議備份與恢復(fù)適應(yīng)未來需求的安全策略第六章 數(shù)字化中人的因素全機(jī)構(gòu)共同努力基礎(chǔ)培訓(xùn)奠定成功聚焦數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)著眼設(shè)計(jì)創(chuàng)新以人為本第七章 結(jié)論數(shù)字化走向舞臺中央數(shù)字化前沿Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest序在過去十年中，從理財(cái)方式到娛樂方式，我們生活的方方面面都已變得數(shù)字化。包括云計(jì)算和人工智能，強(qiáng)大而互聯(lián)的技術(shù)無處不在，正引領(lǐng)許多企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)踏上數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅。新技術(shù)雖然打破了傳統(tǒng)的商業(yè)模式，但也為更可持續(xù)和更具成本效益的新產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)造了巨大的機(jī)遇。這些變化將對包括水行業(yè)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域產(chǎn)生影響。國際水協(xié)會出版社（IWA Publishing）數(shù)字水務(wù)叢書系列整理的觀點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐能讓讀者針對全新數(shù)字技術(shù)帶來的可能性制定戰(zhàn)略對策。這是該系列的第一本書，由新加坡公共事業(yè)局(PUB)編撰。PUB 享譽(yù)國際，屢獲殊榮，它作為法定機(jī)構(gòu)綜合性管理新加坡的供水、集水區(qū)和污水。PUB 通過多元措施，包括海水淡化、雨水儲存和高品質(zhì)再生水，構(gòu)建整體性管理方案，降低了對外部水源的依賴�！稊�(shù)字水務(wù)—新加坡的經(jīng)驗(yàn)分享》概括了 PUB 的愿景，并列舉了其數(shù)字化舉措中的一些實(shí)例。在這里，數(shù)字化成為了綜合性水管理模式一個(gè)不可或缺的載體。數(shù)字化的顛覆性變革持續(xù)重塑著商業(yè)領(lǐng)域，機(jī)構(gòu)將面臨適應(yīng)變革的壓力。適應(yīng)變化可以讓他們充分利用未來的機(jī)遇。希望 IWA 出版社的數(shù)字水務(wù)叢書系列能夠?yàn)槟�的機(jī)構(gòu)提供有效執(zhí)行數(shù)字化水管理戰(zhàn)略的一些觀點(diǎn)。它旨在支持您在數(shù)字化領(lǐng)域變得更具能動性，幫助您將數(shù)字威脅轉(zhuǎn)化為機(jī)遇，并讓您能夠利用數(shù)字化創(chuàng)造競爭優(yōu)勢和提高績效。該系列叢書將不限于探討新技術(shù)或新系統(tǒng)。最成功的數(shù)字化轉(zhuǎn)型同樣取決于針對流程和人員管理的合理策略。這將是未來幾卷叢書的焦點(diǎn)。我們希望您能從本系列叢書中收獲有用的見解和能夠幫助您在自己的數(shù)字之旅中前行的思考。Vladan Babovic 教授新加坡國立大學(xué)國際水協(xié)會出版社數(shù)字水務(wù)叢書系列主編Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest前言水，確切地說是缺水，在新加坡人的意識中占有特殊的位置。我們的確沒有足夠的國土面積去收集和儲存足夠的雨水用于后續(xù)使用。水資源短缺促使我們轉(zhuǎn)向通過污水回用以及更加昂貴的海水淡化以滿足新的用水之需。事實(shí)上，新加坡供水的長久可持續(xù)性和安全目前依舊是攸關(guān)國家存亡的挑戰(zhàn)。智慧水務(wù)想象一下駕駛一輛既沒有里程表也沒有燃油表的汽車。這種情形本質(zhì)上和水終端用戶當(dāng)今的處境一樣。每個(gè)新加坡家庭戶外的水表盡管很精確，但在傳感器中卻是屬于非常落后的。為了記錄用水量，用戶需要人工讀表，記錄讀數(shù)，然后在下一個(gè)選定的時(shí)間重復(fù)這些操作。由于水表讀數(shù)的物理校對過程繁瑣，成本高，因此沒有頻繁開展。在新加坡每兩個(gè)月進(jìn)行一次抄表，以計(jì)收水費(fèi)。頻率再提高的話就不經(jīng)濟(jì)了。新加坡公共事業(yè)局（PUB）所面臨的挑戰(zhàn)是向用戶提供相當(dāng)于里程表和燃油表的水表，賦能他們轉(zhuǎn)變?yōu)楦�加智慧的用水者。電池、無線技術(shù)以及云計(jì)算能力已經(jīng)得到了巨大提升，讓智能水表的成本和普通水表相當(dāng)。然而，智能傳感器卻能測量、記錄、無線傳輸用水?dāng)?shù)據(jù)至遠(yuǎn)端服務(wù)器，其對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析后即刻通知用戶用水情況，這將會徹底顛覆游戲規(guī)則。我們針對智能水表的試點(diǎn)顯示，那些及時(shí)獲得用水信息的用戶在這一過程中會有意識地調(diào)整用水習(xí)慣，變得更加節(jié)約，節(jié)水又省錢。這些試驗(yàn)讓我們相信用水信息的數(shù)字化和持續(xù)可用將有助于改變用戶的用水行為，顯著降低用水量。同時(shí)，試驗(yàn)也證明我們希望在全新加坡的水系統(tǒng)推行數(shù)字化的雄心是有意義和價(jià)值的。數(shù)字化的未來不可否認(rèn)，水行業(yè)的未來將是數(shù)字化的。如果機(jī)器總是能夠更加高效率、低成本、高水平地完成某些工作，我們?yōu)槭裁匆�在這些場景中采用會不可避免地疲勞并且容易出錯(cuò)的人工呢？如果計(jì)算能力可以幫助我們更好地做決策，為什么要把一切都留給運(yùn)氣或人的弱點(diǎn)呢？現(xiàn)在各類遠(yuǎn)程傳感器便宜可靠，并且可以全天連續(xù)工作，它們可以快速實(shí)現(xiàn)人工無法完成的全系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測。數(shù)字化的未來在召喚！因此，整個(gè)新加坡 PUB 都處在重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，遠(yuǎn)離過去緩慢繁瑣的做事方式，轉(zhuǎn)而向更加智能、高速、精確的未來邁進(jìn)。很多系統(tǒng)正在建設(shè)，很多流程已被重構(gòu)，很多崗位已經(jīng)、正在或即將迎來轉(zhuǎn)型。這種轉(zhuǎn)變正全面席卷著我們的組織機(jī)構(gòu)，無論是在水廠還是外業(yè)現(xiàn)場，在業(yè)務(wù)一線或者內(nèi)業(yè)后臺。事實(shí)上，除此以外別無他法。并且我們知道，如果我們選擇逃避不付諸努力，我們就會面臨被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我們選擇把數(shù)字化置于 PUB 轉(zhuǎn)型的核心。因?yàn)槿绻�我們不學(xué)習(xí)一套新功夫，我們就將會措手不及，被未來擊敗。Peter Joo Hee Ng執(zhí)行總裁PUB 新加坡公共事業(yè)局Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguestDownloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第一章 介紹新加坡的水務(wù)發(fā)展正處于十字路口。十幾年來，為了確保居民和各行各業(yè)的供水安全，PUB 作為國家水管理機(jī)構(gòu)多樣化地拓展了新加坡的水源體系。在 20 世紀(jì) 70 年代，新加坡開始投入巨大努力治理河流和水道，擴(kuò)大集水區(qū)以收集雨水，使得在從馬來西亞進(jìn)口水之外又增加了新水源。新加坡的集水區(qū)現(xiàn)今已經(jīng)擴(kuò)展到了總國土面積的三分之二，包括全島 17 座儲存雨水的水庫。20 世紀(jì) 90 年代，污水回用技術(shù)得到發(fā)展，成本變得更加低廉，PUB 組建了團(tuán)隊(duì)探索污水回用在新加坡的潛在應(yīng)用前景。PUB 完成了全面的測試和審計(jì)評估，發(fā)現(xiàn)可以通過安全可靠且可持續(xù)的方式，利用污水回用技術(shù)可以生產(chǎn)高品質(zhì)的再生水，隨后再生水產(chǎn)品--新生水（NEWater）應(yīng)運(yùn)而生，并在 2003 年被推向市場。僅兩年后的 2005 年，隨著全國第一座海水淡化廠投入運(yùn)營，PUB為新加坡增加了第四個(gè)“水龍頭”。“國家四大水龍頭”戰(zhàn)略，即國內(nèi)集水區(qū)、進(jìn)口水、新生水以及淡化海水，緩解了新加坡面對干燥氣候的供水保障壓力，并降低了其水資源脆弱性。同時(shí)，PUB 倡導(dǎo)民眾把節(jié)水培養(yǎng)成一種生活方式，將人均日用水量由 2000 年的 165 升降至 2019 年的 141 升。新加坡在水領(lǐng)域的創(chuàng)新和投資使其成為了享譽(yù)國際的綜合水管理之城、冉冉升起的全球水務(wù)中心。這里引領(lǐng)匯聚了水技術(shù)的商業(yè)機(jī)會和知識專長，覆蓋整個(gè)水產(chǎn)業(yè)鏈的約 180 家水務(wù)公司和 20多個(gè)水研究中心構(gòu)建了充滿活力、蓬勃發(fā)展的生態(tài)圈。然而，和許多其他國家一樣，新加坡面在未來幾年將面臨水領(lǐng)域的多重挑戰(zhàn)。到 2060 年，新加坡的用水需求預(yù)計(jì)將比現(xiàn)在的每天 4.3 億加侖（約 163 萬立方米）增加一倍。新加坡也需為應(yīng)對氣候變化做好準(zhǔn)備。氣候變化會導(dǎo)致強(qiáng)降雨更頻繁，旱季延長，這將對雨水收集和防洪造成影響，同時(shí)也會抬升海平面。數(shù)字化可以幫助減緩上述以及其它相關(guān)問題。它使水務(wù)公司能夠收集大量數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)分析，形成有意義的見解，進(jìn)而作出更明智和更適宜的決策。水務(wù)公司還可以通過流程自動化提升效率以及獲得其他效益。PUB 執(zhí)行總裁 Ng Joo Hee 先生表示：“數(shù)字化為我們提供了巨大機(jī)遇去用前所未有的方式推進(jìn)我們的使命。它絕對是游戲規(guī)則的顛覆者“。未來的數(shù)字化路線圖PUB 在 2018 年發(fā)布了《智慧 PUB 路線圖（SMART PUB Roadmap）》，在整個(gè)水系統(tǒng)推行數(shù)字化。這將優(yōu)化其運(yùn)營能力滿足國家未來的需求。這份路線圖闡述了 PUB 在四個(gè)主要領(lǐng)域的重要項(xiàng)目，包括借助人工智能和自動化實(shí)現(xiàn)更智慧化的水質(zhì)管理，通過智能預(yù)測改善關(guān)鍵管網(wǎng)，基于用水?dāng)?shù)據(jù)構(gòu)建綜合性用戶參與，以及借助自動化和機(jī)器人技術(shù)重構(gòu)更智慧的工作流程。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest在更智慧化的水質(zhì)管理方面，PUB 針對相關(guān)技術(shù)開展了中試，例如搭載了高性價(jià)比多功能機(jī)器人，可持續(xù)監(jiān)測新加坡水庫水質(zhì)的巡航船。在關(guān)鍵管網(wǎng)改善方面，PUB 構(gòu)建了帶有水位傳感器和流量傳感器的水文監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，以及覆蓋新加坡全國水道的閉路電視監(jiān)測系統(tǒng)（CCTV）。這些監(jiān)測設(shè)施與其它傳感器一起極大地拓展了新加坡監(jiān)測管網(wǎng)狀況的能力。在應(yīng)用這些數(shù)字化措施之前，人工檢查只能反映管網(wǎng)中特定位置的情況�，F(xiàn)在，PUB 能夠?qū)�管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、詳盡的監(jiān)控。通過數(shù)字化， 水務(wù)公司可以進(jìn)一步減少漏失和產(chǎn)銷差這兩個(gè)長期困擾水行業(yè)的問題。PUB 還積極賦能用戶，為他們提供其用水的近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以鼓勵(lì)他們更好地轉(zhuǎn)變形成節(jié)約用水的習(xí)慣。在之前的試點(diǎn)項(xiàng)目中，約 800 戶家庭安裝了智能水表，由于能更早地發(fā)現(xiàn)漏水以及 app 內(nèi)置的激勵(lì)互動功能大大推動了人們養(yǎng)成節(jié)水習(xí)慣，他們的平均節(jié)水量達(dá)到了 5%。到 2023 年，作為智能水表項(xiàng)目第一階段的部分工作，PUB 將在全國 7 個(gè)地區(qū)部署智能水表。借助自動化和機(jī)器人技術(shù)，水務(wù)公司可以重新設(shè)計(jì)工作流程，以實(shí)現(xiàn)更高的工作效率。PUB 正在測試自動實(shí)驗(yàn)室分析儀，在相同的時(shí)間內(nèi)它能夠比人類操作員多檢測二至三倍的樣本，讓分析工作全天候開展。PUB 還在探索針對操作運(yùn)行人員的虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)，以及其他數(shù)字化系統(tǒng)。這些數(shù)字化項(xiàng)目將幫助 PUB 變得更加高效，提升生產(chǎn)力，為未來成為智慧化的公共事業(yè)機(jī)構(gòu)做好準(zhǔn)備。新加坡的數(shù)字水務(wù)故事盡管有諸多益處，實(shí)施數(shù)字化并非總能一蹴而就�？蛇x的系統(tǒng)和技術(shù)多到令人眼花繚亂，所需的前期投資可能讓人望而卻步，尤其是對那些較小城市的水務(wù)公司而言。此外，擔(dān)心數(shù)字化實(shí)施過程中可能會干擾正常供水，考慮到其影響，水務(wù)公司也可能會規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，抵觸數(shù)字化變革。在新加坡，PUB 與私營企業(yè)和學(xué)術(shù)界合作推動創(chuàng)新方案的商業(yè)化。PUB 會與相關(guān)機(jī)構(gòu)共同投資，開放部分水廠設(shè)施用于開展實(shí)際測試驗(yàn)證，為安全起見,這部分設(shè)施將與其余的系統(tǒng)獨(dú)立隔開。Ng Joo Hee 先生表示：“我們希望 PUB 所作的努力能夠鼓舞其他人也來擁抱數(shù)字化。很多技術(shù)是可用的，這些技術(shù)在我們的項(xiàng)目中取得了成功，數(shù)字化能為我們大家解決很多問題。后面的章節(jié)將深入探索 PUB 在數(shù)字化方面的努力，突出其決策背后的思考，展示其項(xiàng)目，并強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全和人力因素這些水務(wù)公司在規(guī)劃自己的前進(jìn)道路時(shí)需要考慮的方面。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第二章 為何開展數(shù)字化？當(dāng)水務(wù)公司考慮是否應(yīng)該投資數(shù)字化時(shí)，他們必須回答一個(gè)決定性問題：為什么這樣做？對于PUB 來說，數(shù)字化之路始于兩個(gè)增長趨勢的融合。一方面，新加坡的用水需求持續(xù)攀升，供水運(yùn)營成本不斷增加，水行業(yè)的人力資源短缺日益凸顯，氣候變化等亟待解決的新挑戰(zhàn)層出不窮。另一方面，數(shù)字化和信息通信技術(shù)的進(jìn)步正在改變?nèi)�球格局，可以為水�?wù)公司提供全新的方法，在不顯著影響成本的情況下提升規(guī)劃、運(yùn)營、服務(wù)呈遞中的生產(chǎn)力和效率。簡而言之，我們認(rèn)為數(shù)字化為很多新加坡開始出現(xiàn)的水難題提供了答案。通過擁抱數(shù)字化，我們旨在成為智慧型機(jī)構(gòu)，繼續(xù)履行我們的使命，為人們提供優(yōu)質(zhì)飲用水，回用污水以及治理雨水。謹(jǐn)記這些，我們提出了四個(gè)主要目標(biāo)來指導(dǎo)我們的數(shù)字化轉(zhuǎn)型：發(fā)展新能力為 PUB 創(chuàng)造價(jià)值、更高效的運(yùn)營、更好的工作環(huán)境以及更優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)。