智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系探討

文｜ 中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 梁濤 馬雯爽 韓超 牛晗 何琴 陶相婉

近年來(lái)，國(guó)務(wù)院陸續(xù)印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2015〕40 號(hào)）、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要的通知》（國(guó)發(fā)〔2015〕50 號(hào)）、《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2016〕55 號(hào)）等系列文件，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。在此背景下， 各地為了提升水系統(tǒng)的綜合管控能力、優(yōu)化資源配置、提升工作成效，也開(kāi)展了包含智慧供水、智慧排水、智慧海綿等智慧水務(wù)信息化平臺(tái)建設(shè)的探索與實(shí)踐。

1 智慧水務(wù)發(fā)展概況

目前，通常意義上的智慧水務(wù)是指基于城鎮(zhèn)供排水設(shè)施數(shù)字化基礎(chǔ)信息，通過(guò)數(shù)采儀、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，將基礎(chǔ)信息與運(yùn)行數(shù)據(jù)整合后形成“城市水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”，將海量水務(wù)信息進(jìn)行及時(shí)分析與處理，提供可視化展示或輔助決策建議，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理水務(wù)系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，從而達(dá)到“智慧”的狀態(tài)，為水務(wù)企業(yè)和管理部門(mén)實(shí)施管理提供支撐。

90年代以來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化水平提升，自動(dòng)化儀器儀表應(yīng)用在城鎮(zhèn)供排水系統(tǒng)的泵站、閥門(mén)、藥劑自動(dòng)投加、工藝控制等過(guò)程中，并能夠自動(dòng)采集水質(zhì)、水量、水壓、流量等的檢測(cè)結(jié)果，在很大程度上降低了供水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的人工操作工作量，工作效率得到顯著提升。隨著水務(wù)行業(yè)自動(dòng)化水平不斷提升，同時(shí)得力于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速普及，水務(wù)行業(yè)進(jìn)入了數(shù)字化階段，利用自動(dòng)化儀器儀表、無(wú)線傳感器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)的初步框架，并與水務(wù)企業(yè)、政府部門(mén)等的業(yè)務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合，具備信息采集、存儲(chǔ)、查詢、反饋、預(yù)警等功能，能夠在一定程度上指導(dǎo)供排水系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)控和優(yōu)化。

2013年以來(lái)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動(dòng)了國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作，先后確定了一、二、三批共277 個(gè)試點(diǎn)城市、4000 余個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)工作。與智慧城市的發(fā)展一道，智慧水務(wù)也開(kāi)始興起并逐漸進(jìn)入興盛階段。智慧水務(wù)發(fā)展借鑒了智慧城市采用的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，為供排水監(jiān)控、水環(huán)境治理、防洪防澇、風(fēng)險(xiǎn)管控、信息公開(kāi)等提供公共服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息化與專業(yè)化的充分結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、自動(dòng)調(diào)控、輔助決策提供支撐，以提升水務(wù)行業(yè)的整體效率和服務(wù)水平。截至2015年底，試點(diǎn)智慧城市在城鎮(zhèn)節(jié)水和排水領(lǐng)域的建設(shè)進(jìn)度超過(guò)了60%。

2 智慧水務(wù)的構(gòu)成

智慧水務(wù)平臺(tái)基于公眾需求、政府需求和企業(yè)需求，以涉水業(yè)務(wù)提質(zhì)增效為目標(biāo)，涵蓋城鎮(zhèn)供水排水系統(tǒng)涉及的核心要素，形成邏輯融合、數(shù)據(jù)共享、功能協(xié)調(diào)“一張網(wǎng)”。一般來(lái)說(shuō)，智慧水務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，各層級(jí)的組成框架見(jiàn)圖1。

3 智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)想

3.1 相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2017年2月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過(guò)《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法（修訂草案）》，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案的通知》（國(guó)發(fā)〔2015〕13 號(hào)）明確要求，要更好發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化在推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化中的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展和社會(huì)全面進(jìn)步。為避免低效建設(shè)、重復(fù)建設(shè)和“信息孤島”問(wèn)題。

圖1 智慧水務(wù)系統(tǒng)各層級(jí)框架

從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況來(lái)看，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)信息化領(lǐng)域強(qiáng)制性和推薦性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總數(shù)已經(jīng)超過(guò) 2000 項(xiàng)，總體上具有數(shù)量多、范圍廣的特點(diǎn)，基本上覆蓋了信息化領(lǐng)域的各個(gè)專業(yè)，見(jiàn)圖2。但是由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通用性、基礎(chǔ)性的特點(diǎn)，難以兼顧各行業(yè)的特殊要求，具體到涉水業(yè)務(wù)的相關(guān)規(guī)定較少。

