基于智慧水務(wù)建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展方向探析

文／常永標 肅州區(qū)城市供排水服務(wù)中心 甘肅酒泉 735000

引言：

隨著大數(shù)據(jù)、AI 以及物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)在供水、供電以及交通等方面的廣泛運用，使得智慧城市的發(fā)展速度也越來越快。而水務(wù)管理工作是建立節(jié)水型社會的重要基礎(chǔ)，相關(guān)管理單位要實現(xiàn)對水資源的合理使用與開發(fā)，就需要合理采用數(shù)據(jù)采集和傳輸、后臺分析和處理以及在線監(jiān)控等技術(shù)，來對一些突發(fā)情況進行全天候感知，對其中的信息數(shù)據(jù)進行全面分析，并制定相應(yīng)的處理辦法，進而實現(xiàn)智慧水務(wù)的建設(shè)目標。

1.項目概況

1.1 工程范圍

本項目的服務(wù)范圍是位于酒泉市肅州區(qū)的中心城區(qū)，其智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)范圍是供排水公司運行維護的智慧給水系統(tǒng)平臺。

1.2 工程內(nèi)容

該項目是酒泉市智慧水務(wù)建設(shè)項目，其建設(shè)內(nèi)容主要分別是供水智能化建設(shè)工程、供水管網(wǎng)的改造工程、供水管網(wǎng)的分區(qū)計量工程、供水管網(wǎng)的壓力調(diào)控工程。

2.智慧水務(wù)概述

智慧水務(wù)就是將云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)充分運用起來，對水信息資源進行深入發(fā)掘，并使其得到廣泛運用，使水信息得到有效共享，達到對其進行智能化管理的目的，從而對水資源的管理效率進行全方位提高。智慧水務(wù)強調(diào)在供水、給水以及排水等方面植入和連接傳感器，并借助互聯(lián)網(wǎng)將各種資源進行集成。智慧水務(wù)涉及水資源、水環(huán)境以及給排水等多個領(lǐng)域，能夠通過采集、傳輸以及處理等，對各項信息進行智能化識別、定位以及管理，從而使感知更加全面化，決策更加科學化，服務(wù)更加主動化，管理更加高效化，反應(yīng)更加及時化。

3.智慧水務(wù)建設(shè)的必要性

在網(wǎng)絡(luò)強國和數(shù)字中國等國家重大戰(zhàn)略背景下，智慧水務(wù)在智慧城市的快速發(fā)展過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為生態(tài)環(huán)境保護中的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，智慧水務(wù)是推動我國新型智慧城市持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。以建設(shè)智慧水務(wù)為重點，推動智慧城市在水務(wù)行業(yè)中的應(yīng)用，是國家多項戰(zhàn)略實施的重要體現(xiàn)。通過建設(shè)智慧水務(wù)，能夠使運營管理效果得到有效提升，是實現(xiàn)數(shù)字化水務(wù)管理的必然選擇。

以智慧水務(wù)平臺為基礎(chǔ)，能夠使水務(wù)業(yè)務(wù)的全流程管理更加標準化、精細化。其能夠通過對多項新興技術(shù)的應(yīng)用，加強對水務(wù)業(yè)務(wù)的智能化治理，從而在減少管理人員的基礎(chǔ)上提升管理工作的效率，節(jié)約能源消耗，使相關(guān)決策更加科學化。

構(gòu)建智慧水務(wù)，是實現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗型管理模式到數(shù)字化的智能治理的必然選擇。在政府服務(wù)中，智慧水務(wù)占據(jù)重要作用，能夠提升其服務(wù)效能，實現(xiàn)服務(wù)型政府的有效構(gòu)建，從而使人民群眾在辦事時更加高效、便捷，這也是深化改革的重要方向。因此，相關(guān)管理單位應(yīng)提升自身的行政服務(wù)能力，構(gòu)建完善的服務(wù)管理體系，并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝Х?wù)型政府。