設(shè)定這四個(gè)廣泛的目標(biāo)讓我們能夠聚焦研發(fā)和投資，更詳細(xì)地規(guī)劃我們的數(shù)字化之旅，更深入地思考如何以創(chuàng)新的方式收集和使用數(shù)據(jù)。PUB 中一個(gè)部門收集的數(shù)據(jù)對其他部門也同樣有用，而將不同的數(shù)據(jù)組關(guān)聯(lián)起來可能會碰撞出全新的見解，從而全面改善運(yùn)營。規(guī)劃旅程這種更高層次的思維方式也讓我們能夠?yàn)檗D(zhuǎn)型設(shè)定一個(gè)總體路線，同時(shí)為那些能產(chǎn)生多重效益的創(chuàng)新項(xiàng)目留出投資空間。例如，我們在新加坡的工廠和污水管網(wǎng)部署了傳感器來監(jiān)查非法排污。數(shù)據(jù)不僅被用于打擊違規(guī)企業(yè)的執(zhí)法行動中，還會被分享給再生水廠的運(yùn)營者，讓他們有更多的時(shí)間來調(diào)整水廠運(yùn)行。作為智能水表計(jì)劃第一階段的一部分，我們還將于 2021-2023 年在新加坡各地的住宅、商業(yè)建筑和工業(yè)場所安裝 30 萬臺智能水表。智能水表將提供近實(shí)時(shí)的用水量信息，取代每兩個(gè)月一次的人工抄表。這項(xiàng)嘗試也將為我們的用戶和 PUB 帶來許多不同的裨益。有了這些智能水表，用水者可以通過用戶平臺跟蹤其每天的用水情況，幫助他們增強(qiáng)節(jié)水意識，更明智地用水。用戶還會收到高用水量或漏水風(fēng)險(xiǎn)的通知，讓他們能更及時(shí)地修復(fù)漏點(diǎn)以減少漏失，節(jié)省水費(fèi)支出。與此同時(shí)，我們的工作人員將能按照每日或每小時(shí)，以及不同分區(qū)來分解數(shù)據(jù)。通過分析水廠供水量和消費(fèi)者用水量之間差異，工作人員可以發(fā)現(xiàn)何處存在未計(jì)量用水，查找漏點(diǎn)并盡早修復(fù)。我們還計(jì)劃利用數(shù)字技術(shù)鼓勵(lì)用戶改變行為習(xí)慣以實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水，優(yōu)化用水需求管理，提升運(yùn)營效率。此外，了解需水模式可以幫助我們主動規(guī)劃系統(tǒng)以更好地服務(wù)客戶需求。PUB 執(zhí)行副總裁 Harry Sean 先生此前曾指出：“所有這些數(shù)字化項(xiàng)目將使我們的運(yùn)營更高效，節(jié)約成本，減少公眾的問題和投訴”。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest吸取教訓(xùn)，通權(quán)達(dá)變隨著我們繼續(xù)實(shí)施數(shù)字化項(xiàng)目，PUB 也收集了許多見解和其他寶貴經(jīng)驗(yàn)。例如，從我們最早的項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，向員工們展示數(shù)字化將如何提升他們的工作生活平衡是贏得員工支持的關(guān)鍵。機(jī)構(gòu)推行數(shù)字化時(shí)往往傾向于關(guān)注成本收益，例如生產(chǎn)率的提高。然而，員工們則更關(guān)心數(shù)字化將如何影響他們的生計(jì)和工作環(huán)境。由于擔(dān)心因自動化而失去工作，他們可能會抗拒數(shù)字化變革。水務(wù)公司需要解決這一問題，顯明數(shù)字化非但不會威脅他們的就業(yè)，反而會促進(jìn)他們的工作生活平衡。盡早以及定期邀請員工就規(guī)劃的數(shù)字系統(tǒng)提供反饋，水務(wù)公司可以展示這些系統(tǒng)將如何幫助他們更有效地工作，甚至可能縮短他們的工作時(shí)間。與此同時(shí)，員工也可以提出重要的改進(jìn)建議。雖然許多人可能期望數(shù)字系統(tǒng)從推出的那一刻起就是完美的，但事實(shí)很少如此。每個(gè)系統(tǒng)必須根據(jù)使用它的員工們的特定需求進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng) PUB 委托一家公司去設(shè)計(jì)其集水區(qū)和水道運(yùn)營系統(tǒng)時(shí)，該公司會向使用該系統(tǒng)的不同運(yùn)營組展示各類菜單儀表盤，運(yùn)營者則提出進(jìn)一步修改的要求，以期系統(tǒng)能幫助他們更好地開展工作內(nèi)容。在每個(gè)數(shù)字化項(xiàng)目中，我們也鼓勵(lì)從數(shù)字化項(xiàng)目中受益的員工與同事分享他們的經(jīng)驗(yàn)。這種口口相傳在改變觀念和贏得人心方面所起的作用，要比管理主導(dǎo)的方式更為有效。面向未來展望未來，我們看到數(shù)字化的需求在增加。當(dāng)城市致力滿足人們的用水需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排等其他目標(biāo)時(shí)，他們必須更加靈活，并且要利用新技術(shù)。通過數(shù)字化以及分析用水模式等數(shù)據(jù)，水務(wù)公司可以實(shí)現(xiàn)對水的實(shí)時(shí)管理，避免過量生產(chǎn)，提高處理工藝的效率，減少電力、化學(xué)品等資源的消耗。我們已經(jīng)在所有這些方面取得進(jìn)展。展望未來，我們會利用數(shù)字化來加快自動化的應(yīng)用，取代繁重和重復(fù)性的任務(wù)，讓員工能騰出時(shí)間從事更高附加值的工作活動，例如去解決問題及開發(fā)新創(chuàng)意。我們還利用人工智能來支持運(yùn)營，通過分析和自動化來縮短決策和行動所需的時(shí)間。這些戰(zhàn)略將緩解新加坡長期低出生率引發(fā)的迫在眉睫的人力資源短缺問題。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器及其他監(jiān)測技術(shù)將成為監(jiān)控水廠的眼睛和耳朵，工作人員無需再做太多的人工檢查，可以騰出時(shí)間去處理其他任務(wù)。我們還將水費(fèi)賬單查誤等重復(fù)性和低價(jià)值的工作自動化，這樣員工就可以花更多時(shí)間在更高價(jià)值的職責(zé)上，并專注于優(yōu)化改善水系統(tǒng)中他們所負(fù)責(zé)的那些部分。數(shù)字化還將拓寬我們應(yīng)對驟發(fā)洪水等問題的供選方案。在 2019 年的一次事件中，暴雨再次在克雷格路（Craig Road）引發(fā)山洪。傳統(tǒng)的解決方法是拓寬道路上的排水溝或修建排水箱涵，但在分析了暴雨期間收集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算機(jī)模型模擬后，我們找到了一個(gè)影響小得多的修復(fù)方案：架設(shè)一座堰。修建堰只花了一天時(shí)間。幾個(gè)月后，當(dāng)同樣強(qiáng)度的降雨傾瀉在該地區(qū)時(shí)，沒有發(fā)生山洪。通過數(shù)字化，我們有了更多的明智供選方案，避免了大量不必要的工作。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest綜合性水管理我們的最終目標(biāo)是建立一個(gè)統(tǒng)一高效的水系統(tǒng)(圖 2.1)，在這個(gè)系統(tǒng)中，所有監(jiān)測用水、污水收集與處理、飲用水處理生產(chǎn)與輸配的流程都將在系統(tǒng)層面進(jìn)行優(yōu)化，而不是基于功能或部門局部化考慮。圖 2.1 PUB 數(shù)字化工作的核心功能和成果(IWMS:智能水管理系統(tǒng))員工可以利用數(shù)字系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。人和數(shù)字系統(tǒng)這兩者對于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程和結(jié)果都是必不可少的。雖然數(shù)字系統(tǒng)可以解決許多問題，但它們必須由具備合適行業(yè)專業(yè)知識的人來指導(dǎo)、操作和維護(hù)。數(shù)字系統(tǒng)不是人類的替代品。Harry Seah 先生強(qiáng)調(diào)：“數(shù)字化是一個(gè)推動力，但是必須由人來做出決策。數(shù)字工具將為你提供更多的數(shù)據(jù)，更具信息量的選項(xiàng)，對系統(tǒng)優(yōu)化更大的信心，但一切最終還是取決于人。如果我們希望水務(wù)公司能在運(yùn)營上盡其所能做到最好，我們需要人與數(shù)字化攜手努力。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第三章 PUB 中的數(shù)字化在開啟數(shù)字化之旅時(shí)，我們的目標(biāo)是通過新技能創(chuàng)造價(jià)值，營造更好的工作環(huán)境，改善用戶服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)營。為此，我們已在 PUB 各個(gè)層面啟動項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。在迄今為止的轉(zhuǎn)型中，我們已經(jīng)創(chuàng)建了數(shù)字管理系統(tǒng)，針對我們的特定需求在市場上定制工具，并開展了研究以設(shè)計(jì)下一代的水務(wù)公司數(shù)字產(chǎn)品。在許多這樣的努力中，我們受益于產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作伙伴的專業(yè)知識。在我們繼續(xù)推進(jìn) PUB 的數(shù)字化運(yùn)營時(shí)，我們的努力已經(jīng)產(chǎn)生了成效，這些成果可能會成為其他水務(wù)公司邁向數(shù)字化之旅的有用起點(diǎn)。從制定路線圖到將付諸行動，我們將介紹 PUB 如何開發(fā)、測試和實(shí)施數(shù)字創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)它的四個(gè)目標(biāo)。創(chuàng)造價(jià)值PUB 每天管理著復(fù)雜的水循環(huán)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)旨在通過收集每滴雨水、回用所有污水和淡化海水來滿足生活、商業(yè)和工業(yè)的用水需求。在我們不斷完善戰(zhàn)略和技術(shù)的同時(shí)，數(shù)字化讓我們有機(jī)會將運(yùn)營推向更高水平。通過數(shù)字化，我們將新流程納入到既有的例行程序中，這使我們獲得了更高的工作效率，找到了更優(yōu)的資產(chǎn)健康監(jiān)測新方法，并實(shí)現(xiàn)了其他突破。以下項(xiàng)目是我們?nèi)绾卫�用�?shù)字化在運(yùn)營中創(chuàng)造價(jià)值的一些示例。優(yōu)化水系統(tǒng)盡管新加坡有本地集水區(qū)、進(jìn)口水、被稱為 NEWater 的高級再生水和淡化海水這四個(gè)“國家水龍頭”，但每天如何分配四個(gè)水龍頭的供水量來滿足國家需求則取決于我們工作人員的決策。這些決策是由諸如需水量預(yù)測、氣象預(yù)報(bào)、系統(tǒng)限制、每個(gè)水廠的實(shí)際處理能力等因素決定的。比如，處理雨水的成本要比海水淡化低，因此如果可能的話會出于經(jīng)濟(jì)上的考慮選擇提高前者（處理雨水）的供水比例。PUB 的工作人員會全天候監(jiān)控水的狀況，包括天氣變化、需水量的意外波動以及水廠故障等其他可能的干擾。他們必須對水廠的生產(chǎn)調(diào)度做出必要調(diào)整，以確保需求得到滿足，水系統(tǒng)得到優(yōu)化。為了盡可能順暢地管理這一過程，過去我們的員工每天一上班要花上兩個(gè)小時(shí)來規(guī)劃如何在盡可能降低成本并滿足運(yùn)營限制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)新加坡當(dāng)天的用水需求。工作人員會收集 PUB 各部門的運(yùn)營情況數(shù)據(jù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作程序制定當(dāng)天的計(jì)劃。隨著數(shù)字化的發(fā)展，這一耗時(shí)的過程已被縮短至僅 15 分鐘�，F(xiàn)在，一個(gè)人工智能程序通過分析傳感器收集的數(shù)據(jù)以及 PUB 工作人員手動輸入的數(shù)據(jù)來確定當(dāng)天的最佳調(diào)度方案。該系統(tǒng)能夠快速處理新數(shù)據(jù)，循環(huán)假設(shè)場景預(yù)案，不斷優(yōu)化供水，這也給了工作人員信心去拓展運(yùn)營邊界。例如，我們將配水調(diào)蓄池的每日初始水位調(diào)低了 5%，在不影響用戶供水的情況下減少了水處理和泵送的能耗。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest該數(shù)字系統(tǒng)由 PUB 和新加坡政府科技局(GovTech)共同開發(fā)，通過優(yōu)化水庫之間的調(diào)配以及水廠的生產(chǎn)來滿足供水需求，在 2019 年為 PUB 節(jié)約了大量資金。它還使工作人員每年用于規(guī)劃運(yùn)行方案的時(shí)間減少了 64 個(gè)工作日。這項(xiàng)應(yīng)用只是 PUB 如何利用數(shù)字化為其運(yùn)營增加價(jià)值的一個(gè)例子。PUB 也在使用數(shù)字化工具去創(chuàng)造新的價(jià)值定位，從更密切、更具預(yù)測性地觀察每個(gè)泵組的健康狀況，到更智能的排水管網(wǎng)全系統(tǒng)監(jiān)測。監(jiān)測資產(chǎn)健康泵送機(jī)組是每個(gè)水務(wù)公司不可或缺的資產(chǎn)組成部分。它們能使水保持流動，向水中投加藥劑，并執(zhí)行一系列其他功能。PUB 在新加坡?lián)碛谐�過 2000 個(gè)泵組，包括泵站的傳輸泵、工藝流程泵和前后化學(xué)加藥泵。自 2018 年以來，我們一直在栗子大道水廠 (Chestnut Avenue Water Works--CAWW)使用 ProaspectSolutions 公司的低成本振動傳感器，來測試其監(jiān)測和預(yù)測泵組運(yùn)行情況的有效性(圖 3.1)。傳感器定期獲取讀數(shù)，并在超過振動閾值時(shí)通過短信向工程師發(fā)出警報(bào)。之后會對這些事件做進(jìn)一步分析以預(yù)測即將發(fā)生的組件故障。此外，這些傳感器還可以在啟動過程中監(jiān)測泵組。在啟動階段測量和檢查泵組特征可以更早地發(fā)現(xiàn)即將出現(xiàn)的啟動問題或故障，以便及早采取行動，防止設(shè)備故障。為了充分利用這一點(diǎn)，我們正在與一家本地公司開展傳感器分析項(xiàng)目，在泵組的啟動瞬態(tài)和穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下獲取關(guān)鍵的運(yùn)行數(shù)據(jù)。這其中包括開發(fā)了一個(gè)人工智能系統(tǒng),對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以發(fā)現(xiàn)即將發(fā)生故障的跡象以及提前識別特定故障。圖 3.1 安裝在泵組上用于狀態(tài)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)傳感器Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest此類故障包括不平衡、不對中、松動、系統(tǒng)共振、滾動元件軸承缺陷，以及感應(yīng)電機(jī)故障，如轉(zhuǎn)子缺陷和靜態(tài)偏心。經(jīng)過初始學(xué)習(xí)期，傳感器和分析系統(tǒng)將進(jìn)入評估模式，開始基于尋找泵組振動行為與設(shè)定基線之間的偏差數(shù)據(jù)，尋找顯著且持續(xù)的偏差。PUB 和 Proaspect 公司還正在合作開發(fā)一個(gè)用于分析泵組電流特征的低成本系統(tǒng)。通過研究被捕獲的 600 伏以下低壓電機(jī)相電壓和電流信號，我們將會有另外一種方法來發(fā)現(xiàn)即將發(fā)生的電機(jī)和泵機(jī)械故障。除了預(yù)防故障，預(yù)測性維護(hù)的傳感器分析系統(tǒng)還能改進(jìn)維護(hù)機(jī)制，允許根據(jù)設(shè)備狀況對泵組進(jìn)行維護(hù)，而不是按照固定時(shí)間間隔或根據(jù)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。這將優(yōu)化我們的維護(hù)成本，提高運(yùn)行可靠性。