1、智慧水務國內外發展歷程及現狀分析一、國內發展歷程及現狀分析1、政策國家或行業層面都明確提出了對城市供水企業在自動化、的建設 和應用要求 , 努力實現 “以信息化帶動工業化信息化”的技術 進步發展目標。信息化技術 , 以工業化促進(1) 國家對水務企業技術進步的要求: 國家住建部、發改委 2012年5 月印發的 全國城鎮供水設施改造與建設“十二五”規劃及 2020年遠景目標 提出 : 依 靠科技 , 提升水平。 加大科技對城鎮供水發展的支撐力度 , 增強科技創新能力,推進生產運行自動化、 業務管理信息化,提升城鎮供水行業的現代化水平。(2) 住房城鄉建設部辦公廳關于開展國家智慧城市試點工作的通知

2、建辦科 201242 號提出:建設智慧城市是貫徹黨中央、 國務院關于創新驅動發展、推動新型城鎮化、全面建成小康社會的重要舉措。各地要高度重視 , 抓住機遇 ,通過積極開展智慧城市建設 , 提升城市管理能力和服務水平, 促進產業轉型發展。 (3) 國務院印發國家新型城鎮化規劃(2014-2020 年 ) 智慧城市建設方向 第 3 條 : 發展智能水務 , 構建覆蓋供水全過程、保障供水質量安全的智能供排水 和污水處理系統。 發展智能管網 , 實現城市地下空間、 地下管網的信息化管理和 運行監控智能化。(4) 國家發改委、 住建部等八部委印發 關于促進智慧城市健康發展的指導意 見發改高技 20141

3、770 號 : 智慧城市是運用物聯網、云計算、大數據、空間 地理信息集成等新一代信息技術 , 促進城市規劃、建設、 管理和服務智慧化的新 理念和新模式。 建設智慧城市 , 對加快工業化、信息化、城鎮化、農業現代化融 合 , 提升城市可持續發展能力具有重要意義。(5) 行業標準城鎮供水管網運行、維護及安全技術規程(CJJ207-2013) 提 出要求 : 有條件的供水單位應開展管網優化調度工作 , 在保證城鎮供水服務質量 的前提下 , 應降低供水能耗。明確優化調度工作應包括 : 建立水量預測系統 ; 建立調度指令系統 ; 建立管網數學模型 ;建立調度預案庫 ;建立調度輔助決策系統。2、行業階段歷

4、程國內大部分水務公司信息化技術的發展經歷了從早期無紙化辦公、局域網、 OA 辦公系統建設到后期信息化技術在運營管理業務應用的跨越。水系統信息化 主要歸納成四個階段歷程。第一階段 : 水系統信息化的基礎建設, 包括 : 基礎物聯網構建, 數字化信息系統建設如 :SCADA 監測系統、營收系統等;第二階段 : 完善信息化數據建設,建立 GIS地理信息系統、以 GIS為基礎完善管網資產管理系統、完善SCADA 在線監測系統等;第三階段 : 實現信息化業務應用系統模塊 , 基于精準的管網資產數據實現分區計 量管理、 基于 GIS 地理信息系統建立移動化巡查系統、建立離線水力模型及水質 模型等應用 ;第

5、四階段 : 數據融合實現一體化信息調度平臺 , 利用物聯網、實時水力模型、大 數據分析等技術 , 整合各類數據源的數據 , 建立數據中心 , 通過各類應用算法的 支持實現智慧決策的實時綜合調度平臺。3、行業難點中國近幾年發展起來物聯網 , 互聯網等產業背后是海量數據的支持與發展。 然而 , 這些產業在水務行業的應用及對企業管理模式的影響速度卻沒有這些技術 本身發展的那么快速 , 甚至 , 還存在著一定的距離。比如 : 數據應用前的基礎構 建不完善導致的數據質量不高、 各模塊之間數據沒有形成互聯互通 , 同時 , 行業 對物聯網 , 互聯網及大數據應用帶來的企業管理模式這種理念的轉變還存在不一致

6、的看法等。(1) 數據不完善問題: 數據不精準、不及時, 會限制系統的應用, 包括對數據 分析以及通過數據分析提供的決策。國內大部分水務企業的技術水平處于上述的第二階段或者第三階段 ,具備了地理信息系統以及水力模型等信息化工具, 但仍 然有許多水務企業信息化的基礎建設還處于第一階段, 甚至還在為地理信息系統(GIS )數據的精準性做努力。處于第一階段的水務公司如果要實現智慧水務, 至少需要完善地理信息系統, 完善管網資產數據 ,建立 SCADA 監測系統 , 只有基 于 SCADA 監測系統 ,地理信息系統、管網資產數據才能建立精準的水力模型 ,才 能跨越到第二、三階段的平臺。沒有這樣完善、準

7、確的基礎數據想要實現智慧水系統是不現實的。(2) 數據孤島問題 : 從當前國內水務行業的普遍問題看 , 雖然一些水司建立了 各類模塊 , 但是數據是孤立的 , 沒有實現資源共享。 實現智慧水系統主要的瓶頸 在于信息“孤島”的整合 , 信息互聯互通欠佳 ,限制、阻礙了更高層次的智慧應 用。國內大部分水司具備了幾個模塊數據源 , 例如 :SCADA 系統、地理信息系統 GIS 、管維系統、 水力模型等等 , 但是卻無法實現實時調度、 事故預警等效果 , 其原因是因為數據并未實現有效的整合 , 即使有 “數據中心” 也只是將各類源的數據從一個模塊 “機械” 地拷貝或導入到另一個模塊數據庫中 , 當歷

