智慧水务，统筹管理流域水脉，数字化转型的挑战与前景探索

       如今，我国智慧水务的发展重心多放置于内部体系的应用实践中。尽管已部署了监控设施并构建了风险区域的模拟模型，这些宝贵数据却尚未向大众揭开面纱，就连基础的降水信息获取也颇具挑战。眼下，智慧水务平台项目的巨幅画卷在全国各大城市徐徐展开，吸引了大量企业的积极参与。举例来说，深圳市推进了河流水质的科技化监管项目，资金规模达到1.9亿人民币；此外，深圳市智慧水务首期建设项目，总投资额高达4.46亿人民币；而重庆水务集团也不甘落后，斥资3882.65万人民币构建了大数据分析平台。接下来，将以一个本土的典型实例作为深入探讨的样本。

       某一地处北方的城市，成功打造了“全链条数字水务平台”，这一平台作为水务管理和指挥中枢，旨在运用更为智能、灵活的方法强化水务管理，破除城市水资源配置、调度及水事管理中的种种瓶颈。该平台融合了云计算、大数据、物联网、GIS+BIM等多项前沿技术，实现了对城市污水处理设施、提水泵站、泵井及污水管网的统一调度与维护运营，提升了系统的运行效率与稳定性。其核心举措囊括：水厂生产工艺的精密监控与优化，以及污处理设施的智能化调度与实时监控，同时全面追踪城市废水回用状况。引入智能监控与远程操控系统于污水泵站，有效降低了人力成本。加强管网系统的监测力度，能迅速识别并修复管道泄漏、裂缝等问题，确保管网健康运行。

       这一案例通过构建“智慧中枢”系统性地解决了城市内涝难题。该系统集成气象、积水实况、管网及河道信息，借助AI技术预判未来六小时内的内涝趋势，为可能的内涝高发区提供早期预警。这使得城市能够针对暴雨引起的河水上涌、道路积水等情况做出预案，效仿新加坡的先进水管理经验，通过智慧大屏幕实现水务信息的可视化管理，彻底告别以往数据孤岛的状态，使水务数字化管理变得更加直观明了。

智慧被细分为四个递进的层次：数据、信息、知识及智慧，而提及“智慧水务”，我们实质上是指这一阶梯的顶峰。现今，部分前沿城市的水务体系仅初步踏入了数字化的大门。此外，有集成商在推广智慧水务概念时，倾向于援引智能制造背景下的“无人车间”理念，但这种类比往往带有误解，甚至造成方向性的偏差。

       在国际上一些自动化水平与基础设施建设较为成熟的地区，许多水务设施已实现了“无人操作”，仅需远程监控即可，故而在国际交流的语境下，他们更愿意将其界定为“数字化水务”，这一描述更为贴切。反观国内，鉴于水务设施的多样性、结构复杂度以及现场传感器升级的巨大工程量，若将智慧水务平台简单等同于无人值守，这不仅是资源的巨幅消耗，即便达成，也未触及“智慧”的核心。关键不在于是否实现“熄灯作业”，而是如何“借助智能化手段减轻人力负担，使人员从基础、高危、重复性及超负荷工作中解脱，投身于更具创新性、更能体现个人价值的事务”。以法国巴黎为例，其重心正转向“从动态水流调控至全面污染负荷管理及其生态环境效应”，这一由单纯流量控制向污染负荷监管的过渡极具挑战，需构建污水传输中污染物变化的数学模型，考虑如雨季特定污染物的固体搬运及污水稀释等问题。

       水务行业具备其独特性，其他行业的解决策略不能直接套用。在数据收集阶段，目前大多依赖人工离线收集，实时自动化采集尚未普及。这归咎于水务系统的复杂性、数据类型的繁多、低浓度目标物的检测难度、以及跨声学、物理学、化学、生物学等多维监测的需求，且水务监测发生在未知环境，与已知条件下的实验迥异。从监测技术看，水务传感器技术亟待跨越多重障碍；从感知广度而言，融合高级智能解析的图像识别技术是另一片待开拓的疆域。