除了這些項(xiàng)目，我們還一直在試用 ABB 公司的智能傳感器來監(jiān)控水廠低壓電機(jī)的狀況。這些傳感器可以測量電機(jī)的振動情況、表面溫度、磁場和聲波信號，并傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)以供分析。運(yùn)行人員還可以通過手機(jī) app 檢查電機(jī)狀態(tài)。為了方便檢查，該 app 根據(jù)電機(jī)狀態(tài)對電機(jī)做了顏色編碼，紅色表示嚴(yán)重問題，需要立即解決以防稍后發(fā)生故障；黃色表示應(yīng)密切觀察電機(jī)，并在下一次維修計(jì)劃中進(jìn)行維護(hù)；綠色表示電機(jī)狀態(tài)良好。此外，將單個(gè)電機(jī)的能耗水平數(shù)據(jù)與水廠運(yùn)行信息相結(jié)合，讓我們能夠通過調(diào)整適合的電機(jī)來降低能耗成本。與泵組監(jiān)測一樣，該項(xiàng)目也將完善維護(hù)機(jī)制。隨著我們持續(xù)利用數(shù)字技術(shù)來更好地監(jiān)控資產(chǎn)健康狀況，設(shè)備的臨界狀態(tài)、更換交付周期和成本等因素仍將是決策過程的關(guān)鍵。通過這些項(xiàng)目，我們可以提前預(yù)防故障，而不是被動響應(yīng)，最大限度地減少運(yùn)行中斷。智慧排水管網(wǎng)在我們致力于減少甚至消除資產(chǎn)設(shè)備故障的同時(shí)，我們也更廣泛地考慮以更加積極主動的方式管理排水系統(tǒng)。自 2009 年以來，我們已經(jīng)建立了一個(gè)由 260 多個(gè)水位計(jì)和 80 多個(gè)流量計(jì)組成的水文監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并在全新加坡的水道沿線安裝了閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。我們還可使用國家環(huán)境局的降雨計(jì)量數(shù)據(jù)。盡管 PUB 目前使用這些監(jiān)測設(shè)備提前向公眾發(fā)布洪澇預(yù)警以及提醒工作人員更好地預(yù)測和管理洪水，但是數(shù)據(jù)還可以發(fā)揮更多作用。將這些不同的數(shù)據(jù)鏈條關(guān)聯(lián)起來，我們就可以深入了解排水系統(tǒng)各個(gè)部分是如何運(yùn)行的，從而在戰(zhàn)略層面上改善排水規(guī)劃和維護(hù)計(jì)劃。例如，在規(guī)模較小的暴雨期間，如果排水管道和運(yùn)河的水位異常地高，而這種情況在過去類似強(qiáng)度的暴雨事件中不曾出現(xiàn)，這可能表明下游出現(xiàn)了淤積或堵塞。通過標(biāo)記這些問題，我們可以開展調(diào)查，并借助有針對性的維護(hù)措施解決局部的排水問題，以免其在更嚴(yán)重的暴雨中導(dǎo)致內(nèi)澇。通過分析水道的水位變化趨勢，并將這些信息與降雨強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，我們還可以確定哪些管道尺寸過小，可能需要擴(kuò)充排水能力或采取其他措施來預(yù)防溢流。相應(yīng)地，也可以了解管道和河道在不同區(qū)段的排水能力。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest這些深入見解正是 PUB 期望通過智慧排水管網(wǎng)系統(tǒng)(圖 3.2)獲得的。智慧排水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，它將傳感器網(wǎng)絡(luò)生成的所有數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行近實(shí)時(shí)的更新。為了確保不在分析中使用錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動過濾并標(biāo)記這樣的問題數(shù)據(jù)點(diǎn)供后續(xù)檢查。圖 3.2 智慧排水管網(wǎng)系統(tǒng)視圖系統(tǒng)于 2019 年 6 月建成，目前已投入使用，并在根據(jù)用戶反饋不斷優(yōu)化。PUB 工作人員一直使用該系統(tǒng)開展降雨事件分析(圖 3.3)，偵測排水系統(tǒng)的異常情況，以便在需要之處開展針對性維護(hù)，以及通過時(shí)序性能分析來為戰(zhàn)略性排水規(guī)劃提供洞見。除了上述例子，PUB 還嘗試?yán)�用該系統(tǒng)，通過分析流量-水位關(guān)系來跟蹤分析排水管道的表面粗糙度，以及利用該系統(tǒng)跟蹤新加坡集水區(qū)城市化率的變化。圖 3.3 智能排水管網(wǎng)系統(tǒng)中降雨事件分析示例長遠(yuǎn)來看，我們可以用這些分析中得出的見解來更新《地表水排水系統(tǒng)實(shí)踐準(zhǔn)則》中的排水規(guī)劃參數(shù)和規(guī)范。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest檢測有毒污染物雨水管網(wǎng)收集雨水，而單獨(dú)的污水管道則會收集污水進(jìn)行處理和回用。PUB 也在對污水管網(wǎng)開展數(shù)字化，以偵測意外或非法排放的污染物，這些污染物會損害再生水廠的生物處理過程和新生水的生產(chǎn)。我們已要求高風(fēng)險(xiǎn)工廠在其末端監(jiān)測點(diǎn)安裝 pH 值和揮發(fā)性有機(jī)化合物監(jiān)測裝置，以確保其符合新加坡的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。這些監(jiān)測裝置可以防止含強(qiáng)酸堿性化學(xué)物質(zhì)和違禁揮發(fā)性有機(jī)化合物的非法排放。為了進(jìn)一步保護(hù)污水處理系統(tǒng)，我們與新加坡國立大學(xué)合作開發(fā)了一種微生物電化學(xué)傳感器(MES)并進(jìn)行了試用。該傳感器的工作原理是生物電化學(xué)。污水中高濃度的有毒重金屬和氰化物會使MES 系統(tǒng)的電壓下降，并引發(fā)警報(bào)發(fā)給指定人員。安裝這些傳感器將防止工廠將含有氰化物和重金屬(如銅、鎳和鋅)的工業(yè)廢水非法排入市政污水處理系統(tǒng)。它們會在出現(xiàn)意外或非法排放這些污染物時(shí)提供預(yù)警，以便我們迅速應(yīng)對，采取必要的執(zhí)法行動。2018 年，新加坡國立大學(xué)成立了一家名為 EnvironSens 的衍生公司，將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。我們正在支持 EnvironSens 對 100 套升級的 MES 系統(tǒng)開展更大規(guī)模的應(yīng)用示范。之前項(xiàng)目中的知識經(jīng)驗(yàn)被整合到重新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，在國家研究基金會的部分資助下維護(hù)機(jī)制也進(jìn)行了優(yōu)化以降低技術(shù)成本。截至 2020 年 3 月，已在相關(guān)工廠站點(diǎn)共安裝了 66 套 MES 系統(tǒng)(圖 3.4)。圖 3.4 在一工廠站點(diǎn)安裝 MES 系統(tǒng) (來源:EnvironSens Pte Ltd)與此同時(shí)，EnvironSens 正在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)平臺來傳輸和整理來自 100 個(gè) MES 單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)將通過網(wǎng)頁版數(shù)據(jù)儀表版來展示。運(yùn)營人員可以通過網(wǎng)頁版數(shù)據(jù)儀表版中的地圖了解已安裝 MES 單元的狀態(tài)，以及查看這些 MES系統(tǒng)各自的維護(hù)記錄、警報(bào)觸發(fā)記錄等信息。當(dāng)設(shè)備單元中的警報(bào)被觸發(fā)時(shí)，MES 系統(tǒng)還將通過短信和郵件通知運(yùn)營人員。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest創(chuàng)新的 MES 系統(tǒng)也可以讓新加坡外的水務(wù)公司受益。該實(shí)時(shí)在線傳感器是首個(gè)該類產(chǎn)品，可能會在全球范圍找到巨大市場，包括中國、印度、美國、越南、澳大利亞等國家。通過上述四個(gè)項(xiàng)目，以及其他正在開展或已規(guī)劃的項(xiàng)目，我們正在轉(zhuǎn)變我們對供水、排水、污水和其他系統(tǒng)的管理方式。這些數(shù)字化方面的進(jìn)步將幫助我們做好準(zhǔn)備，去更好地迎接新挑戰(zhàn)，為未來奠定良好的基礎(chǔ)。高效運(yùn)營除了創(chuàng)造新的價(jià)值主張，PUB 還通過其他方式利用數(shù)字化來提升現(xiàn)有運(yùn)營的效率。傳感器、數(shù)據(jù)分析和預(yù)測工具的應(yīng)用徹底改變了我們對濱海集水區(qū)（Marina Catchment）排水管網(wǎng)和濱海攔河壩（Marina Barrage）這兩個(gè)新加坡重要水基礎(chǔ)設(shè)施的管理。我們還在測試一套預(yù)測控制系統(tǒng)來更好地管理污水處理工藝中的關(guān)鍵部分以及水廠的數(shù)字孿生系統(tǒng)。數(shù)字孿生系統(tǒng)讓工程師能夠在實(shí)際實(shí)施之前探究各種操作會對水廠運(yùn)行產(chǎn)生何種影響。下面將對這些項(xiàng)目及其帶來的益處進(jìn)行概述。計(jì)算方法的突破濱海集水區(qū)是新加坡最大的集水區(qū)，占地 1 萬公頃，覆蓋了新加坡城市化程度最高的地區(qū)。由明渠和封閉排水管組成的排水系統(tǒng)流至濱海水庫。一同匯入濱海水庫還有五大主要支流，即新加坡河、羅喬運(yùn)河、斯坦福德運(yùn)河、葛蘭河、加蘭河（包括黃埔河和派爾頓運(yùn)河）。自 2015 年起，PUB 開始與蘇伊士環(huán)境（SUEZ Environment）合作，依靠他們的綜合經(jīng)驗(yàn)建設(shè)了一套復(fù)雜精細(xì)的系統(tǒng)，即現(xiàn)在的集水區(qū)和水道運(yùn)營系統(tǒng) (Catchment and Waterways OperationsSystem--CWOS)。CWOS 實(shí)現(xiàn)了三大功能：優(yōu)化濱海攔河壩的運(yùn)行，最大程度增加原水儲備，同時(shí)將城市低洼地區(qū)的洪澇風(fēng)險(xiǎn)降至最低；監(jiān)測集水區(qū)上游水位；監(jiān)測和預(yù)測集水區(qū)水庫和水道的水質(zhì)。CWOS 每天從各種來源(如雨量計(jì)和水位傳感器)收集超過 35 萬條數(shù)據(jù)作為其運(yùn)營數(shù)據(jù)儀表板頁面和分析預(yù)測模型的輸入。為了提高準(zhǔn)確性，CWOS 會通過一種算法來識別并篩除疑似錯(cuò)誤的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)。PUB-SUEZ 團(tuán)隊(duì)為 CWOS 的三個(gè)主要用戶組設(shè)置了單獨(dú)的數(shù)據(jù)儀表板頁面。具體來說，這三個(gè)用戶組分別是負(fù)責(zé)排水運(yùn)行、水質(zhì)管理與建模、濱海攔河壩運(yùn)行的工作人員。。在暴雨期間，排水頁面會提醒使用者注意高水位或高降雨量地區(qū)，以便他們能夠制定最佳的人員分配和車輛響應(yīng)方案來應(yīng)對此類天氣事件。CWOS 自 2017 年投入使用以來為超過 170 場風(fēng)暴提供了可執(zhí)行的建議，這些風(fēng)暴的雨量在濱海集水區(qū)的累積高度超過 2 毫米。濱海攔河壩運(yùn)行頁面用集水區(qū)的當(dāng)前狀況和預(yù)測狀況為運(yùn)行人員提供泵和閘門開啟運(yùn)行數(shù)量的建議，這些建議均考慮了操作范圍、延遲或連續(xù)性等限制條件。系統(tǒng)的好處已經(jīng)在 150 多個(gè)應(yīng)用場景下得到了驗(yàn)證。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest水質(zhì)管理與建模頁面有三個(gè)綜合水質(zhì)模型，能自動提供水質(zhì)預(yù)測。當(dāng)水質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的正常范圍時(shí)會發(fā)出警報(bào)，以便水質(zhì)工程師能夠快速診斷和解決問題。除了這些數(shù)據(jù)儀表板頁面， CWOS 的使用者還可訪問數(shù)據(jù)瀏覽模塊，對時(shí)間序列數(shù)據(jù)做更詳細(xì)的分析，生成報(bào)告和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。CWOS 能夠自動生成和發(fā)送各類報(bào)告，如每日水質(zhì)報(bào)告、濱海攔河壩事后報(bào)告等，進(jìn)一步降低了員工的工作量。自動報(bào)告甚至可以為各水庫客制，每天或在降雨事件后發(fā)送給特定的收件人。有了這一功能，水庫管理工程師不再需要每天花一個(gè)小時(shí)登錄系統(tǒng)來提取水質(zhì)數(shù)據(jù)，確定趨勢，為執(zhí)行緩解行動準(zhǔn)備報(bào)告。隨著濱海集水區(qū)成功推出 CWOS 系統(tǒng)，我們還在開發(fā)一個(gè)能提供所有水庫運(yùn)行情況整體概覽的綜合數(shù)據(jù)儀表板頁面，同時(shí)也為每個(gè)水庫設(shè)置單獨(dú)儀表板頁面。此外，PUB 還升級了水質(zhì)管理與建模的數(shù)據(jù)儀表板頁面，以便該系統(tǒng)能夠識別水質(zhì)問題，在全島范圍內(nèi)進(jìn)行溯源追蹤，協(xié)助水庫間的輸水調(diào)度。曝氣控制的進(jìn)步隨著新加坡的用水需求將在未來幾十年持續(xù)增長，尋找更加經(jīng)濟(jì)適用的污水處理方案也很關(guān)鍵。我們正在綜合驗(yàn)證廠（Integrated Validation Plant--IVP ）對一套高級監(jiān)測與預(yù)測控制系統(tǒng)開展中試(圖 3.5)，建設(shè)綜合驗(yàn)證廠是為了幫助 PUB 評估在再生水廠以及 PUB 的其他設(shè)施中部署創(chuàng)新技術(shù)的可行性。高級監(jiān)測與預(yù)測控制系統(tǒng)讓我們能夠更好地執(zhí)行污水處理過程中一個(gè)至關(guān)重要的步驟：通過曝氣去除水中的氨氮。圖 3.5 Aquasuite 高級監(jiān)控與預(yù)測控制系統(tǒng)該曝氣控制系統(tǒng)擁有自學(xué)習(xí)算法，每 15 分鐘對進(jìn)水氨氮負(fù)荷做一次研究分析。通過收集到的數(shù)據(jù)，它可以建立和每天更新氨氮負(fù)荷模式，并提前 48 小時(shí)生成負(fù)荷預(yù)測。這些預(yù)測被輸入到第二個(gè)算法中，該算法將確定再生水廠每個(gè)反應(yīng)池所需的相應(yīng)曝氣量。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest為了確保更高的精度，預(yù)測算法將篩除疑似錯(cuò)誤的進(jìn)水氨氮傳感器讀數(shù)，以免其誤導(dǎo)預(yù)測。通過軟傳感，系統(tǒng)會用歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)代替這些可疑讀數(shù)，并補(bǔ)充了 PUB 員工手動輸入的出水氨氮濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行重新自校準(zhǔn)。中試顯示該系統(tǒng)的預(yù)測精度為 88%，和目前控制器根據(jù)溶解氧傳感器和氨氮傳感器數(shù)據(jù)來確定曝氣量的方法相比，該系統(tǒng)可令曝氣量降低 15%。作為污水處理工藝曝氣部分的高效自動化解決方案，該系統(tǒng)還有助于解決未來可用熟練運(yùn)營人員數(shù)量可能縮減的問題。數(shù)字孿生如果說預(yù)測系統(tǒng)讓我們得以一瞥未來的優(yōu)化系統(tǒng)，模擬則為運(yùn)行人員針對各種目的開展的假設(shè)場景試驗(yàn)提供了安全空間。PUB 與日本工程與軟件公司橫河（Yokogawa）合作，設(shè)計(jì)了一種具有三大功能的集成系統(tǒng)，目前正在下實(shí)里達(dá)水廠(Lower Seletar Water Works--LSWW)進(jìn)行測試。