4.智慧水務(wù)建設(shè)內(nèi)容

4.1 水務(wù)大數(shù)據(jù)中心

（1）水務(wù)數(shù)據(jù)資源目錄。要實現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)的信息共享，建立水務(wù)數(shù)據(jù)資源的目錄是重要途徑。在設(shè)置各級數(shù)據(jù)源時，基礎(chǔ)維數(shù)類別系統(tǒng)的內(nèi)容應(yīng)該維持在相同的水平上。并在此基礎(chǔ)上，在水務(wù)數(shù)據(jù)中心中構(gòu)建統(tǒng)一化的目錄服務(wù)體系，從而有效解決其中所涵蓋的各個方面的信息資源的編目、發(fā)布問題。根據(jù)水務(wù)信息的具體特征，可以將這個目錄分為三大類，分別是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理。根據(jù)水務(wù)業(yè)務(wù)的具體要求，對數(shù)據(jù)進行深層次的處理。

（3）建設(shè)數(shù)據(jù)的標準化系統(tǒng)。以“一數(shù)一源”為建設(shè)原則，從數(shù)據(jù)的整體架構(gòu)和數(shù)據(jù)的處理、存儲和共享等方面，提出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。

4.2 水務(wù)專題應(yīng)用

（1）合理分配該區(qū)域的水資源?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)，可以使水質(zhì)、視頻監(jiān)控以及降水等監(jiān)測點等進行交互表達，由水文、氣象和環(huán)保等多個部門共同使用，用于諸如水質(zhì)監(jiān)測之類的應(yīng)用，以使其與水資源進行有效協(xié)調(diào)，達到水資源配置的最優(yōu)化。同時也能夠簡化動態(tài)評估、供水監(jiān)測預(yù)警以及統(tǒng)計供水分析等多項工作。（2）基于科學技術(shù)的水資源安全保障主體。結(jié)合防洪工作的實際情況，以預(yù)報、預(yù)案以及預(yù)演等為主要內(nèi)容，開展精細化的管理工作。其規(guī)劃工作應(yīng)是由靜態(tài)到動態(tài)的發(fā)展過程。在預(yù)測工作方面，可以通過多模式的耦合，使預(yù)測工作由傳統(tǒng)的經(jīng)驗型向科學型的轉(zhuǎn)變。并利用警報及其文件的自動監(jiān)測功能，完成警報工作的閉環(huán)流程。將一些自動化監(jiān)測功能引入到生活飲水工程中，如水質(zhì)和水位等，可以實現(xiàn)對早期存在工程問題進行自動化報警，從而使供水工程得到有效監(jiān)控，提升對其的應(yīng)急處理能力。（3）將精細化管理模式應(yīng)用于水利設(shè)施管理。對信息技術(shù)進行合理利用，對項目建設(shè)涉及的招標管理、項目資料以及工資支付等文件進行電子化處理，全面實現(xiàn)項目管理檔案的電子化?；贕IS 技術(shù)，通過對在建和規(guī)劃中的項目進行疊加處理，能夠?qū)崿F(xiàn)項目全貌和規(guī)劃管理的可視化，并能夠?qū)椖拷ㄔO(shè)中存在的安全問題進行自動化預(yù)警。同時，可以將安全、運行以及維護方面的信息進行整合，為項目的運營管理工作奠定基礎(chǔ)。（4）持續(xù)對水資源進行保護。重點將其運用到河長制、采砂以及水土保持等多個方面的管理中。其主要功能有建設(shè)投訴、采砂許可證管理、水土流失情況分析等功能。（5）提高國家水利建設(shè)的效率[1]。有效實施執(zhí)法監(jiān)督職能，制定和發(fā)布相關(guān)執(zhí)法方案，及時更新相關(guān)執(zhí)法數(shù)據(jù)，并對水資源工作進行管理與指導(dǎo)。（6）水利公共服務(wù)。建立起“項目批準與服務(wù)”“市民申訴”“智能問答”等多個綜合服務(wù)平臺。