8、史數據過于 龐大時 , 就會導致系統運行緩慢、 數據丟失等各類問題。因此 , 要想最終實現 “智 慧” 的效果 , 首先要利用高效的數據管理軟件實現數據的統一、 分類、 分層管理 ; 其次 , 要重視算法研究的應用 , 即針對各類生產運營產生的實際問題 ( 如爆管預 警、漏損控制、水量預測等 ) 通過數據分析研究精準有效的算法 , 為水系統平臺 提供有效的決策依據。(3) 智慧水務認知問題 : 智慧水務推行的最終目的之一是實現企業管理架構與 管理模式的調整。 智慧水系統平臺之所以可以實現“智慧”的效果 , 并不僅僅因 為它投入了傳感器等監測硬件 , 或者建立了龐大的軟件整合平臺 , 它的智慧是

9、在 建立統一的數據中心前提下 , 通過對海量數據信息進行及時分析與處理, 從而獲 得解決業務問題的應用算法 , 將這些算法集成到軟件平臺上應用 , 使數據分析結 果發揮“大腦”的作用 , 起到預警、預測等效果 , 實現更加精細和動態的管理方 式以支持水系統的整個生產、管理和服務流程。4、解決途徑智慧水系統絕不是買軟件或硬件可以實現,而是要解決“ know- how ”的問題。智慧水系統平臺建設的組成包括硬件設備公司(提供智能水表 , 傳感器等 ), 軟 件公司 ( 提供數據庫軟件 ) , 還有提供系統全套產品的公司 , 及科技互聯網企業。 (1) 數據庫軟件產品的選擇 : 借助于高效的數據庫軟

10、件實現對各信息系統 ( 不 同時期、不同模塊 ) 的整合與集成 ,實現對各信息系統中數據、信息的抽取和調用,從而形成一個統一的信息共享平臺。一個企業如果通過信息化手段實現數據、功能的靈活應用 , 也就可以解決因管理職能劃分導致的業務不統一管理問題。根據調研, 目前國內外實時數據庫產品比較多, 如國外的有OSISoft公司的PI系統、GE公司的IHistory系統、施耐德的InSQL系統、霍尼韋爾的PHD系統 ;國內的有三維力控的pSpace、 亞控科技的KingHistorian。 一般對于一個數據庫 產品的分析 , 可以從系統架構、 數據采集、資產框架、數據存貯、 數據管理與查 詢、數據展示

11、、 系統開放性和穩定性幾個方面綜合分析。(2) 智能算法研究團隊 : 水信息技術算法在整個系統平臺中發揮著“大腦”的 智慧作用 , 是實現智慧水務不可缺少的一部分內容, 在數字信息化的環境下 , 企 業已經無法通過購買現有的軟件模塊、或者通過長期依賴于咨詢機構提供的技術 服務來維護技術的發展和可持續的應用 , 企業需要存儲、 利用生產經營數據進行 分析 , 使數據發揮作用, 為生產運營提供可靠的支持。 企業要實現算法 , 可以 通過于高校、咨詢機構合作 , 共同參與研發 , 以此提高企業自身的技術水平。 國內外陸續發展起很多水務信息化科研機構 : 如英國埃克塞特大學水系統研究中心、西班牙科學院

12、、 巴塞羅那水研究中心、 清華大學、 浙江大學、同濟大學 等研究團隊均有針對水務信息化技術算法研究的科研團隊。二、國外發展歷程及現狀分析1、國外水司信息化發展歷程與國內快速發展的形式相比,國外從經驗模式到智能自控模式的轉變經過了一個較長的探索和發展歷程,國外的水務技術發展重點不是在市場上去尋找智慧系統模塊化或者現成軟件平臺的方向,而更加注重于企業自身數據的采集、分析和應用 , 包括對硬件如何實現優化布局、如何采用科學技術解決實際運營難題、數據應用的分析研究等等, 經歷了一個從生產到研究、 從研究到應用的歷程。 2 、國外技術現狀大部分國外智慧水系統由兩塊技術組成即計算機輔助(IT )和業務技術

13、支持(OT), 加強 IT-OT的融合是國外水司的主要工作, OT是提供水系統的智慧技術, 不僅僅是數據的采集, 還需要可視化和分析; 在OT 應用方面 , 英國聯合水務的業務包括了監測和報告、事件檢測、 事件預防、事件診斷、自動應急及優化等應用。國外信息化的發展應用 , 除了在水系統本身 , 還延伸到用戶用水量預測、 分 析等服務。 例如歐盟支助的 iWIDGET 智慧水務項目 , 研究內容不僅僅在水系統方 面的技術 , 更在于用戶消耗水量的數據分析 ,分析不同類型用水的實時數據、 獲 得為提高水費發票精準度和靈活性的信息、基于數據分析獲取水的消費趨勢等。事實上越來越多發達國家對未來水務提倡一個概念即性理念的水 務系統。: 建立一個有彈國外的信息化應用比國內早,尤其是數據的深度挖掘與分析,英國部分水司 在早期信息化建設中就重視生產數據的分析及應用 , 水力模型的建立也比中國較 早發展應用 , 目前國內水司應用較多的幾個水力模型軟件如Infoworks、