運(yùn)行人員培訓(xùn)模擬器(Operator Training Simulator--OTS)支持自學(xué)習(xí)，使受訓(xùn)人員能夠針對各種故障場景(如水質(zhì)偏差、水廠設(shè)備故障)，根據(jù)逐步說明指南來熟悉水廠的工藝流程和操作。OTS 的核心是具有嚴(yán)謹(jǐn)模型的工藝流程動態(tài)模擬器，可針對水廠范圍內(nèi)的大型工藝，進(jìn)行快速仿真模擬。OTS 還允許培訓(xùn)導(dǎo)師通過講師平臺來引導(dǎo)、監(jiān)督和評估學(xué)員的表現(xiàn)。另外兩個(gè)功能是邏輯檢查平臺(Logic Check-out Platform--LCP)和鏡像水廠系統(tǒng)(Mirror Plant System--MPS)，它們讓運(yùn)維工程師能夠先對流程和處理工藝調(diào)整方案進(jìn)行研究、修改、測試和驗(yàn)證，之后再實(shí)際應(yīng)用于水廠。目前，我們的工程師需要人工計(jì)算工藝配置變化的影響，由于水處理工藝的復(fù)雜性，可能會無意中遺漏緊密關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)之間的相互作用。LCP 提供了更全面、時(shí)變、精確的工藝調(diào)整結(jié)果模擬。有了它，我們的工程師可以更好地評估針對維護(hù)或運(yùn)行需求提出的調(diào)整建議，并對網(wǎng)絡(luò)安全攻擊的潛在后果作出迅速反應(yīng)。水廠的控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)布局需要在整個(gè)生命周期中不斷更新，以適應(yīng)全新的設(shè)備、改進(jìn)的控制算法、更好的用戶界面、增強(qiáng)的安全邏輯以及其他方面的進(jìn)步，LCP 將有助于確保這些升級改造在不干擾水廠運(yùn)行的情況下進(jìn)行。另一方面，MPS 演示了水處理?xiàng)l件變化的結(jié)果。水處理效果取決于原水水質(zhì)、處理所使用的化學(xué)品等因素。目前，可編譯的邏輯控制器會根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)整處理工藝，但這是一種被動響應(yīng)方式。MPS 是與實(shí)際水廠同步運(yùn)行的數(shù)字孿生平臺，它可以讓水廠運(yùn)營人員變得更加積極主動。MPS 從水廠本地歷史記錄服務(wù)器上收集近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，并模擬處理過程。MPS 擁有水廠及其運(yùn)行的詳細(xì)信息，包括設(shè)備規(guī)格、流量等，運(yùn)行人員可以利用它先準(zhǔn)確了解各種操作將如何影響水廠的水處理效果，之后采用最優(yōu)運(yùn)行方案。例如，處理工藝中有需要對原水加藥的環(huán)節(jié)，水廠運(yùn)行人員不僅需要決定使用多少化學(xué)品，還需要決定何時(shí)投加。通過在 MPS 上運(yùn)行假設(shè)方案，運(yùn)營人員能夠確定最佳的投加量和投加時(shí)間。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest通過提供各水處理工藝和方案場景的數(shù)字副本，該集成系統(tǒng)可以加強(qiáng)運(yùn)營人員的運(yùn)維技能。就像其他特色項(xiàng)目所展示的，數(shù)字化將幫助我們的運(yùn)營變得更安全、更高效。改善工作環(huán)境傳感器、機(jī)器人、無人機(jī)等技術(shù)正變得越來越先進(jìn)，它們可以幫助水務(wù)公司的運(yùn)營者執(zhí)行重復(fù)性和勞動密集型的任務(wù)，或在對員工來說過于危險(xiǎn)的環(huán)境中工作。多年來，我們發(fā)展機(jī)器和系統(tǒng)來減輕我們的工作量，為員工配備更好的工具，保障他們的安全，提升他們的技能。這些投資不僅創(chuàng)造了更好的工作環(huán)境和更快樂的員工隊(duì)伍，也讓 PUB 為未來新加坡低出生率和經(jīng)濟(jì)增長可能引發(fā)的人力資源短缺做好了準(zhǔn)備。我們將通過以下項(xiàng)目介紹我們在改善工作環(huán)境方面的努力，包括用于隧道檢查的智能無人機(jī)(UAV)、用于跟蹤備件的射頻識別系統(tǒng)(RFID)。這些都展示了數(shù)字化為水務(wù)公司帶來的諸多可能。無人巡檢2008 年，PUB 完成了深隧污水系統(tǒng)(DTSS)第一期工程，這是一條用于污水管理的地下高速公路。DTSS 第二期工程正在建設(shè)中，到 2025 年完工時(shí)，兩期工程將形成一個(gè)通向兩條主隧道、縱橫交錯(cuò)地分布于新加坡的污水干管系統(tǒng)，將污水輸送到三個(gè)集中式再生水廠。第一期工程中修建了一條 48 公里長的污水深隧，利用重力將污水從新加坡西北部的克蘭芝（Kranji）輸送到東部的樟宜。位于隧道終點(diǎn)的樟宜再生水廠(CWRP)日處理規(guī)模為 90 萬立方米。為確保 DTSS 持續(xù)為樟宜再生水廠輸送污水，需要定期檢查隧道的防腐保護(hù)內(nèi)襯，其由高密度聚乙烯內(nèi)襯和現(xiàn)澆混凝土內(nèi)襯組成。由于隧道位于地下深處且在輸送污水，隧道內(nèi)存在有害氣體，派人進(jìn)入檢查存在危險(xiǎn)性。同時(shí)，也無法關(guān)閉或隔離封鎖隧道，即使是很短的時(shí)間。為了解決這個(gè)難題，我們與無人機(jī)開發(fā)商天獅技術(shù)公司（AeroLion Technologies）合作，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了一款無人機(jī)，可以在隧道中水面上方飛行，代替工作人員開展檢查。雖然市面上有很多無人機(jī)，但由于隧道長，空間狹小且完全黑暗，隧道出入口位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，隧道中無法接受 GPS 定位信號，我們需要一款具有客制化功能的無人機(jī)。在無人機(jī)項(xiàng)目的第一階段，團(tuán)隊(duì)定制了搭載有導(dǎo)航攝像機(jī)、全向檢測攝像機(jī)、測距儀、加速度計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)、磁力儀和甲烷氣體探測器等機(jī)載傳感器的無人機(jī)平臺 (圖 3.6)。此外，它還配備了 LED 照明燈，可以在漆黑的隧道環(huán)境中為攝像機(jī)提供照明。除了硬件，團(tuán)隊(duì)也設(shè)計(jì)了基于導(dǎo)航攝像機(jī)感應(yīng)的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航算法，將其程序載入無人機(jī)的機(jī)載微型計(jì)算機(jī)中。同時(shí)，他們還發(fā)明了一種起飛和回收機(jī)制，以便無人機(jī)可以從垂直豎井的底部安全地起飛和回收。該機(jī)制也可作為無人機(jī)與外部地面控制站之間的通信中繼，解決非視距無線傳輸(non-line-of-sight,NLOS)問題。無人機(jī)已經(jīng)成功通過豎井飛至 DTSS 主隧道開展任務(wù)。團(tuán)隊(duì)目前正在完善無人機(jī)的定位精度，以及提高數(shù)據(jù)收集的種類和質(zhì)量，這將包括增加更多的氣體傳感器和激光雷達(dá)傳感器。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest圖 3.6 DTSS 巡檢無人機(jī)的設(shè)計(jì)方案此外，我們還在計(jì)劃開展更高級的圖像和數(shù)據(jù)分析，使其可以自動生成并可視化無人機(jī)的巡檢結(jié)果，通過改進(jìn)讓這項(xiàng)技術(shù)變得更加功能強(qiáng)大、高效、便于使用。當(dāng)完成時(shí)，先進(jìn)的無人機(jī)將成為PUB 維護(hù)工具箱的關(guān)鍵組成，讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)隧道的無人巡檢。自動化檢測除了代替人類在潛在的危險(xiǎn)環(huán)境中工作，機(jī)器人和其他數(shù)字化工具還可以縮短水務(wù)公司運(yùn)營者在重復(fù)性和人工任務(wù)上花費(fèi)的時(shí)間。為了滿足新加坡日益增長的用水需求，我們必須未雨綢繆，擴(kuò)大供水基礎(chǔ)設(shè)施和管網(wǎng)。這反過來意味著將需要檢測更多的水樣。為了應(yīng)對更高的工作量，我們引入了制造執(zhí)行系統(tǒng)，將各種檢測流程整合起來，并使之從數(shù)據(jù)收集、樣品制備，到實(shí)際檢測、結(jié)果報(bào)告實(shí)現(xiàn)自動化 (圖 3.7)。以前，PUB 工作人員必須人工準(zhǔn)備樣品，并在 5 個(gè)不同的儀器上檢測 6 個(gè)參數(shù)�，F(xiàn)在，制造執(zhí)行系統(tǒng)從現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)接收對每個(gè)樣品進(jìn)行何種檢測的指令，執(zhí)行操作，并將檢測結(jié)果發(fā)回 LIMS。這一改變讓員工有更多時(shí)間專注于其他工作。制造執(zhí)行系統(tǒng)還消除了人為失誤，并允許全天候開展檢測，大大提高了生產(chǎn)效率。也可以通過系統(tǒng)軟件更方便地追蹤檢測結(jié)果。此外，制造執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建允許潛在的修改和擴(kuò)展。比如可以補(bǔ)充新增一個(gè)在線分析模塊，將分析速度提高一倍。更多的參數(shù)也可以添加到系統(tǒng)，使其檢測能力最大化。建立這個(gè)系統(tǒng)讓我們能用更少的成本處理更多的檢測，并從長遠(yuǎn)上確保檢測結(jié)果是可靠、準(zhǔn)確、可追溯的。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest圖 3.7 TPUB 水樣分析系統(tǒng)(來源: Labman Automation Ltd)。追蹤備件另外一項(xiàng)類似的努力--自動化計(jì)數(shù)和跟蹤備件也非常成功。保持不同類型維護(hù)工作所需的備件儲備充足是 PUB 至關(guān)重要的任務(wù)，但是過去我們在這上面耗費(fèi)了過多的時(shí)間。工作人員必須人工記錄每個(gè)備件的特征細(xì)節(jié)，以及其從到貨到報(bào)廢期間的行蹤情況。他們還需要留出大量時(shí)間進(jìn)行月度庫存盤點(diǎn)。人工管理備件非常繁雜，占用了本可以更好地用于其他任務(wù)的時(shí)間。無線射頻識別（RFID）等數(shù)字化技術(shù)能夠更高效地執(zhí)行任務(wù)(圖 3.8)。PUB 在有超過 3 萬個(gè)備件儲備的蔡厝港水廠（Choa Chu Kang Waterworks-CCKWW)測試了 RFID 系統(tǒng)。備件被單個(gè)標(biāo)記或按批次標(biāo)記。大型部件如電機(jī)和泵會配置單獨(dú)的 RFID 標(biāo)簽。批次物品如螺母和螺栓保存在托盤中，每個(gè)托盤貼有 RFID 標(biāo)簽。作為系統(tǒng)的一部分，還安裝了射頻識別機(jī)架、壁掛式天線和墊式天線。圖 3.8 使用 RFID 系統(tǒng)檢查庫存試點(diǎn)項(xiàng)目還涉及定制具有在線表格和特定模塊（包括用于備件登記和回收的模塊）的網(wǎng)頁版程序。管理員可以在線批準(zhǔn)這些備件相關(guān)的申請，隨時(shí)了解庫存整體情況，并在庫存低于預(yù)設(shè)水平時(shí)得到通知。這些功能優(yōu)化了庫存管理。RFID 系統(tǒng)還會讓庫存盤點(diǎn)過程更高效。有了該系統(tǒng)，我們的員工在這項(xiàng)工作上所需時(shí)間縮短了92%。這包括花在傳輸數(shù)據(jù)上的時(shí)間，不僅流程更快了，也防止了出錯(cuò)。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguestRFID 系統(tǒng)除了精簡備件管理、提高流程效率之外，還有其他好處。安裝了 RFID 機(jī)架后可以監(jiān)測到倉庫中的未授權(quán)提貨行為，并向工作人員發(fā)出警報(bào)。蔡厝港水廠的中試項(xiàng)目驗(yàn)證了 RFID 系統(tǒng)的效用，我們已將該技術(shù)整合到涉及更多資產(chǎn)范圍的資產(chǎn)管理系統(tǒng)中。健康與安全第一可穿戴智能設(shè)備的相關(guān)技術(shù)日漸成熟，它們也可能顛覆水務(wù)公司運(yùn)營的其他方面，讓員工工作更輕松、更安全。當(dāng)在水廠或其他設(shè)施現(xiàn)場工作時(shí)，PUB 員工會采用同事結(jié)伴機(jī)制(buddy system)來確保安全。然而，這種安排并不是對員工時(shí)間的有效利用。PUB 正在測試可穿戴安全追蹤器，它將取代結(jié)伴機(jī)制但不會降低安全性(圖 3.9)。這些設(shè)備可以通過 GPS 和地理圍欄實(shí)時(shí)跟蹤員工在室內(nèi)和室外的位置，并且它配有遇險(xiǎn)按鈕，員工可在緊急情況時(shí)按下提醒水廠控制中心提供立即救援 (圖 3.10)。圖 3.9 可穿戴安全追蹤器利用這種位置跟蹤功能，虛擬地理圍欄還可以應(yīng)用于水廠的不同區(qū)域，以發(fā)現(xiàn)建筑物和工藝區(qū)域內(nèi)未授權(quán)的徘徊逗留。每個(gè)跟蹤器也可以成為通行權(quán)限卡，授予或限制員工進(jìn)入設(shè)有圍欄或受安全保護(hù)的區(qū)域，例如如配電室、工藝單元的反應(yīng)池。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest圖 3.10 地理圍欄闖入者警報(bào)系統(tǒng)烏魯班丹再生水廠的中試項(xiàng)目展示了追蹤器的有效性，但也突顯了應(yīng)用上的潛在障礙，例如供室內(nèi)使用的低成本無線解決方案尚處于起步階段。目前，PUB 正在開展更大規(guī)模的測試，在烏魯班丹再生水廠和栗子大道水廠為員工和承包商配備了超過 150 臺追蹤器。通過這次測試，我們將評估各種低功耗無線通信模式，并進(jìn)一步研究應(yīng)用跟蹤器的流程管理和后勤管理，以期在所有水廠全面推廣使用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)PUB 還開發(fā)了基于微軟 HoloLens 運(yùn)行的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序，推進(jìn)維護(hù)流程數(shù)字化。員工進(jìn)行故障排除、日常例行維護(hù)或維修工作時(shí)，通常會攜帶某種形式的記錄文件，如打印的手冊或手機(jī)上的圖片供現(xiàn)場參考。查找相關(guān)信息可能耗時(shí)繁瑣，尤其是他們在完成手中任務(wù)期間必須逐頁翻閱資料。使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭盔，工作人員可以在現(xiàn)場輕松訪問和查看設(shè)備的技術(shù)文件和規(guī)格參數(shù)。他們可以與遠(yuǎn)程的同事和專家共享其視場，而遠(yuǎn)程人員反過來也可以在現(xiàn)場工作人員的視場中投影技術(shù)文檔、圖像，甚至可以繪圖。該應(yīng)用程序還可以用三維模型來動畫演示維護(hù)過程，指導(dǎo)新手或缺乏經(jīng)驗(yàn)的員工安全正確地執(zhí)行維護(hù)工作(圖 3.11)。此功能對開展員工培訓(xùn)和技能更新有著非常寶貴的價(jià)值。舊設(shè)備和老水廠的文件和圖紙必須從原始紙張形式的資料開始數(shù)字化，而新一代的設(shè)備和水廠（擁有更好的數(shù)字化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)）則不大需要采用這種方式。此外，隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭盔和眼鏡通過硬件升級獲得了更強(qiáng)大的處理能力，它們將能夠支持更復(fù)雜的可視化應(yīng)用程序。圖 3.11 利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)支持現(xiàn)場維護(hù)工作這些特色項(xiàng)目的多樣性表明水務(wù)公司可以通過多種方式實(shí)施數(shù)字化，提升員工在工作中履行職責(zé)的能力。數(shù)字化不僅不會對他們的生計(jì)構(gòu)成威脅，反而能幫助公司照顧員工的福祉，幫助他們更快、更有效地履行職責(zé)，賦能他們更好地達(dá)成工作生活平衡。