圖2 信息化領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分類

表1 已頒布的智慧城市相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

隨著智慧城市在各地的實(shí)施推進(jìn)，自2016年起我國(guó)也相繼頒布了部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)實(shí)施的有11 項(xiàng)，另有6 項(xiàng)即將實(shí)施。從總體上看，這些標(biāo)準(zhǔn)重在解決智慧發(fā)展過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題，主要包括智慧城市評(píng)價(jià)、建設(shè)和信息化等方面，但是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較少、體系不夠完整，在實(shí)施過(guò)程中存在一些標(biāo)準(zhǔn)缺口。

3.2 水務(wù)行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

從“十一五”開(kāi)始，城鎮(zhèn)供排水行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)起步并已取得了一些進(jìn)展，陸續(xù)發(fā)布了《城鎮(zhèn)供水管理信息系統(tǒng) 供水水質(zhì)指標(biāo)分類與編碼》CJ/T 474、《城鎮(zhèn)供水管理信息系統(tǒng) 基礎(chǔ)信息分類與編碼規(guī)則》CJ/T 541 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《城鎮(zhèn)供水管理信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)交換格式與傳輸要求》、《城鎮(zhèn)供水信息系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在編制過(guò)程中。

“十三五”期間，為了響應(yīng)國(guó)家關(guān)于“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展和大數(shù)據(jù)應(yīng)用等的要求和指引，水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)設(shè)置了“城市供水全過(guò)程監(jiān)管平臺(tái)整合及業(yè)務(wù)化運(yùn)行示范”課題，研究綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的信息化技術(shù)手段，整合建設(shè)高效、綜合的城市供水系統(tǒng)監(jiān)管業(yè)務(wù)平臺(tái)的技術(shù)路徑，并在課題研究的基礎(chǔ)上建成了“城市供水系統(tǒng)監(jiān)管業(yè)務(wù)平臺(tái)”。結(jié)合課題開(kāi)展的相關(guān)研究，先后制定了《城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)范》《城鎮(zhèn)供水信息系統(tǒng)安全規(guī)范》《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)要求》《城市供水系統(tǒng)監(jiān)管平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)指南》《城市供水監(jiān)管中大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)指南》《城市供水信息系統(tǒng)基礎(chǔ)信息加工處理技術(shù)指南》等標(biāo)準(zhǔn)指南，為城市供水系統(tǒng)信息化建設(shè)提供了技術(shù)規(guī)范。

針對(duì)供水企業(yè)的需求，2016年還發(fā)布了《智慧水務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與指南》，為構(gòu)建“一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)，一個(gè)中心，一個(gè)窗口”的供水企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理體系結(jié)構(gòu)和智慧水務(wù)信息系統(tǒng)提供了技術(shù)參考，可有效整合城鎮(zhèn)水務(wù)的生產(chǎn)、銷售、服務(wù)、管理各個(gè)環(huán)節(jié)。

由此可見(jiàn)，水務(wù)相關(guān)行業(yè)為了順應(yīng)信息化發(fā)展需求，針對(duì)需求最為迫切的領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了一些工作，在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和開(kāi)展專項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，初步形成了數(shù)個(gè)引導(dǎo)和規(guī)范水務(wù)信息化規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行的技術(shù)規(guī)則，促進(jìn)了信息資源規(guī)范統(tǒng)一、高效利用和安全有效，有力促進(jìn)了智慧水務(wù)的信息化發(fā)展。但是，從上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容和數(shù)量可以看出，目前已完成的工作只填補(bǔ)了眾多所需標(biāo)準(zhǔn)中的部分空白，距離構(gòu)建完善的智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系還存在較大差距。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化工作的重點(diǎn)方向

智慧水務(wù)覆蓋了供水、排水及相關(guān)行業(yè)，涉及給水處理與輸配、污水收集與凈化、排水系統(tǒng)運(yùn)行與管理等專業(yè)領(lǐng)域，面向基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、基本民生保障、海綿城市建設(shè)、黑臭水體整治等重點(diǎn)工作，具有很強(qiáng)的專業(yè)化特點(diǎn)，也是當(dāng)前社會(huì)的關(guān)注熱點(diǎn)，對(duì)智慧水務(wù)的輔助決策支撐需求十分迫切。從智慧水務(wù)的系統(tǒng)構(gòu)成可以看出，四個(gè)層級(jí)分別涉及海量數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析與決策，用戶包含企業(yè)、公眾、專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)、政府部門(mén)等，在不同層級(jí)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互與加工，且不同用戶對(duì)功能、展現(xiàn)方式、安全保密等方面的需求差異很大，因此加強(qiáng)智慧水務(wù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作、規(guī)范系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行是一個(gè)非常重要和迫切的問(wèn)題。