4.3 應(yīng)用支撐平臺

（1）水資源管理工作。先創(chuàng)建一個集成入口，在只有一個登錄和驗證的情況下，用戶可以根據(jù)身份驗證的方式進行登錄，并且可以自動顯示各種功能界面。此外，按照用途和陳列的需要，將其做成一個接口，并與入口處進行組合。如水安全科學保障專題、水資源數(shù)據(jù)中心以及水資源管理專題等，其內(nèi)容主要包含兩個部分，分別是水資源有效治理和對水的公共服務(wù)。（2）對水務(wù)管理中存在的問題進行分析。其主要的研究方向為洪水預(yù)報模型、影像數(shù)據(jù)處理模型和水庫來水及調(diào)度模型。在以上研究的基礎(chǔ)上，利用已有的觀測數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)，建立洪水預(yù)測模型，并對發(fā)生洪水過程中的重要節(jié)點進行預(yù)測。針對水庫的入庫預(yù)測與調(diào)度模式，應(yīng)對模型技術(shù)進行合理選擇，并構(gòu)建水庫的入庫預(yù)測、水資源優(yōu)化配置模式和工程調(diào)度。圖像分析模型屬于一種攝像機，其能夠?qū)D像信息進行高效處理，可以隨時監(jiān)控圖像。（3）水務(wù)時空分析。構(gòu)建GIS，其對地理信息具有操作、瀏覽以及管理的功能。（4）水務(wù)行政服務(wù)。它的內(nèi)容包括門戶和智慧解答兩大部分?；诜謾?quán)和領(lǐng)域劃分，在角色、崗位以及層級方面存在差異的用戶會呈現(xiàn)出不同的信息，從而實現(xiàn)實施針對性服務(wù)的目的。智慧解答的目標客戶是一些企業(yè)的員工和公眾，其能夠從問題角度出發(fā)，對用戶需要解決的問題進行研究，從而給用戶提供明確的信息。（5）對用水流程進行模擬。在這一過程中，可以將其分為真實場景和數(shù)字孿生兩種類型。Real Scene 所采用的是720°的全景式攝像機技術(shù)，能從多個角度去拍攝不同地點的景色，然后通過圖像拼合等操作，形成完整的飛行器與計算機圖像的全景式畫面，從而實現(xiàn)一種虛擬的觀看效果。數(shù)字孿生是一種新型信息技術(shù)，他融合了多學科領(lǐng)略，在物理量尺度以及概率上也有多方面融合，具有廣闊的應(yīng)用前景。它不僅能夠使水資源信息更加可視化，還能夠為實現(xiàn)水資源的科學化管理與決策提供依據(jù)[2]。

5.智慧水務(wù)建設(shè)現(xiàn)狀

（1）盡管智慧水務(wù)的前期建設(shè)已有了一定的成效，但其內(nèi)部建設(shè)和發(fā)展仍然不平衡。為此，本文給出了一個新的構(gòu)想，也就是對當前的城市管網(wǎng)進行智能化改造。當前，國內(nèi)城市排水系統(tǒng)中最大的問題就是缺乏對排水過程進行監(jiān)測和感知的設(shè)備，從而不能給予市政排水系統(tǒng)有效的數(shù)據(jù)支撐。盡管在給水管網(wǎng)中已經(jīng)有了一定數(shù)量的傳感裝置，但它們的智能化程度并不高。同時，盡管該廠站已經(jīng)達到了全自動化的程度，但是它的智能化程度還需要進一步地改進。

（2）在智慧水務(wù)建設(shè)過程中，面臨著人力資源不足的問題。因為智慧水務(wù)是一項系統(tǒng)性工程，所以所有的數(shù)據(jù)信息都來源于基層的各種工作實際。在其建設(shè)當中，工單的實施、遠程監(jiān)測點以及遠程水表等一些主要信息源。在市政給水項目中，設(shè)備的使用情況、前端設(shè)備的完善程度以及對其進行有效的管理程度，將直接影響到項目建設(shè)的成敗。目前，我國在技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面的人才相對匱乏，因此，相關(guān)管理單位必須加快內(nèi)外部的基礎(chǔ)構(gòu)建，在內(nèi)構(gòu)建人才培養(yǎng)制度和在外構(gòu)建人才引進制度，從而增強技術(shù)力量。

（3）智慧水務(wù)對內(nèi)部本源的要求并不高，其是一種商業(yè)和技術(shù)的融合，并將企業(yè)的需求和經(jīng)營方式以科技化的形式表現(xiàn)出來。目前，主要需要來源于國家和社會，而其內(nèi)部建設(shè)則更多地依賴于外在力量的推動。然而，對于運用科技來對一些實際問題機械能解決，尚未發(fā)展出一套完善的思維系統(tǒng)，從而導(dǎo)致內(nèi)在本源需要的缺乏。