提升用戶服務(wù)水務(wù)公司的終極目標(biāo)是服務(wù)用戶。為了更好地履行其使命，PUB 還啟動了數(shù)字化項(xiàng)目來改善用戶服務(wù)，征集更多的用戶反饋，并為用戶提供更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以幫助他們削減用水量。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest下面我們將介紹其中的一些創(chuàng)新，包括廣泛安裝智能水表和部署機(jī)器人巡檢關(guān)鍵設(shè)備和水庫。智能水表創(chuàng)造更智慧的系統(tǒng)2021-2023 年，在智能水表項(xiàng)目一期工程中，我們在新舊小區(qū)、商業(yè)建筑和工業(yè)區(qū)中安裝了 30 萬臺智能水表。這些智能水表將傳輸接近實(shí)時(shí)的用水?dāng)?shù)據(jù)，而目前機(jī)械水表只能每兩個(gè)月由人工進(jìn)行一次抄表。有了這些近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們將能更快地識別和修復(fù)漏點(diǎn)，通過匹配供需優(yōu)化產(chǎn)水和管網(wǎng)管理。用戶也將從中受益。他們將能通過用戶端應(yīng)用跟蹤其每日用水情況，提高用水效率。用戶還會收到高用水量或漏水風(fēng)險(xiǎn)的通知，以便能及時(shí)采取行動修復(fù)漏點(diǎn)。PUB 還可以向用戶展示他們與其他類似規(guī)模家庭的用水情況對比。研究發(fā)現(xiàn)，自我比較和同儕比較都能顯著減少用水。PUB 將設(shè)計(jì)一些方式，例如通過用戶端應(yīng)用來推送這樣的數(shù)據(jù)供用戶做對比。除了提供比較，我們還將游戲化視為鼓勵(lì)節(jié)水的一種潛在方式。把節(jié)約用水變成一種游戲，完成特定目標(biāo)獲得虛擬積分，這可能會激勵(lì)更多人去高效用水。與傳統(tǒng)的節(jié)水推廣活動相比，這種游戲化工具更能吸引青少年和兒童。從小就養(yǎng)成節(jié)水習(xí)慣的人更有可能在他們的一生中踐行這些習(xí)慣。PUB 已經(jīng)分別在 2016 年和 2018 年開展的兩項(xiàng)智能水表試點(diǎn)中驗(yàn)證了其中的許多舉措。800 戶參與調(diào)查家庭的報(bào)告顯示，由于更早發(fā)現(xiàn)漏失及養(yǎng)成了良好的節(jié)水習(xí)慣，這些家庭平均節(jié)約用水5%。用機(jī)器人保障安全除水務(wù)運(yùn)營外，我們也負(fù)責(zé)維護(hù)公共水庫及主要設(shè)施的安全。PUB 的水庫是新加坡人和游客經(jīng)常光顧的地方，那里可以欣賞水庫的美景，還可以舉辦水上運(yùn)動、釣魚等活動。為保障水庫水質(zhì)及確保訪客安全，我們的工作人員會定期到水庫巡邏和監(jiān)查。在關(guān)鍵設(shè)施上，PUB 將其安全需求外包給了一家專業(yè)安保公司，由該公司提供人力和監(jiān)控技術(shù)（如閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)）在綜合運(yùn)營中心進(jìn)行管理。由于安保部門在招聘和留住員工上面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，這種安排已經(jīng)變得愈發(fā)難以維持。此外，培訓(xùn)受雇安保人員達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)的成本也在逐年增加。這意味著現(xiàn)有的人力密集型安全管理模式從長遠(yuǎn)來看可能是不可持續(xù)的。數(shù)字化技術(shù)，特別是用于巡邏和監(jiān)查的智能安全機(jī)器人，可能是這個(gè)問題的長期解決方案。我們正在與安全供應(yīng)商合作開發(fā)機(jī)器人，以補(bǔ)充和增強(qiáng)當(dāng)前的巡檢操作。目前正在開發(fā)的機(jī)器人之一是 O-R3，這是一種具有視頻和音頻功能的自主移動機(jī)器人。與人類安保不同，O-R3 能夠在區(qū)域內(nèi)持續(xù)巡邏，但不會產(chǎn)生身體或精神疲勞。它可以自主移動，避開靜止和移動的障礙物，具有各種安全工作功能，包括用于視頻直播和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的 360 度攝像系統(tǒng)，以及用于檢測異常情況的視頻分析儀。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguestPUB 已經(jīng)成功地在兩個(gè)不同的環(huán)境中測試了 O-R3，一個(gè)是在對公眾開放的勿洛水庫（BedokReservoir），另一個(gè)是在作為限制區(qū)的下實(shí)里達(dá)水廠（Lower Seletar Waterworks--LSWW)。勿洛水庫有很多游客，包括兒童、慢跑和騎自行車的人；而下實(shí)里達(dá)水廠人流量很小，主要是 PUB 的工作人員和承包商。兩個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)測試了 O-R3 在兩個(gè)非常不同環(huán)境中的能力，這兩個(gè)環(huán)境都有各自的挑戰(zhàn)和問題。在勿洛水庫，對 O-R3 的測試圍繞加強(qiáng) PUB 的水庫監(jiān)查工作，防止市民靠近水庫邊緣進(jìn)行非法的水庫活動(圖 3.12)。O-R3 在勿洛水庫巡邏時(shí)受到公眾接納，有很多人給機(jī)器人拍照、錄像，有時(shí)甚至同它合影。圖 3.12 O-R3 機(jī)器人在勿洛水庫執(zhí)行任務(wù)由于最近爆發(fā)了 COVID-19 新冠疫情，新加坡已經(jīng)實(shí)施了安全距離措施，減少公共和私人場所的活動和互動，最大限度減少病毒傳播。針對公眾反饋在勿洛水庫和班丹水庫存在不遵守安全距離規(guī)定的行為，我們認(rèn)為可以安排 O-R3 作為”安全距離大使”。由該機(jī)器人在水庫周邊巡邏，用四種語言廣播信息，提醒游客不要在水庫公園內(nèi)聚集或閑逛，遵守安全距離要求。部署這些機(jī)器人監(jiān)查技術(shù)的最終目標(biāo)是非現(xiàn)場監(jiān)控，這在當(dāng)今看似遙不可及，但在未來將可能成為現(xiàn)實(shí)。洪澇風(fēng)險(xiǎn)自動預(yù)警作為綜合排水管理及控制系統(tǒng)的一部分，我們已經(jīng)在主要河道和排水管道安裝了超過 200 個(gè)傳感器來追蹤水位。數(shù)字化改善了運(yùn)營，同時(shí)我們也利用傳感器，通過短信或 PUB 的應(yīng)用程序MyWaters 向公眾提供洪澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)。人們可以最多訂閱三個(gè)傳感器的預(yù)警信息。當(dāng)水位超過指定水道深度的 50%、75%、90%、100%以及低于相應(yīng)警戒水位時(shí)，他們將收到通知。該自動化系統(tǒng)讓訂閱用戶可以提前得到預(yù)警，盡早針對可能出現(xiàn)的驟發(fā)洪水采取預(yù)防措施。這樣的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警充分展示了水務(wù)公司可以如何應(yīng)用數(shù)字化來提升用戶服務(wù)。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest正如本章介紹的各個(gè)項(xiàng)目所表明的，水務(wù)公司在數(shù)字化方面有許多選擇，它們將使水務(wù)公司在用戶服務(wù)、生產(chǎn)效率等諸多方面獲益。結(jié)合數(shù)字化將使水務(wù)公司的運(yùn)營更加智慧，是明智的選擇。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第四章 數(shù)字化框架每個(gè)數(shù)字化項(xiàng)目都讓 PUB 收獲了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用在我們未來的工作中，并幫助其他水務(wù)公司實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展。我們迄今的經(jīng)歷突顯了很多關(guān)鍵考慮因素和原則的重要性，特別是應(yīng)該把這些考量和原則作為支撐數(shù)字化之旅的根基。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)營數(shù)字化，水務(wù)公司必須擁有收集數(shù)據(jù)的技術(shù)、傳輸和共享數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并將其轉(zhuǎn)化為可行見解的分析方法(圖 4.1)。圖 4.1 數(shù)字化過程每個(gè)數(shù)字化項(xiàng)目都是不同的，至關(guān)重要的是每次都選擇正確的工具組合。為了長期使用，硬件和軟件的設(shè)計(jì)也應(yīng)該考慮到連續(xù)性，這樣水務(wù)公司就不會被任何特定的協(xié)議或供應(yīng)商約束限制。PUB 已經(jīng)將這些以及其他基本原則作為其數(shù)字化框架的一部分，用于項(xiàng)目制定和執(zhí)行。下面的章節(jié)將詳細(xì)介紹這個(gè)框架，它可能對其他水務(wù)公司也有用。構(gòu)建適合的無線設(shè)施適當(dāng)、穩(wěn)健、安全的無線通信網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字化最重要的組成部分之一。如果沒有可靠安全的數(shù)據(jù)傳輸方式，由傳感器、無人機(jī)、機(jī)器人等技術(shù)收集的所有信息都無法得到分析和應(yīng)用。如今市場上有很多通信網(wǎng)絡(luò)可以滿足不同的用途和應(yīng)用，如 4G、Wi-Fi、LoRa、SigFox 等。水務(wù)公司在決定使用哪種網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)該考慮所需的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和傳輸速率、傳輸數(shù)據(jù)大小、網(wǎng)絡(luò)的功耗和延遲等因素。安全應(yīng)該是一個(gè)關(guān)鍵問題。我們的系統(tǒng)須遵循數(shù)據(jù)分類框架和嚴(yán)格的政府網(wǎng)絡(luò)安全政策，特別是對于關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施(Critical Information Infrastructure --CII)中的系統(tǒng)。因此，我們僅采用那些符合強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)的無線基礎(chǔ)設(shè)施。在迄今的數(shù)字化項(xiàng)目中，我們針對不同的應(yīng)用需求使用了不同的網(wǎng)絡(luò)。我們使用窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NBIoT)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行戶外定位，使用藍(lán)牙信標(biāo)和低能耗藍(lán)牙 (BLE)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行室內(nèi)定位。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest在位于烏魯班丹再生水廠的綜合驗(yàn)證廠（IVP），我們建立了用于資產(chǎn)狀況監(jiān)控的 BLE 網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗�成本低，易于部署，并且能夠�(qū)崟r(shí)監(jiān)測資產(chǎn)以開展預(yù)測性和預(yù)防性維護(hù)。我們也建立了 LoRa 網(wǎng)絡(luò)，用來支持利用智能手表對員工和承建商進(jìn)行位置跟蹤。LoRa 網(wǎng)絡(luò)成本較低，可基于信號強(qiáng)度提供粗略定位。PUB 還安裝了一個(gè)無線過程和環(huán)境傳感網(wǎng)絡(luò)，用來監(jiān)測污水管網(wǎng)中的管道腐蝕、硫化氫氣體、水位和流量。它通過射頻網(wǎng)格路由功能提供可靠的通信，并克服了水廠環(huán)境中基礎(chǔ)設(shè)施密集造成的干擾問題。在一些情況下，我們會轉(zhuǎn)向混合型解決方案。網(wǎng)絡(luò)可能無法在污水處理廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)全覆蓋，特別是在一些室內(nèi)區(qū)域和地下樓層。這些地方可能成為死角，讓其中的設(shè)備無法傳輸數(shù)據(jù)。PUB 克服這個(gè)難題的一個(gè)例子是，我們在室外定位中使用 NB-IoT，在室內(nèi)定位中使用了基于 BLE的解決方案，將兩者集成到同一個(gè)用于人員定位的可穿戴追蹤器中，此外我們還增加了中繼器和網(wǎng)關(guān)數(shù)量。我們也展望未來，去預(yù)測我們在無線通信方面的需求和機(jī)會。從 2020 年起，我們在水廠搭建了Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，做好準(zhǔn)備迎接可能到來的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如智能可穿戴設(shè)備、用于資產(chǎn)管理的設(shè)備傳感器和機(jī)器人監(jiān)測。我們還在識別對帶寬要求較高的應(yīng)用場景，如虛擬現(xiàn)實(shí)和三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序、水庫無人機(jī)監(jiān)控作業(yè)、實(shí)時(shí)視頻流分析等，預(yù)計(jì)自 2020 年在新加坡推廣的 5G 網(wǎng)絡(luò)可能會使這些應(yīng)用受益。收集數(shù)據(jù)隨著近年來的科技進(jìn)步，現(xiàn)在水務(wù)公司在數(shù)據(jù)收集設(shè)備上有了太多的選擇。PUB 已經(jīng)試用、測試和應(yīng)用了其中的很多設(shè)備，還有更多的正在測試中，包括上一章提到的用于監(jiān)測和預(yù)測泵組狀態(tài)的振動傳感器。PUB 建立了名為 WaterWiSe 的智能水網(wǎng)系統(tǒng)。該近實(shí)時(shí)系統(tǒng)于 2013 年開發(fā)和應(yīng)用。目前，新加坡全島共有 346 個(gè)傳感器站點(diǎn)實(shí)時(shí)跟蹤供水管網(wǎng)的壓力和水質(zhì)，包括 pH 值、電導(dǎo)率、濁度等指標(biāo)。到 2020 年底，我們將安裝另外 130 個(gè)傳感器，覆蓋范圍擴(kuò)大至 NEWater 和工業(yè)水管網(wǎng)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測管網(wǎng)壓力，傳感器消除了安裝臨時(shí)壓力記錄儀這樣的勞動密集型工作，對潛在漏損等問題采取先發(fā)制人的預(yù)防措施，還能通過偵測壓力瞬變來識別爆管事件。到 2025 年，我們將把傳感器數(shù)據(jù)與即將建成的智能水表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合起來，創(chuàng)建虛擬 DMA，以便更好地開展檢漏。這也有助于管網(wǎng)事件的動態(tài)預(yù)測。我們也在研究其他類型的數(shù)據(jù)收集設(shè)備。目前，我們派員工乘小型巡邏船進(jìn)行水庫巡檢。這是勞動密集型的，且只能夠覆蓋有限的空間范圍。此外，水庫的水質(zhì)監(jiān)測是通過固定剖面儀監(jiān)測和人工采集水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測來進(jìn)行的，但這兩種方法都只能提供采樣點(diǎn)的水質(zhì)信息。而另一方面，無人機(jī)可以用來執(zhí)行空中監(jiān)查任務(wù)。它們能快速監(jiān)查大型水體，分析圖像，標(biāo)記藻華等異�，F(xiàn)象。它們還可以飛行掃掠管線，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，檢查下水道等狹小空間。