       当前我国水处理行业现状凸显出以下特点：重设施建设而轻运营管理，重理论机制而忽视系统整合，政策导向强于技术创新重视，侧重工艺流程而轻视设备更新。普遍现象反映在：数据收集依赖手工且非实时；数据质量堪忧；信息系统架构多集中于数据的获取、传递、浏览，却在价值提升、效能优化、智能调控及策略指导等功能上显得力不从心；系统维护管理的缺失同样显著；控制层面则大多受限于反馈调整及人工干预，对于实时工况的响应往往滞后。

       迈向数字化的进程呼唤一系列先进技术的集成应用，涵盖广泛布设的传感器网络、配备智能执行机构的自动化管理系统、第五代移动通信(5G)、尖端物联网技术、视频监控网格、信息通信技术基础设施、数据管理平台、数字孪生技术、人工智能算法、生成式AI技术，以及确保信息安全与数据保护的措施。遗憾的是，全球水处理行业这一转型步伐迟缓，症结在于传感器部署不足与数据可用性低，直接制约了智慧水务平台的全球推广进度，实践中多从简易、明确、高效且实用的环节起步，通过传感器与数学模型的联合作用实现局部自动化管理。

       关于“智慧水务”的空泛讨论和过分乐观的预估，有时如同孩童探讨微积分，虽看似高端，实则空洞无物。智慧水务的发展应当回归基础，首当其冲强化自动化与数字化建设，培育业务数据分析与洞察力。具体而言，关注点应聚焦于水质监测的精确性、污水处理设施的仪表数字化改造、以及自然环境监测传感器的精准度提升等方面。

       我们主张，智慧水务的启航点应落在水资源的开发利用与综合治理之上，核心围绕“智能监控策略”、“数据治理与信息生态系统”以及“多方利益相关者协同与公众互动”三大支柱，步步为营地推进其迭代升级。在筑牢自动化的基石并深化数字化转型后，方能更深层次地探索智慧水务的广袤领域。这一进程细分为现状审视、目标设定、策略规划、实践执行及成效反馈与持续追踪等五个递进环节。

       智能监控策略与数据治理构成了智慧水务的根基。利用物联网技术进行数据抓取与监控，依托云端构架部署，构筑全面的物联网服务体系，兼容各类感知终端，实时捕获运行参数。在此基础上，运用数据管理、深度分析及数据挖掘技术，动态展现管网运行状态，辅助科学决策，不断优化监控布局，并与外部系统或部门无缝对接，实现紧急情况下的指挥调度与快速响应。例如，云启创科所提出的监控策略与数据分析管理架构，即从数据采集源头到云端管控枢纽，再到上层的数据综合管理、深度剖析、价值提取与实践应用，形成了一套完整链条。

       智慧水务的数据搜集与应用范畴宽泛，不仅限于工厂/站点的工艺流程实时监控、设施/站点/管网的全方位设备健康检查、安全防护管理等。后台系统需支持模拟真实作业场景、即时状态可视化、全视角监控各泵站生产前线、实时播报进出水量、生物学指标、泵站工作参数等，并具备完整的追溯机制，形成闭环管理。有观点指出，智慧水务发展的巅峰形态指向数字孪生技术，其应用场景广泛覆盖基于未来场景预测与历史数据分析的资本配置规划、多元运营策略辅助抉择、人员技能培训、节能减排与合规监督、资产管理优化，以及促进与各利益主体的有效沟通协作。

       中交路桥科技是大型智慧水务公司，发力智慧市政赛道，自主研发了智慧市政系列系统平台 - 基安云·物联网科技系列平台，该平台包括IOT平台，大数据平台、AI平台和数字孪生平台、分别提供可赋能智慧城市治理所需的感能、数能、算能和图能的四大能力，实现智慧市政全场景、全周期数据融合应用，为实现城市精细治理、体验美好生活提供数字底座。基安云智慧水务系统其使用对象不仅仅局限于水厂管理者，对于水务工作决策者、水管维护员、营收业务员与用户均适用，该系统集数据采集与监控、管网巡线、管线布控、供水综合运营调度、供水漏损控制、营收收费等于一体，助力水利发展。