6.智慧水務(wù)建設(shè)的具體措施

6.1 加強智慧水務(wù)信息規(guī)劃

在智慧水務(wù)的具體建設(shè)中，相關(guān)管理單位要努力實現(xiàn)水務(wù)業(yè)務(wù)的全面信息化，不斷完善與更新各項系統(tǒng)，以提升水務(wù)業(yè)務(wù)的信息化程度。然而，由于各個部門間的相關(guān)信息難以很好的整合，使得整個系統(tǒng)的管理變得十分困難。這就要求相關(guān)管理單位在水務(wù)管理系統(tǒng)中增設(shè)有關(guān)信息傳遞的模塊，并對各個部門進行統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)采集。在水務(wù)管理工作中，管理部門應(yīng)針對各種現(xiàn)實條件，統(tǒng)一收集、管理以及統(tǒng)計分析相關(guān)水資源[3]。

6.2 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)下的智慧水務(wù)系統(tǒng)

在應(yīng)用與發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的過程中，與物聯(lián)網(wǎng)是密不可分的。物聯(lián)網(wǎng)并不僅僅是一個“網(wǎng)絡(luò)”，它還包括特定的工作流程和需要，它能夠融合傳感器、云計算以及大數(shù)據(jù)等多種新興技術(shù)，用一種全新的方法來實現(xiàn)人與物的高效互動，從而可以對物和物、人和物進行遠距離的監(jiān)控與管理。對智慧水務(wù)的合理應(yīng)用，就是利用傳感器的功能優(yōu)勢來檢測到相關(guān)信息，在對各類給水設(shè)備進行實時監(jiān)控的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對各水源的實時監(jiān)控。通過這種方式，可以在水源地和給水污水設(shè)施之間建立起一種高效的聯(lián)系，從而實現(xiàn)智慧水資源管理物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建。然后，基于物聯(lián)網(wǎng)的各項功能，構(gòu)建集供水監(jiān)控、污水處理、數(shù)據(jù)采集以及自動分析等于一體的智慧管理系統(tǒng)。對智慧水務(wù)進行有效建設(shè)和運行，能夠集GIS 定位、資料處理、自動化服務(wù)和管理以及影像監(jiān)視等多項功能于一體。并基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，合理分析與處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，然后把它和其他系統(tǒng)連接起來，這樣就可以打破以往水務(wù)業(yè)務(wù)的局限性，實現(xiàn)水務(wù)資源的共享，同時還能解決各種行業(yè)中出現(xiàn)的單方面決策問題。

6.3 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)智慧水務(wù)云平臺

由于智慧水務(wù)的設(shè)備種類繁多，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也較為復(fù)雜化，因此，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能水務(wù)云平臺的構(gòu)建將面臨許多困難。在這一點上，相關(guān)管理單位可以基于云計算平臺，運用智慧水務(wù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對采集到的數(shù)據(jù)信息展開理性分析，然后在當中篩選出有用的信息，并對這些信息進行科學化處理，最終使整個智慧水務(wù)的管理和服務(wù)流程得到最大限度優(yōu)化。并將其分成四個層級，分別是服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、平臺以及感知。它的主要作用是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的訪問和調(diào)取，然后把所收集的數(shù)據(jù)信息發(fā)布到網(wǎng)上[4]。相關(guān)管理單位的工作人員通過對數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的共享，就可以對各種智慧水務(wù)建設(shè)所需的設(shè)備進行遠程控制，并對其中的數(shù)據(jù)信息進行傳輸、存儲以及處理。隨后，將這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進行傳輸并保存下來，再根據(jù)所需進行分析，從中挑選出一些有利用價值的數(shù)據(jù)和信息，可以在適當?shù)臅r候?qū)⑵渲械臄?shù)據(jù)信息傳送到相應(yīng)的終端設(shè)備。此外，利用跨平臺的信息管理功能，還可以將數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)給多個管理部門，并能發(fā)出多層級的預(yù)警，從而達到抗旱、防汛的目的，并全天候監(jiān)控降水量和水位情況。同時，可以建設(shè)“云端”，加強防洪抗旱和水資源管理，以達到對水環(huán)境進行科學開發(fā)和保護的目的。基于這一點，相關(guān)管理部門可以將各種水利和水務(wù)業(yè)務(wù)的信息資源進行有效整合，從而打破過去的“孤島”現(xiàn)象，使得各個管理部門之間可以進行高效的交流與合作，減少工作的重復(fù)性，提高工作效率。