無人機(jī)配備了攝Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest像頭來捕捉非法活動、高光譜攝像機(jī)來監(jiān)測水質(zhì)以及熱感攝像機(jī)來識別漏點(diǎn)，因此可以在更大范圍內(nèi)更高效地開展監(jiān)控。除了傳感器和無人機(jī)，機(jī)器人也可以收集數(shù)據(jù)。除了上一章介紹的巡檢機(jī)器人外，我們還會使用遙控潛水器進(jìn)行水下檢查，以及使用機(jī)器人檢查修復(fù)大管徑污水管道。打破孤島然而，收集數(shù)據(jù)只是第一步。與其他復(fù)雜的組織一樣，水務(wù)公司各部門可能僅僅收集了數(shù)據(jù)供自己部門使用，沒有將數(shù)據(jù)與其他部門共享。打破這樣的信息孤島是至關(guān)重要的，因?yàn)橐粋�(gè)部門收集的數(shù)據(jù)可能對其他部門也是有用的，整合所有數(shù)據(jù)可能創(chuàng)造新的關(guān)聯(lián)以及實(shí)用的想法。PUB 正在進(jìn)行的智能水管理系統(tǒng)(IWMS)升級工程就是一個(gè)很好的例子。目前，該系統(tǒng)集成了關(guān)鍵運(yùn)營系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)，主要用于基本運(yùn)營監(jiān)測和報(bào)告。改進(jìn)后的 IWMS 將整合運(yùn)營和非運(yùn)營系統(tǒng)，分析來自整個(gè)水循環(huán)的數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)我們的服務(wù)和工程運(yùn)營。聯(lián)合運(yùn)營中心(Joint Operations Centre--JOC)是所有實(shí)時(shí)的和響應(yīng)式的關(guān)鍵運(yùn)營決策的神經(jīng)中樞，而 IWMS 將成為 JOC 的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。IWMS 還將擁有新功能，展示整合數(shù)據(jù)所能帶來的可能性。例如，IWMS 的新事件匯報(bào)功能將取代現(xiàn)有的工作人員郵件報(bào)告。它將允許員工通過移動設(shè)備報(bào)告事件和后續(xù)更新。我們的工作人員將能夠在現(xiàn)場處理事件期間上傳定位、添加附件和拍照。我們也設(shè)有自動審批工作流程來簡化事件報(bào)告提交程序。有了這項(xiàng)新功能，我們的工作人員將能夠從首次報(bào)告、事件發(fā)展到結(jié)束的全過程中高效跟蹤事件。在該功能模塊中捕獲的信息也將自動用于行動后審查平臺（After Action Review Portal）的分析和回顧。在每次事件中，與該事件管理相關(guān)的所有信息都將被整合并呈現(xiàn)在一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)營數(shù)據(jù)儀表板中，方便主管人員、JOC 和我們的高級管理層使用。在現(xiàn)場處理事件的工作人員可以通過移動設(shè)備把實(shí)時(shí)狀態(tài)更新共享至頁面。例如，如果飲用水供應(yīng)中斷，相關(guān)管道壓力傳感器數(shù)據(jù)、指示性的漏點(diǎn)位置、受影響用戶數(shù)量、PUB 在現(xiàn)場的資源、響應(yīng)團(tuán)隊(duì)的實(shí)時(shí)更新等信息將被顯示在運(yùn)營數(shù)據(jù)儀表板中。與此同時(shí)，用戶響應(yīng)功能會根據(jù)事件的性質(zhì)、工作人員的專業(yè)知識和所在位置自動為事件分配資源。JOC 將不再需要人工調(diào)度資源，提高了任務(wù)效率。聯(lián)系用戶的 PUB 工作人員可以通過移動設(shè)備獲得用戶基本信息、支援資源的位置及到達(dá)時(shí)間、附近的類似案例、調(diào)查清單等豐富信息。這將能讓他們更好地為受影響的用戶服務(wù)。在事件發(fā)生后，行動后審查平臺將啟用行動審核，記錄調(diào)查結(jié)果，跟蹤未處理事項(xiàng)并提醒相關(guān)部門做后續(xù)跟進(jìn)。它也將有助于進(jìn)一步的分析，例如深入了解特定類型事件的發(fā)生頻率。補(bǔ)充數(shù)據(jù)PUB 努力集中數(shù)據(jù)并最大程度地利用數(shù)據(jù)，同時(shí)我們也用軟傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充以彌補(bǔ)儀表誤差的影響。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest例如，在污水處理中工藝自動化高度依賴于儀表讀數(shù)。儀表讀數(shù)中的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致處理工藝出現(xiàn)問題，讓污水廠出水水質(zhì)變差。雖然設(shè)備維護(hù)有助于防止錯(cuò)誤，但讓儀器保持嶄新狀況卻是說起來容易做起來難。污水中的臟污和微生物會堵塞和污染儀器。污水中產(chǎn)生的硫化氫氣體還會腐蝕電子設(shè)備。軟傳感器將有助于彌補(bǔ)儀器讀數(shù)錯(cuò)誤的影響。不同于物理傳感器，軟傳感器是使用歷史數(shù)據(jù)、易于測量的變量或兩者的組合來估算處理工藝參數(shù)指標(biāo)的推理軟件模型。以流量為例，軟傳感器可以根據(jù)運(yùn)行泵的數(shù)量、泵的轉(zhuǎn)速和它們的能耗推算出流量。它還可以通過分析進(jìn)水 MLSS（混合液懸浮固體）、進(jìn)水流量和分配情況、進(jìn)水氨氮濃度、閥位（閥門開度狀況）、氣壓等數(shù)據(jù)來估算溶解氧濃度。配置軟傳感器將在很多方面幫助水務(wù)公司。如果一個(gè)儀表出現(xiàn)故障，它的讀數(shù)可以用軟傳感器的估算值來替代。當(dāng)軟傳感器估算值與儀表讀數(shù)之間的差異越來越大時(shí)，系統(tǒng)會提醒運(yùn)行人員注意儀表設(shè)備或相關(guān)處理工藝存在問題，需要解決。在樟宜再生水廠的一項(xiàng)試驗(yàn)中，我們對溶解氧軟傳感器和物理傳感器的精度做了對比測試。在對物理傳感器進(jìn)行維護(hù)前，軟傳感器的估算更為準(zhǔn)確；在維護(hù)后，兩者的讀數(shù)相似。軟傳感器唯一的局限是它們的精度會在一段時(shí)間后下降，因?yàn)樗鼈冏罱K依賴于物理傳感器，而像前面所解釋的，物理傳感器很難保持嶄新精確的狀態(tài)。即使軟傳感器利用歷史數(shù)據(jù)，如果物理傳感器長期提供錯(cuò)誤讀數(shù)，軟傳感器的準(zhǔn)確性將不可避免地下降。因此，軟傳感器最適合用于故障檢測，以及短期內(nèi)作為替換數(shù)據(jù)的來源�；�于這些優(yōu)點(diǎn)，我們將于 2020 底在樟宜再生水廠和位于烏魯班丹再生水廠的綜合驗(yàn)證廠應(yīng)用軟傳感器系統(tǒng)。如果在這兩個(gè)試點(diǎn)獲得成功，我們將最終在新加坡所有的再生水廠應(yīng)用該軟傳感器系統(tǒng)。解析數(shù)據(jù)收集和驗(yàn)證數(shù)據(jù)后需要對其進(jìn)行分析，將其轉(zhuǎn)化為行動決策依據(jù)的有用見解。這就是為什么水務(wù)公司也必須對能夠優(yōu)化工藝和系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行投資，如視頻分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生技術(shù)。為了讓 PUB 自來水廠和再生水廠的安全工作實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，我們正在調(diào)試一個(gè)能對攝像機(jī)拍攝的錄像進(jìn)行視頻分析的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)將具有強(qiáng)大的人臉識別能力，能于 10 秒內(nèi)在每幀畫面中識別5 人以上。有了這些功能，該系統(tǒng)將能夠標(biāo)記未授權(quán)進(jìn)入某區(qū)域或建筑物的情況，或偵測測限制區(qū)域內(nèi)的徘徊逗留。一旦識別到禁區(qū)內(nèi)的移動，系統(tǒng)可以指示攝像機(jī)聚焦于移動源（無論是人或車輛），并對其進(jìn)行追蹤直至其消失于視線之外。這些攝像機(jī)實(shí)況錄像將被分組，并顯示在攝像監(jiān)控工作站，以引起安全注意。工作人員還可以使用搜索功能來篩選所有包含特定屬性的錄像片段，如移動的車輛或特定的面孔。然后，他們可以按照時(shí)間順序播放篩選出的視頻，并通過不同的攝像機(jī)視角跟蹤人或車輛的移動，或以縮略圖形式顯示篩選出的視頻。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest通過識別未穿戴安全帽或安全服的人員，該系統(tǒng)還可以用于執(zhí)行設(shè)施內(nèi)的安全規(guī)則。PUB 會規(guī)定各類安全裝備的顏色，以方便開展此類檢查。未來，我們可能還會拓展該系統(tǒng)的功能，使它能夠探測管道和太陽能板損壞，觀察施工進(jìn)度，通過熱成像定位漏點(diǎn)，以及負(fù)責(zé)其他工作任務(wù)。雖然這個(gè)搭載視頻分析功能的安全系統(tǒng)還在開發(fā)中，但圖像分析技術(shù)已經(jīng)在其他運(yùn)營業(yè)務(wù)中得到了使用。我們的淤泥成像檢測系統(tǒng)利用圖像分析讓閉路電視攝像機(jī)（CCTV）變?yōu)榱藗鞲衅鳌�CCTV 攝像頭位于與公共排水管相連的建筑工地排口，分析軟件會提醒工作人員現(xiàn)場排放顏色的變化。這一數(shù)字化升級每年為我們的承包商節(jié)省了超過 10 萬個(gè)工時(shí)，為 PUB 節(jié)約了超過 50 萬美元。它也增強(qiáng)了對不合規(guī)事件的查處。PUB 的魚類活動監(jiān)測系統(tǒng)(FAMS)也依賴于圖像分析技術(shù)。我們將魚類作為監(jiān)控水廠和配水調(diào)蓄水庫水質(zhì)的手段，以確保飲用水供應(yīng)安全。FAMS 分析魚的運(yùn)動，在發(fā)現(xiàn)魚類出現(xiàn)疾病或異常跡象時(shí)向運(yùn)營人員發(fā)出警報(bào)，這些跡象可能表明水質(zhì)出現(xiàn)了變化。預(yù)測的力量借助數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，水務(wù)公司還可以根據(jù)所擁有的數(shù)據(jù)開展預(yù)測，在運(yùn)營中采取更加積極主動的態(tài)度。雖然現(xiàn)在大多數(shù)水務(wù)公司在收到警報(bào)后會修復(fù)問題，但有了更精準(zhǔn)的預(yù)測后，水務(wù)公司還可以提前預(yù)警潛在的問題，甚至阻止它們發(fā)生。在這一領(lǐng)域，PUB 與不同的解決方案供應(yīng)商合作，部署數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)工具來幫助預(yù)測智能水廠和智能管網(wǎng)的未來場景。在污水處理方面，我們與 Royal HaskoningDHV 和 ST Engineering Marine 合作測試了 Aquasuite PURE軟件，以期在提升出水水質(zhì)的同時(shí)降低能耗。并且在 Aquasuite PURE 中融入了 ST EngineeringMarine 的 Sensemaking 預(yù)測維護(hù)算法。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)可以預(yù)測進(jìn)水流量并持續(xù)優(yōu)化運(yùn)行表現(xiàn)。Aquasuite PURE 利用它們來預(yù)測污水流量，監(jiān)測處理效果，控制關(guān)鍵處理工藝。Sensemmaking 軟件采用了一種專利數(shù)據(jù)分析算法對平臺機(jī)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。同時(shí)它還擁有決策支持引擎，能為運(yùn)營者提供行動建議。它利用各種模擬參數(shù)做分析，并從過去的故障中學(xué)習(xí)，以預(yù)測下一次故障的時(shí)間；它還能計(jì)算設(shè)備的有效運(yùn)行時(shí)間，給出下一次維修的時(shí)間建議，這可能與計(jì)劃的維修時(shí)間有所不同。利用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)在水處理應(yīng)用方面的能力，我們還與三菱電機(jī)(Mitsubishi Electric)合作，在勿洛新生水廠（Bedok NEWater Factory--BNF)開發(fā)了一套人工智能指導(dǎo)系統(tǒng)，用于預(yù)防性預(yù)警和設(shè)置點(diǎn)的設(shè)定指導(dǎo)。該系統(tǒng)的目的是提前提醒操作人員注意即將發(fā)生的工藝流程異常，并推薦故障排除的相關(guān)控制策略(即設(shè)置點(diǎn))。這有助于填補(bǔ)新手運(yùn)行人員在熟悉水廠工藝流程時(shí)可能存在的知識缺口。Surbana Jurong 公司將負(fù)責(zé)開發(fā)一套智能數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng) (SCADA)，用以研究蔡厝港水廠各種參數(shù)之間的相互作用，預(yù)測工藝流程異常并明確其原因。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)也可能會改變探漏流程。目前，PUB 會標(biāo)記 WaterWiSe 系統(tǒng)中傳感器收集的壓力瞬變和聲學(xué)數(shù)據(jù)中的異常點(diǎn)，然后人工對異常點(diǎn)附近做排查，以此來核驗(yàn)供水管網(wǎng)中的漏點(diǎn)。然而，這種方法會產(chǎn)生很高的誤報(bào)率。為了盡快找到漏水點(diǎn)，我們與軟件公司奔特力（BentleySystems）合作開發(fā)了一套解決方案，可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)來識別異常并進(jìn)行近實(shí)時(shí)定位。映射體系數(shù)字孿生是工藝和系統(tǒng)優(yōu)化的第三大推動力。水務(wù)公司可以利用水廠的虛擬副本模擬各種操作的后果，從而能更好地防范網(wǎng)絡(luò)攻擊，在眾多選擇中確定最佳選項(xiàng)，以及培訓(xùn)運(yùn)行人員對電力或設(shè)備故障等事件未雨綢繆。除了前一章介紹的與橫河（Yokogawa）合作的項(xiàng)目，PUB 還在樟宜再生水廠與嘉科工程集團(tuán)（Jacobs Engineering Group）合作，在位于烏魯班丹再生水廠的綜合驗(yàn)證廠與 Royal HaskoningDHV合作，在兩地分別搭建了全水廠模擬平臺。Jacobs 平臺復(fù)制了樟宜再生水廠的流程，包括它的工藝、水力和控制系統(tǒng)、水線和污泥線。它從控制和監(jiān)測系統(tǒng)中檢索實(shí)時(shí)的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，分析信息并剔除錯(cuò)誤，再將其輸入數(shù)字孿生系統(tǒng)以研究再生水廠運(yùn)行表現(xiàn)并做出預(yù)測。在對再生水廠的預(yù)測運(yùn)行情況和實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行對比后，平臺可以提醒運(yùn)營者注意異常狀況。它還支持對未來最多五天進(jìn)行預(yù)測模擬，預(yù)估特定事件的發(fā)生概率，就處理過程中將要出現(xiàn)的偏差和不良出水水質(zhì)向運(yùn)行人員發(fā)出提醒，并建議整改步驟。這些功能增強(qiáng)了樟宜再生水廠運(yùn)營的韌性。由于模擬器運(yùn)行獨(dú)立于水廠實(shí)際系統(tǒng)，因此還可以利用其開展運(yùn)行人員培訓(xùn)，以及在實(shí)施前對操作策略安全地開展評估。例如，如果運(yùn)行人員必須要降低生物反應(yīng)池中污泥停留時(shí)間，減少剩余污泥量，他們可以利用模擬器來確定該操作對二級出水水質(zhì)的影響，以及評估剩余污泥量增加對污泥濃縮和消化過程的影響。前方道路我們繼續(xù)著數(shù)字化之旅，仍有很多方向值得探索。借助即將建成的智能水表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和更詳細(xì)的降雨預(yù)報(bào)，我們可以更好地預(yù)測污水管網(wǎng)流量和再生水廠進(jìn)水量。