水是生命之源，水利工程是國(guó)家的立國(guó)之本。隨著數(shù)字技術(shù)向各行各業(yè)逐步滲透，對(duì)于水務(wù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，數(shù)字化的進(jìn)程也在有序的推進(jìn)過(guò)程中。

四大痛點(diǎn)已成“智慧水務(wù)”絆腳石

水務(wù)系統(tǒng)數(shù)字化中存在著不少的痛點(diǎn)。首先，水務(wù)數(shù)字化系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)不足，標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。智慧水務(wù)的建設(shè)涵蓋規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行等多個(gè)方面。

中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司、智慧城市研究院院長(zhǎng)張磊告訴鈦媒體APP，水務(wù)管理部門(mén)和企業(yè)在頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)劃上還存在不足。在智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)編制方面，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)主要集中在監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)方面，標(biāo)準(zhǔn)偏科嚴(yán)重，且缺乏國(guó)家和行業(yè)層面的智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

其次，與其他傳統(tǒng)行業(yè)一樣，水務(wù)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(diǎn)。“雖然對(duì)數(shù)據(jù)采集日益重視，但對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠重視，沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的清洗和梳理，也沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)能不能為智慧水務(wù)系統(tǒng)所用進(jìn)行分析。對(duì)數(shù)據(jù)深層次挖掘、分析、應(yīng)用不夠。”張磊指出。

第三，應(yīng)用場(chǎng)景比較少。就目前而言，建設(shè)的智慧水務(wù)平臺(tái)大多以信息化展示為主要內(nèi)容，主要是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及硬件建設(shè)，缺乏實(shí)質(zhì)應(yīng)用，部分項(xiàng)目成了“表面文章”和“面子工程”，不能滿(mǎn)足水務(wù)企業(yè)提高效率、節(jié)能降耗的需求。

第四，智慧水務(wù)泛化，平臺(tái)建設(shè)不系統(tǒng)。在智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)很多“泛化智慧水務(wù)”的現(xiàn)象，大多是建設(shè)一些管理類(lèi)信息化系統(tǒng)就宣傳建設(shè)了“智慧水務(wù)平臺(tái)”，沒(méi)有真正理解“智慧水務(wù)”的內(nèi)涵，對(duì)智慧水務(wù)的整體性、系統(tǒng)性把握不足。

智慧水務(wù)云平臺(tái)，統(tǒng)一納管

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

考慮到公司最核心、最有競(jìng)爭(zhēng)力的專(zhuān)業(yè)是水務(wù)環(huán)保，中國(guó)市政中南院優(yōu)先選擇技術(shù)積淀最為深厚的水務(wù)環(huán)保領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出智慧水務(wù)數(shù)字化產(chǎn)品。

“平臺(tái)建設(shè)前，進(jìn)行了充分的調(diào)研，形成了平臺(tái)可行性研究報(bào)告。建設(shè)中遵循以項(xiàng)目帶動(dòng)研發(fā)的原則，通過(guò)打造智慧水務(wù)行業(yè)標(biāo)桿，不斷迭代完善平臺(tái)功能。”張磊如是說(shuō)。

通過(guò)中國(guó)市政中南院研發(fā)的中信智慧水務(wù)云平臺(tái)，城市水務(wù)系統(tǒng)可構(gòu)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(wù)系統(tǒng)，張磊告訴鈦媒體APP，該平臺(tái)主要有四大創(chuàng)新。

首先，該平臺(tái)提出了CIM-Water概念，構(gòu)建了基于多元信息融合的水務(wù)數(shù)字孿生平臺(tái)；

其次，平臺(tái)打造了基于多模態(tài)的水務(wù)數(shù)字化管理助手；

再次，平臺(tái)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(tái)通過(guò)模擬仿真+優(yōu)化算法，開(kāi)發(fā)了多目標(biāo)的水務(wù)智慧化決策系統(tǒng)。

除此之外，智慧水務(wù)云平臺(tái)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(shí)現(xiàn)平臺(tái)的流暢運(yùn)行。

智能控制方法能夠克服污水處理控制過(guò)程中存在的時(shí)變性和隨機(jī)性，逐漸被應(yīng)用于污水處理過(guò)程中。鈦媒體APP了解到，當(dāng)前較為流行的智能控制技術(shù)主要包括專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的模型預(yù)測(cè)控制等方法。

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的出現(xiàn)解決了不能自適應(yīng)工況變化的難題，成為了復(fù)雜動(dòng)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(luò)技術(shù)在控制中主要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非線性系統(tǒng)建模、控制、優(yōu)化計(jì)算或進(jìn)行推理和故障診斷等，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以基于以上一種功能或者多種功能組合實(shí)現(xiàn)。”

年省2億，減碳26萬(wàn)噸

張磊告訴鈦媒體APP，目前，中信智慧水務(wù)云平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用在全國(guó)70多個(gè)項(xiàng)目，為水務(wù)企業(yè)節(jié)省了10%-20%的運(yùn)營(yíng)成本，每年合計(jì)節(jié)省費(fèi)用2億元以上，碳排放減少約26萬(wàn)噸。中國(guó)市政中南院希望持續(xù)推動(dòng)水務(wù)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(shí)現(xiàn)水資源的高效管理和利用，達(dá)成經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)、生態(tài)效益的雙豐收。

中信智慧水務(wù)云平臺(tái)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(xiàng)目、武漢市金口水廠等典型工程項(xiàng)目上得以深入應(yīng)用，提高了水務(wù)企業(yè)管理效率及管理水平，為水務(wù)企業(yè)節(jié)能降耗。

以武漢市江夏污水廠為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在已經(jīng)上線運(yùn)行四年多的時(shí)間里，武漢江夏污水處理廠節(jié)約運(yùn)行成本10%—15%。通過(guò)增強(qiáng)水務(wù)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(yùn)行。

在武漢金口水廠的應(yīng)用中，基于智慧水務(wù)云平臺(tái)，武漢金口水廠打造了智慧管控平臺(tái)，建設(shè)了武漢水務(wù)集團(tuán)首座智慧水廠。該水廠總規(guī)模50萬(wàn)m³/d，服務(wù)范圍覆蓋100萬(wàn)居民。

武漢金口水廠通過(guò)智慧水務(wù)云平臺(tái)，利用BIM技術(shù)打造真實(shí)物理水廠的數(shù)字孿生模型，高度復(fù)現(xiàn)水廠內(nèi)的構(gòu)筑物、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施、管路系統(tǒng)等，再通過(guò)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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上對(duì)制水關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)了水廠的數(shù)字化、智能化、低碳化。

據(jù)測(cè)算，金口水廠完成改造后，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行模式，大幅降低了設(shè)備能耗。按照目前日供水量50萬(wàn)噸計(jì)算，改造后的金口水廠每年可節(jié)電約200萬(wàn)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）