6.4 提高數(shù)據(jù)預(yù)測的準確性

要在智慧水務(wù)的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)信息的精確度，首先要從數(shù)據(jù)的收集上入手，收集用水、降水以及氣象等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。并將此類數(shù)據(jù)用于對用水情況的分析中，以全面了解因不合理地使用水資源而導(dǎo)致的生態(tài)問題，并據(jù)此提出一些有效的應(yīng)對措施。同時，可以通過智慧系統(tǒng)中的模型和算法，來預(yù)測城市水災(zāi)，并讓相關(guān)部門進行預(yù)警[5]。從而使相關(guān)水務(wù)管理單位能夠提前做好了充足的準備工作，并對水資源進行合理利用與管理。

7.智慧水務(wù)的發(fā)展方向

在建設(shè)智慧水務(wù)的同時，要充分認識智慧水務(wù)在信息化社會中所具有的獨特價值和重要意義。其是以社會大眾為中心，將移動終端和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機地結(jié)合起來，能夠?qū)δ承┩话l(fā)的水務(wù)事件進行有效地管理，從而實現(xiàn)對水務(wù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置。在實際應(yīng)用中，智慧水務(wù)能夠提高水務(wù)各項工作的高質(zhì)量開展，提高水務(wù)服務(wù)的層次。

7.1 智慧水務(wù)發(fā)展原則

在智慧水務(wù)未來的應(yīng)用與發(fā)展過程中，需要對其進行系統(tǒng)化集成，以統(tǒng)一的方式進行規(guī)劃和處理，以分散的方式實施，使資源得到合理化使用，從而提高資源和數(shù)據(jù)的共享程度，體現(xiàn)出智慧水利的作用。在具體應(yīng)用中，首先，要強化智慧水務(wù)得到標準化管理，建立健全的技術(shù)規(guī)范和制度需求。其次，加強過程性管理，全面推進智慧水務(wù)一體化發(fā)展。再次，整合多種信息技術(shù)，為用戶在使用時帶來便利，提升用戶對服務(wù)的體驗感[6]。最后，保證智慧水務(wù)發(fā)展的先進性。

7.2 智慧水務(wù)的目標

首先，建立一個先進的、相互聯(lián)系的信息和數(shù)字技術(shù)平臺和基本環(huán)境，保證企業(yè)內(nèi)部和外部各方面的相互聯(lián)系足夠密切。其次，建立應(yīng)用程序，并使其具備較強的實用性、有效性以及靈活性。加強數(shù)據(jù)信息和流程的標準化，實現(xiàn)各項業(yè)務(wù)的集成和協(xié)同，從而推動水務(wù)企業(yè)的集約管理，提升企業(yè)在分析與決策方面的能力。最后，健全信息管理制度，提高信息運作與服務(wù)效率。借助信息化、數(shù)字化等技術(shù)，實現(xiàn)水務(wù)企業(yè)與各服務(wù)對象的點對點連接。并通過對業(yè)務(wù)對象、資源以及過程的監(jiān)控，達到柔性和有效的經(jīng)營管理目的，從而使智能決策能夠完成由描述性、小數(shù)據(jù)、低頻以及長周期到預(yù)測性、大數(shù)據(jù)、高頻以及實時的轉(zhuǎn)變。

7.3 智慧水務(wù)發(fā)展重點

在未來的發(fā)展過程中，智慧水務(wù)應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，將分散在各個地方的傳感器和智能化設(shè)備進行集成化管理。并利用云計算技術(shù)，對所有的水務(wù)數(shù)據(jù)進行全面的監(jiān)控和分析，加強對數(shù)據(jù)的采集和深度挖掘，以達到智能化開發(fā)的目的，并能夠在應(yīng)用程序中，將各個功能模塊都顯示出來，從而為各項決策的制定提供依據(jù)[7]。

結(jié)語：

總之，在智慧水務(wù)建設(shè)中，其建設(shè)過程具有長期性和動態(tài)化的特點。其使用者眾多，主要包括決策人員、業(yè)務(wù)人員以及企業(yè)單位等。所以，在建設(shè)過程中，相關(guān)管理單位應(yīng)給予頂層設(shè)計足夠的重視，使智慧水務(wù)擁有良好的頂層設(shè)計，并建立基本的平臺，制定專門的建設(shè)模式，從而為各類使用者提供更具針對性的服務(wù)。同時，要在建設(shè)項目的具體實施中重視項目實施的事后評估，并對建設(shè)項目開展過程進行適時調(diào)整，以實現(xiàn)智慧水務(wù)的長期發(fā)展。