智慧水務(wù)的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容全面、層次合理，為各地建設(shè)智慧水務(wù)平臺(tái)提供技術(shù)支撐和科學(xué)引領(lǐng)。為加強(qiáng)智慧水務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的合規(guī)性、通用性、先進(jìn)性、適用性，可采用“共性與特性相結(jié)合”的思路，既充分考慮信息化的通用要求，也要體現(xiàn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展需求，對(duì)信息化過(guò)程中涉水領(lǐng)域的特定要求進(jìn)行規(guī)范。

當(dāng)前，開(kāi)展智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化工作，應(yīng)主要聚焦在以下幾個(gè)方面：

（1）提升基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量

在整合平臺(tái)數(shù)據(jù)源的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，涉水業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)來(lái)源較多，包括人工錄入、數(shù)采儀在線采集、數(shù)據(jù)庫(kù)抽取、網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)等，不同來(lái)源數(shù)據(jù)的采集規(guī)則和習(xí)慣不同導(dǎo)致表達(dá)形式各異，數(shù)據(jù)的整體融合度較差，長(zhǎng)期運(yùn)行積累了大量異構(gòu)數(shù)據(jù)的整體價(jià)值難以體現(xiàn)。因此首先要解決源頭的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)制定智慧水務(wù)感知層的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范采集與有效整合。同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)采集之后的傳輸質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)不失真，還需要制定傳輸層的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于水質(zhì)、水壓在線監(jiān)測(cè)裝置等數(shù)據(jù)采集設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)及輔助設(shè)備等軟硬件設(shè)備設(shè)施運(yùn)行保障技術(shù)，提出通訊協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備技術(shù)參數(shù)和性能要求、軟件功能等方面要求，建立智慧水務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境、硬件環(huán)境和軟件環(huán)境的通用技術(shù)規(guī)范，提高設(shè)備配置、數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)囊?guī)范性。

（2）強(qiáng)化信息安全防護(hù)

基于水務(wù)行業(yè)系統(tǒng)安全防護(hù)與敏感信息加密技術(shù)，提出系統(tǒng)的安全等級(jí)防護(hù)要求、物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)以及管理要求，提高智慧水務(wù)系統(tǒng)的安全性。

（3）提高數(shù)據(jù)共享效率

基于基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)獲取、入庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與維護(hù)等各環(huán)節(jié)的技術(shù)要求，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、入庫(kù)檢查、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)的全面質(zhì)量控制提供技術(shù)規(guī)范；根據(jù)不同平臺(tái)信息交互機(jī)制與共享模式，進(jìn)一步拓展數(shù)據(jù)來(lái)源，提高智慧水務(wù)內(nèi)部、與外部其他智慧平臺(tái)之間跨平臺(tái)數(shù)據(jù)交換的規(guī)范性、安全性和廣泛性。

（4）探索大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式

提高水務(wù)數(shù)據(jù)智慧化利用程度，開(kāi)展大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)處理與輸出、數(shù)據(jù)分析與監(jiān)管對(duì)策響應(yīng)方式等應(yīng)用研究，提出利用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警預(yù)報(bào)、輔助決策的技術(shù)路徑。

圖3 智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系

3.4 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)想

標(biāo)準(zhǔn)體系是一定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)的有機(jī)整體，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系是運(yùn)用系統(tǒng)論指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化工作的一種方法。為了避免各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時(shí)序錯(cuò)位、要求不一致等問(wèn)題，首先應(yīng)構(gòu)建智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系框架，以引領(lǐng)后續(xù)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制實(shí)施。基于課題開(kāi)展的相關(guān)研究，初步構(gòu)建了智慧水務(wù)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，共分為6 大類31 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)圖3。其中，總體基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和信息安全標(biāo)準(zhǔn)兩類主要對(duì)智慧水務(wù)信息化涉及的基礎(chǔ)性、安全性要求進(jìn)行了規(guī)定，其余四類按照智慧水務(wù)的四個(gè)層級(jí)進(jìn)行組織，便于實(shí)施中準(zhǔn)確參照?qǐng)?zhí)行。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智慧水務(wù)的發(fā)展也將成為我國(guó)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、服務(wù)化、協(xié)同化的“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系、形成“互聯(lián)網(wǎng)+”新經(jīng)濟(jì)形態(tài)的重要驅(qū)動(dòng)力量。為了更充分發(fā)揮智慧水務(wù)的統(tǒng)領(lǐng)作用，應(yīng)積極推進(jìn)各地智慧水務(wù)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，面向政府、企業(yè)、公眾的全方位需求，盡快建成“一張網(wǎng)、一朵云、一張圖”的智慧水務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)功能與業(yè)務(wù)兼?zhèn)?、智能與安全并重。