來自其他部門甚至全球其他水務(wù)公司的數(shù)據(jù)也將有所幫助。為了充分利用數(shù)字化，水務(wù)公司需要確保收集相關(guān)且高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并讓數(shù)據(jù)科學(xué)家和水務(wù)領(lǐng)域?qū)＜覕y手合作。當(dāng)創(chuàng)建和測試系統(tǒng)時(shí)，水務(wù)公司應(yīng)該在系統(tǒng)精度達(dá)到 80%時(shí)再部署應(yīng)用，并在此之后持續(xù)根據(jù)反饋完善系統(tǒng)。沒有一個(gè)系統(tǒng)從一開始就是完美的，尤其是機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。就像很多其他工作一樣，對數(shù)字化來說最重要的事情是開始。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第五章 網(wǎng)絡(luò)安全：數(shù)字化的支柱PUB 擁抱數(shù)字化，我們也繼續(xù)將網(wǎng)絡(luò)安全作為我們政策、計(jì)劃和項(xiàng)目的基石。雖然網(wǎng)絡(luò)安全一直是我們的一項(xiàng)要務(wù)，但不斷加深的數(shù)字化程度讓我們需要更廣泛更嚴(yán)格的保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全培訓(xùn)和故障恢復(fù)措施。在全球范圍內(nèi)，由于設(shè)備和物理資產(chǎn)之間互聯(lián)性，網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和入侵的風(fēng)險(xiǎn)正伴隨著數(shù)字化進(jìn)程在上升。2019 年，技術(shù)公司西門子（Siemens）與數(shù)據(jù)安全研究中心波尼蒙研究所 (PonemonInstitute)的一份報(bào)告顯示，針對水務(wù)和電力公司的網(wǎng)絡(luò)威脅正變得越來越頻繁、嚴(yán)重和復(fù)雜。在 1726 位來自公共事業(yè)單位的受訪者中，約有一半人表示他們的組織在過去一年經(jīng)歷過導(dǎo)致了私人信息丟失或運(yùn)營技術(shù)中斷的網(wǎng)絡(luò)攻擊。大約一半的受訪者預(yù)計(jì)明年這種網(wǎng)絡(luò)攻擊還會發(fā)生。惡意攻擊可能以各種形式影響水務(wù)公司。在澳大利亞，一名心懷不滿的前承包商侵入了一家水務(wù)公司，利用其系統(tǒng)訪問權(quán)限向河流、公園和居民區(qū)排放了近 1000 立方米未經(jīng)處理的污水。在美國，一名黑客利用互聯(lián)網(wǎng)支付應(yīng)用服務(wù)器與提供運(yùn)營和信息通信功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的有線連接，從一家水務(wù)公司竊取了 250 萬條記錄。在英國，一家水務(wù)公司發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)管理其網(wǎng)上賬戶和處理手機(jī)支付的第三方呼叫中心有一名員工受到賄賂，將超過 50 萬英鎊的退款轉(zhuǎn)至海外銀行賬戶。這樣的例子不勝枚舉。為了保護(hù)自己，水務(wù)公司必須把網(wǎng)絡(luò)安全放在首位。以色列最近在 2020 年4 月成功挫敗了一起針對其供水系統(tǒng)的重大網(wǎng)絡(luò)攻擊，這是一次有計(jì)劃有組織，試圖破壞關(guān)鍵國家基礎(chǔ)設(shè)施的攻擊。PUB 已經(jīng)投入力量打造全面的網(wǎng)絡(luò)安全政策，并通過體系、流程和培訓(xùn)落實(shí)執(zhí)行。系統(tǒng)與設(shè)計(jì)從最開始，我們的基礎(chǔ)設(shè)施在設(shè)計(jì)和建設(shè)上就旨在抵御網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。PUB 有一項(xiàng)水務(wù)部門政策，其中包括新加坡網(wǎng)絡(luò)安全法案的條款和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的最佳實(shí)踐。這些指南確保了資產(chǎn)保護(hù)的最低要求。例如，作為一項(xiàng)政策，系統(tǒng)不應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)或云端連接以限制其暴露于惡意破壞者。每座水廠的設(shè)計(jì)必須符合網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)框架，從一開始就嵌入網(wǎng)絡(luò)安全措施和許可。這包含開展系統(tǒng)威脅評估，確定系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)并在系統(tǒng)安裝前解決所有安全漏洞。在設(shè)施內(nèi)，生物識別系統(tǒng)限制了對控制室和服務(wù)器機(jī)房的訪問，并在關(guān)鍵區(qū)域結(jié)合了多因素身份驗(yàn)證機(jī)制。內(nèi)部控制系統(tǒng)設(shè)有網(wǎng)閘，只允許信息單向流入外部網(wǎng)絡(luò)，防止黑客篡改水廠控制系統(tǒng)造成危害甚至災(zāi)難性后果。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest除了各種保護(hù)措施，我們還配備了檢測系統(tǒng)來提醒運(yùn)營者潛在的入侵和破壞，比如閥門在未得到指令時(shí)開啟或關(guān)閉、企圖導(dǎo)出數(shù)據(jù)等。這種預(yù)先考慮是至關(guān)重要的，因?yàn)楹罄m(xù)通過改造水廠和系統(tǒng)來提升其網(wǎng)絡(luò)安全的難度要大得多，而且可能需要暫時(shí)關(guān)閉工藝流程，影響運(yùn)營。作為補(bǔ)充預(yù)防措施，我們還會在系統(tǒng)有重大變化時(shí)(如軟件修改)以及在每年度進(jìn)行滲透測試，以確保系統(tǒng)能夠抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊。培訓(xùn)與協(xié)議我們的全體員工也接受網(wǎng)絡(luò)安全培訓(xùn)，被教授基本的安全原則和實(shí)踐。這包括只使用安全 U 盤傳輸數(shù)據(jù)，因外部 U 盤中可能攜帶惡意軟件；不點(diǎn)擊來自未知發(fā)件人的電子郵件，其可能是網(wǎng)絡(luò)釣魚和其他形式網(wǎng)絡(luò)入侵的工具。我們也教授負(fù)責(zé)監(jiān)督管理運(yùn)行人員的值班主管去識別網(wǎng)絡(luò)安全事件的跡象，比如泵運(yùn)行或水質(zhì)讀數(shù)中的意外變化。雖然黑客可能會試圖通過操縱與其企圖劫持的運(yùn)行流程相關(guān)的傳感器來隱藏其蹤跡，但來自其他傳感器的數(shù)據(jù)可能會暴露他們。負(fù)責(zé) SCADA 和運(yùn)維系統(tǒng)的儀表與控制(IC)工程師接受了更多的培訓(xùn)，包括為期五天的課程，內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)安全防御以及在受到攻擊或入侵時(shí)該如何應(yīng)對。PUB 還組建了一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)人士和專家組成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)。當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行人員、值班主管和 IC 工程師無法解決的網(wǎng)絡(luò)安全事件時(shí)，這個(gè)頂尖團(tuán)隊(duì)就會介入。備份與恢復(fù)盡管我們竭盡全力，一些網(wǎng)絡(luò)攻擊仍然可能成功。為了盡可能降低其影響，我們也投資于恢復(fù)措施。我們的工業(yè)控制系統(tǒng)有冗余配置，在一些事件中如果一個(gè)系統(tǒng)或部件停止工作，將會有備用系統(tǒng)或部件就位來保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。此外，數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置會定期備份并離線保存以備使用，確保運(yùn)行連續(xù)性，減少恢復(fù)所需的時(shí)間。適應(yīng)未來需求的安全策略網(wǎng)絡(luò)安全攻擊與防御之間的對決不斷演變，我們也已采取措施確保我們的保護(hù)系統(tǒng)始終符合要求。在 2015 年和 2016 年，我們與新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（Singapore University of Technology andDesign）的網(wǎng)絡(luò)安全研究中心 iTrust 合作，建立了安全水處理(Secure Water Treatment--SWaT)和輸配水(Water Distribution--WADI)測試平臺設(shè)施。SWaT 測試平臺復(fù)制了一套六段式水處理工藝。WADI 測試平臺中包括水庫蓄水池、用戶水箱、原水池、回流池、化學(xué)加藥系統(tǒng)、增壓泵與閥門、儀器與分析儀，它也接收 SWaT 平臺的部分反滲透出水。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest這兩個(gè)測試平臺共同構(gòu)建了完整真實(shí)的水處理、儲存和輸配過程，為全球研究人員提供了獨(dú)一無二的工業(yè)級平臺來開展試驗(yàn)和研究，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)攻擊的模型和理論，測試網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法的魯棒性。經(jīng)過多年的深入研究，一些旨在從多角度檢測網(wǎng)絡(luò)攻擊并能讓系統(tǒng)從攻擊中快速恢復(fù)的新技術(shù)獲得了多項(xiàng)專利。這其中包括為傳感器創(chuàng)建獨(dú)特“噪聲指紋”的系統(tǒng)，可以偵測由傳感器欺騙攻擊所造成的偏差。網(wǎng)絡(luò)攻擊的手段不斷花樣翻新，網(wǎng)絡(luò)安全措施也需要與時(shí)俱進(jìn)。SWaT 和 WADI 測試平臺能起到至關(guān)重要的作用，幫助 PUB 和其他水務(wù)公司始終走在網(wǎng)絡(luò)威脅的前面。除了致力于網(wǎng)絡(luò)安全研究，我們還將持續(xù)提升員工的網(wǎng)絡(luò)安全能力。例如，我們與新加坡公務(wù)員學(xué)院合作，為主要從事網(wǎng)絡(luò)安全工作的員工制定了能力框架，以指導(dǎo)他們建立和更新知識與技能儲備。這種進(jìn)修是十分關(guān)鍵的，因?yàn)槲覀內(nèi)狈τ心芰Φ木W(wǎng)絡(luò)安全人員，無論是水行業(yè)還是許多其他行業(yè)對這類人才的需求都很高。能滿足水行業(yè)需求的網(wǎng)絡(luò)安全人才短缺，這一定程度上是由于網(wǎng)絡(luò)安全傳統(tǒng)上關(guān)注的是信息技術(shù)，而非運(yùn)營技術(shù)。因此，培訓(xùn)水廠工程師掌握網(wǎng)絡(luò)安全技能往往是更簡單的解決方法。他們在水務(wù)公司運(yùn)營方面的專業(yè)知識在設(shè)計(jì)水廠的安全系統(tǒng)時(shí)也是優(yōu)勢。展望未來，我們還將增強(qiáng)我們的安全運(yùn)營中心以促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全。該中心目前會跟蹤水系統(tǒng)中被觸發(fā)的安全警報(bào)。在未來，我們將利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來擴(kuò)展我們的能力，從而能夠更好地偵測那些可能預(yù)示著網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和入侵的異常情況。我們還將在全球收集那些已經(jīng)發(fā)生在水務(wù)公司或可能在將來危及他們的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊、間諜活動、惡意軟件和其他威脅的情報(bào)。這些分析將作為 PUB 網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的先行指示信號。與其他組織建立聯(lián)系和共享信息也是優(yōu)先事項(xiàng)。PUB 已經(jīng)在與其他水務(wù)公司和機(jī)構(gòu)分享信息和最佳實(shí)踐，并通過考察旅行、公開活動、大會、會晤(例如每年的新加坡國際網(wǎng)絡(luò)周)了解他們的信息和最佳實(shí)踐。我們也是新加坡運(yùn)營技術(shù)信息共享和分析中心的成員，它是面向能源、水和其他關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)公司和機(jī)構(gòu)的威脅信息共享中心。成員們可以放心地就他們經(jīng)歷過的運(yùn)營技術(shù)和信息技術(shù)方面的威脅和攻擊交換詳情，以預(yù)防和迅速緩解遏制惡意行為者造成的損失。網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和入侵的威脅不應(yīng)阻止水務(wù)公司擁抱數(shù)字化。通過主動防御，他們可以最大程度地減少自身的薄弱點(diǎn)，銳意進(jìn)取抓住機(jī)會。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第六章 數(shù)字化中人的因素歸根結(jié)底，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功與否取決于我們的員工。盡管數(shù)字化是關(guān)于利用硬件和軟件，但它只有在得到人們的支持(無論是在精神層面還是在執(zhí)行層面)時(shí)才能成功。只有依靠強(qiáng)大的領(lǐng)導(dǎo)力和各級員工的支持，水務(wù)公司才能轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛭磥淼闹腔坌徒M織。在 PUB，數(shù)字化的推動力始于頂層管理者。我們成立了智慧 PUB 管理委員會，由政策與發(fā)展副執(zhí)行總裁和營運(yùn)副執(zhí)行總裁擔(dān)任主席，PUB 首席信息官也參與該委員會工作的協(xié)調(diào)。為了激勵(lì)員工，PUB 的高層領(lǐng)導(dǎo)多次在發(fā)言和員工大會中強(qiáng)調(diào)了數(shù)字化機(jī)構(gòu)的愿景，通過自動化和其他技術(shù)簡化工作，使工作更輕松、更高效，讓員工能更好地實(shí)現(xiàn)工作生活平衡。僅在 2019 年，PUB 的高級管理層就召開了 200 多次員工大會，全公司 3000 多位員工參會。通過這些大會，他們分享了推動機(jī)構(gòu)數(shù)字化的驅(qū)動力，并強(qiáng)調(diào)所有員工都應(yīng)在這項(xiàng)努力中發(fā)揮作用。高層領(lǐng)導(dǎo)還負(fù)責(zé)指揮關(guān)鍵數(shù)字化改革項(xiàng)目在 PUB 的全面落實(shí)，如智能水管理系統(tǒng)的升級，借助他們自身的參與為變革增強(qiáng)支持和動力。全機(jī)構(gòu)共同努力為了鼓勵(lì)普通員工來參與和支持，所有數(shù)字化運(yùn)動的內(nèi)部溝通和宣傳都旨在展示我們的轉(zhuǎn)型愿景、需要改變的原因、員工參與的方式、參與的獎勵(lì)，以及如何讓并且是必須讓數(shù)字化在 PUB 全面實(shí)現(xiàn)。PUB 有一個(gè)面向全體員工的一站式創(chuàng)新門戶平臺 “PUB IDEAS Exchange（PUB 思想交流）”。這個(gè)門戶平臺包含各種創(chuàng)意想法，包括提議的和已實(shí)施的想法，以及同事們創(chuàng)建的原型方案，供員工們?nèi)我獠榭�、學(xué)習(xí)以及諫言完善。每個(gè)可節(jié)約成本的創(chuàng)意被實(shí)現(xiàn)后，我們會為創(chuàng)意背后的工作人員頒發(fā)最高達(dá) 1.5 萬新元的獎金，以激勵(lì)所有人在工作中繼續(xù)創(chuàng)新。此外，我們也透過內(nèi)部新聞通訊和專題報(bào)道，以及每年的“服務(wù)與創(chuàng)新日（Service and InnovationDay--SID）”公布最佳創(chuàng)新及服務(wù)員工，表彰他們的努力。過去一年的杰出創(chuàng)意還有資格獲得執(zhí)行總裁創(chuàng)新獎(Chief Executive Innovation Awards)的額外獎金。服務(wù)與創(chuàng)新日是一個(gè)尤其重要的平臺，讓員工有機(jī)會講述他們自己的創(chuàng)新和數(shù)字化故事，這反過來激勵(lì)和推動了其他人加入到公司的數(shù)字化旅程中。這些故事通常有共同的主題，即實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的決心和團(tuán)隊(duì)合作，它們強(qiáng)化了成功所需的價(jià)值觀。服務(wù)與創(chuàng)新日期間還會舉辦創(chuàng)新展，展示正在融入 PUB 的最新創(chuàng)新和技術(shù)。舉辦這樣的展覽向PUB 的員工們表明，變化是真實(shí)的并且正同時(shí)在整個(gè)運(yùn)營范圍內(nèi)全面發(fā)生，這會讓他們?yōu)槲磥韼讉�(gè)月將體會到的裨益感到興奮。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest基礎(chǔ)培訓(xùn)奠定成功對數(shù)字化的熱情不可或缺，但擁有相關(guān)的知識和能力也同樣至關(guān)重要。在 PUB，為員工提供適合其工作范圍和職責(zé)的數(shù)字化培訓(xùn)是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。2018 年，新加坡政府設(shè)定目標(biāo)，到 2023 年培訓(xùn)所有公務(wù)員使其具備基本的數(shù)字化素養(yǎng)和技能。公共服務(wù)部制定了“數(shù)字化素養(yǎng)框架”，列出了所有公務(wù)員在數(shù)字化辦公環(huán)境中工作所需要達(dá)到的基本標(biāo)準(zhǔn)。在公共服務(wù)部框架的指導(dǎo)下， 為本地和國際水專業(yè)人士提供培訓(xùn)的 PUB 新加坡水學(xué)院專門制定了符合 PUB 需要的數(shù)字化素養(yǎng)培訓(xùn)方案。它包含三個(gè)層級的標(biāo)準(zhǔn)，具體規(guī)定了不同職業(yè)等級所需的數(shù)字化知識和技能。該學(xué)院已經(jīng)制定推出了培訓(xùn)員工數(shù)字化技能的課程。這包括數(shù)字化辦公環(huán)境課程，涵蓋技術(shù)與數(shù)據(jù)素養(yǎng)、數(shù)據(jù)保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)收集實(shí)踐培訓(xùn)等方面。截至 2019 年，被挑選參加培訓(xùn)的 PUB 員工中約有 75%已完成課程，我們將按計(jì)劃到 2021 年完成培訓(xùn)。變革管理是高層領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目主管和其他變革推動者應(yīng)具備的關(guān)鍵技能，新加坡水學(xué)院也因此推出了該方向的課程。聚焦數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)建立面向未來的數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)也是水務(wù)公司實(shí)現(xiàn)數(shù)字化飛躍的必要條件。許多組織僅能做到“數(shù)字感知（data-aware）“，他們的員工只是簡單地制作 excel 電子表格再將其匯編用于匯報(bào)。我們的目標(biāo)是數(shù)據(jù)驅(qū)動，即通過數(shù)據(jù)做決策，大量利用機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測模型。新加坡水學(xué)院和信息技術(shù)與數(shù)字轉(zhuǎn)型部合作，在根據(jù)實(shí)際情況評估了新加坡政府技術(shù)局的數(shù)據(jù)科學(xué)能力框架后，引入了數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)框架，旨在為員工提供做數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策所需的相關(guān)知識和技能。這個(gè)框架根據(jù) PUB 工作角色能力要求規(guī)定了數(shù)個(gè)水平等級。我們的計(jì)劃是建立具有基本數(shù)據(jù)分析技能的廣泛員工基礎(chǔ)，并激勵(lì)有興趣和動力的員工參加數(shù)據(jù)分析課程來進(jìn)一步加深他們的技能和知識。PUB 還計(jì)劃培養(yǎng)一批精通業(yè)務(wù)智能分析的數(shù)據(jù)分析師，并培養(yǎng)能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)工程師。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我們將為所有工程師和高管組織基本的數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)，并在各個(gè)部門的中級和高級數(shù)據(jù)分析課程中安排數(shù)據(jù)分析師。通過在組織內(nèi)部建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析文化，我們的員工將培養(yǎng)使用數(shù)據(jù)并從中獲得見解來支持決策的習(xí)慣，從而提升機(jī)構(gòu)績效。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest著眼設(shè)計(jì)創(chuàng)新我們也在開展能培養(yǎng)員工設(shè)計(jì)創(chuàng)新的培訓(xùn)。這種創(chuàng)新涉及考察和重新思考工作流程，以提高生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)其他工作目標(biāo)。在該培訓(xùn)中，數(shù)據(jù)分析對于收集證據(jù)和驗(yàn)證假設(shè)是必不可少的。PUB 的信息技術(shù)與數(shù)字轉(zhuǎn)型部與新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD)及新加坡水學(xué)院合作策劃了一項(xiàng)為期六天的課程，教授員工促進(jìn)工作流程審核和再設(shè)計(jì)所需的設(shè)計(jì)創(chuàng)新和數(shù)據(jù)分析技能。該課程培養(yǎng)了一種合作模式，讓機(jī)構(gòu)內(nèi)部多學(xué)科團(tuán)隊(duì)共同參與，提出新視角來改進(jìn)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)流程。課程還包括數(shù)據(jù)分析訓(xùn)練營為員工提供相關(guān)指導(dǎo)。完成課程后，學(xué)員將掌握數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)知識，并能夠在其負(fù)責(zé)本部門數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目時(shí)應(yīng)用這些設(shè)計(jì)創(chuàng)新工具。2019 年 11 月，37 名員工參加了在新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)舉辦的首期課程。以人為本未來，我們還將為 PUB 員工創(chuàng)造更多的機(jī)會，讓他們與承包商一起合作開發(fā)和應(yīng)用數(shù)字化解決方案，使他們在該領(lǐng)域獲得更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。PUB 執(zhí)行總裁 Ng Joo Hee 先生強(qiáng)調(diào)，員工是 PUB 是最寶貴的資產(chǎn)。他說：“我們必須要讓員工人盡其才，使他們能夠去引領(lǐng)和創(chuàng)新，創(chuàng)造非凡的成果。我們必須為他們提供最好的培訓(xùn)和發(fā)展，讓他們能在 PUB 做到最好。機(jī)構(gòu)變革不會自動發(fā)生，它需要從共同的愿景中汲取力量。它需要由擁抱變革的普遍文化來維持。變革的必要、如何變革、現(xiàn)在改變什么，以及接下來改變什么都必須在我們的機(jī)構(gòu)中上傳下達(dá)。要讓即便是最偏遠(yuǎn)地區(qū)最基層的運(yùn)營人員知道，他也必須要做出改變。”Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest第七章 結(jié)論當(dāng)一支足球隊(duì)少了一名球員時(shí)，剩下的隊(duì)員需要更聰明地發(fā)揮，調(diào)整戰(zhàn)術(shù)以贏得比賽。PUB 執(zhí)行總裁 Ng Joo Hee 先生用了這個(gè)比喻來解釋 PUB 推動數(shù)字化的重要性。在不久的將來，由于人口老齡化和低出生率，一些水務(wù)公司可能需要學(xué)會在員工減少的情況下工作。其他國家可能面臨不同形式的資源限制，例如由于氣候變化，可用來收集、處理和使用的降雨越來越少。數(shù)字化可以為這些問題提供解決方案。在這本書中，我們總結(jié)了迄今為止 PUB 在數(shù)字化旅程中的關(guān)鍵學(xué)習(xí)點(diǎn)。構(gòu)建和選擇適合的基礎(chǔ)設(shè)施是最為重要的，這包含但不局限于無線通信網(wǎng)絡(luò)和傳感器等硬件。能打破信息孤島，聚合、補(bǔ)充和分析數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)也至關(guān)重要。在水務(wù)公司構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施的同時(shí)，他們也必須將網(wǎng)絡(luò)安全作為其計(jì)劃的基石。這意味著要確保從最開始就考慮網(wǎng)絡(luò)安全措施并將其納入到水廠設(shè)計(jì)中，并且確保其他技術(shù)在應(yīng)用于運(yùn)營系統(tǒng)之前都要經(jīng)過嚴(yán)格的測試。此外，成敗的差別在于人。PUB 任命了首席風(fēng)險(xiǎn)官和首席信息官領(lǐng)導(dǎo)新部門來引領(lǐng)其數(shù)字化轉(zhuǎn)型，使 PUB 成為面向未來的智慧型水務(wù)機(jī)構(gòu)。各種培訓(xùn)方案將讓員工掌握這一轉(zhuǎn)型所必需的技能。這種書中介紹的項(xiàng)目案例還強(qiáng)調(diào)了協(xié)作的裨益。在 PUB，研發(fā)和工業(yè)開發(fā)歸由一名執(zhí)行總裁助理統(tǒng)一負(fù)責(zé)，以盡快將實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用。通過建立伙伴關(guān)系，水務(wù)公司還可以從企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)中挖掘豐富的專業(yè)知識和資源，并反過來提供實(shí)際測試設(shè)施來加速水創(chuàng)新走向市場的商業(yè)化進(jìn)程。俗話說，眾人拾柴火焰高。數(shù)字化走向舞臺中央許多水務(wù)公司正在朝數(shù)字化邁進(jìn)，這表明數(shù)字化的潛能得到了更多的認(rèn)可。南非德班（Durban）的烏梅杰水務(wù)（Umgeni Water）應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)來改善其水資源管理以及更好地保護(hù)客戶。這包括耦合水文模型和監(jiān)測設(shè)備來優(yōu)化水壩和水庫的蓄水量。負(fù)責(zé)美國拉斯維加斯山谷地區(qū)供水的政府機(jī)構(gòu)--拉斯維加斯山谷水務(wù)局轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)定位漏點(diǎn)。他們使用探漏設(shè)備監(jiān)聽供水管線中滲水所引發(fā)的聲音和振動。通過持續(xù)監(jiān)測管道以及在漏點(diǎn)變大前及時(shí)修復(fù)小漏點(diǎn)，該機(jī)構(gòu)得以防止重大供水中斷事件，并延長了管道使用壽命。為英國 600 多萬人提供自來水和水回用服務(wù)的盎格魯水務(wù)（Anglian Water）正在與工程公司博萊克威奇（Black & Veatch）合作，為水司位于紐馬克特地區(qū)的水處理和輸配基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建數(shù)字孿生。具有預(yù)測和分析能力的人工智能將被嵌入到數(shù)字孿生系統(tǒng)中，支持水務(wù)公司在該地區(qū)的決策。在馬來西亞，馬六甲省的供水公司 Syarikat Air Melaka Berhad (SAMB)也越來越依賴數(shù)字化。它部署了地理信息系統(tǒng)（GIS），其中包含管徑、管材、連接點(diǎn)等管網(wǎng)系統(tǒng)匯總數(shù)據(jù)并會定期更新。Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest當(dāng)客戶打電話報(bào)告管道故障時(shí)，自動定位系統(tǒng)使水司能提醒最近的維修團(tuán)隊(duì)在 20 分鐘內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。維修隊(duì)在現(xiàn)場通過 GIS 查看問題管道的細(xì)節(jié)，并立即訂購更換部件。此舉將停水時(shí)間從過去的 24 小時(shí)減少到目前的 3-4 小時(shí)。和 PUB 一樣，許多水務(wù)公司已經(jīng)將數(shù)字化作為其運(yùn)營的核心部分以及公司未來的關(guān)鍵部分。數(shù)字化前沿隨著數(shù)字化變革繼續(xù)深化，我們也密切關(guān)注著新興數(shù)字技術(shù)，以及如何應(yīng)用這些技術(shù)適應(yīng)新加坡當(dāng)前和未來的需要。以區(qū)塊鏈為例，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)開始被國際上的一些水務(wù)公司試用。在美國加州，科技巨頭 IBM 正與非營利組織、企業(yè)和研究人員合作，測試應(yīng)用區(qū)塊鏈、傳感器和其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)透明、實(shí)時(shí)地監(jiān)測地下水使用情況。傳感器傳輸儲存于 IBM 區(qū)塊鏈平臺上的取水?dāng)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)成為了僅追加、不可變的記錄。一個(gè)向農(nóng)民、投資者和監(jiān)管者開放的基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)面板讓所有各方都可以通過該頁面追蹤地下水使用情況，個(gè)人用戶還可以在上面交易用水配額。人工智能聊天機(jī)器人可以快速回答來自用水者的問題，人們不必再等待呼叫中心或在水務(wù)公司網(wǎng)站的信息頁面搜索答案。北愛爾蘭水務(wù) (Northern Ireland Water)的人工智能聊天機(jī)器人每月處理2500 至 3000 個(gè)客戶互動，識別客戶問題的成功率為 92%，回答正確率為 70%。數(shù)字化解決方案正在變得越來越先進(jìn)，新的解決方案也在進(jìn)入市場。PUB 將對它們進(jìn)行評估，甚至可能協(xié)助開發(fā)其中的一些解決方案。我們過去已經(jīng)在這樣做，現(xiàn)在將繼續(xù)那樣做。PUB 執(zhí)行總裁 Ng Joo Hee 先生指出，數(shù)字化計(jì)劃將推動公司全面堅(jiān)定地進(jìn)入數(shù)字技術(shù)世界。他說：“很多變革正在全面席卷我們的組織，我們完全有意愿推進(jìn)和堅(jiān)持這些變革，直到它們成為PUB 的新常態(tài)。”他總結(jié)道：“我們不能墨守成規(guī)。我們必須改變，必須現(xiàn)在就改變。我們的水務(wù)使命太重要了。”Downloaded from http://iwaponline.com/ebooks/book-pdf/1430938/wio9781789064957.pdfbyguest






Skip Nav Destination