智慧水務,統籌管理流域水脈,數字化轉型的挑戰與前景探索
發布日期:2024-05-11?瀏覽次數:作者:小編
如今,我國智慧水務的發展重心多放置于內部體系的應用實踐中。盡管已部署了監控設施并構建了風險區域的模擬模型,這些寶貴數據卻尚未向大眾揭開面紗,就連基礎的降水信息獲取也頗具挑戰。眼下,智慧水務平臺項目的巨幅畫卷在全國各大城市徐徐展開,吸引了大量企業的積極參與。舉例來說,深圳市推進了河流水質的科技化監管項目,資金規模達到1.9億人民幣;此外,深圳市智慧水務首期建設項目,總投資額高達4.46億人民幣;而重慶水務集團也不甘落后,斥資3882.65萬人民幣構建了大數據分析平臺。接下來,將以一個本土的典型實例作為深入探討的樣本。
某一地處北方的城市,成功打造了“全鏈條數字水務平臺”,這一平臺作為水務管理和指揮中樞,旨在運用更為智能、靈活的方法強化水務管理,破除城市水資源配置、調度及水事管理中的種種瓶頸。該平臺融合了云計算、大數據、物聯網、GIS+BIM等多項前沿技術,實現了對城市污水處理設施、提水泵站、泵井及污水管網的統一調度與維護運營,提升了系統的運行效率與穩定性。其核心舉措囊括:水廠生產工藝的精密監控與優化,以及污處理設施的智能化調度與實時監控,同時全面追蹤城市廢水回用狀況。引入智能監控與遠程操控系統于污水泵站,有效降低了人力成本。加強管網系統的監測力度,能迅速識別并修復管道泄漏、裂縫等問題,確保管網健康運行。
這一案例通過構建“智慧中樞”系統性地解決了城市內澇難題。該系統集成氣象、積水實況、管網及河道信息,借助AI技術預判未來六小時內的內澇趨勢,為可能的內澇高發區提供早期預警。這使得城市能夠針對暴雨引起的河水上涌、道路積水等情況做出預案,效仿新加坡的先進水管理經驗,通過智慧大屏幕實現水務信息的可視化管理,徹底告別以往數據孤島的狀態,使水務數字化管理變得更加直觀明了。
智慧被細分為四個遞進的層次:數據、信息、知識及智慧,而提及“智慧水務”,我們實質上是指這一階梯的頂峰。現今,部分前沿城市的水務體系僅初步踏入了數字化的大門。此外,有集成商在推廣智慧水務概念時,傾向于援引智能制造背景下的“無人車間”理念,但這種類比往往帶有誤解,甚至造成方向性的偏差。
在國際上一些自動化水平與基礎設施建設較為成熟的地區,許多水務設施已實現了“無人操作”,僅需遠程監控即可,故而在國際交流的語境下,他們更愿意將其界定為“數字化水務”,這一描述更為貼切。反觀國內,鑒于水務設施的多樣性、結構復雜度以及現場傳感器升級的巨大工程量,若將智慧水務平臺簡單等同于無人值守,這不僅是資源的巨幅消耗,即便達成,也未觸及“智慧”的核心。關鍵不在于是否實現“熄燈作業”,而是如何“借助智能化手段減輕人力負擔,使人員從基礎、高危、重復性及超負荷工作中解脫,投身于更具創新性、更能體現個人價值的事務”。以法國巴黎為例,其重心正轉向“從動態水流調控至全面污染負荷管理及其生態環境效應”,這一由單純流量控制向污染負荷監管的過渡極具挑戰,需構建污水傳輸中污染物變化的數學模型,考慮如雨季特定污染物的固體搬運及污水稀釋等問題。
水務行業具備其獨特性,其他行業的解決策略不能直接套用。在數據收集階段,目前大多依賴人工離線收集,實時自動化采集尚未普及。這歸咎于水務系統的復雜性、數據類型的繁多、低濃度目標物的檢測難度、以及跨聲學、物理學、化學、生物學等多維監測的需求,且水務監測發生在未知環境,與已知條件下的實驗迥異。從監測技術看,水務傳感器技術亟待跨越多重障礙;從感知廣度而言,融合高級智能解析的圖像識別技術是另一片待開拓的疆域。
當前我國水處理行業現狀凸顯出以下特點:重設施建設而輕運營管理,重理論機制而忽視系統整合,政策導向強于技術創新重視,側重工藝流程而輕視設備更新。普遍現象反映在:數據收集依賴手工且非實時;數據質量堪憂;信息系統架構多集中于數據的獲取、傳遞、瀏覽,卻在價值提升、效能優化、智能調控及策略指導等功能上顯得力不從心;系統維護管理的缺失同樣顯著;控制層面則大多受限于反饋調整及人工干預,對于實時工況的響應往往滯后。
邁向數字化的進程呼喚一系列先進技術的集成應用,涵蓋廣泛布設的傳感器網絡、配備智能執行機構的自動化管理系統、第五代移動通信(5G)、尖端物聯網技術、視頻監控網格、信息通信技術基礎設施、數據管理平臺、數字孿生技術、人工智能算法、生成式AI技術,以及確保信息安全與數據保護的措施。遺憾的是,全球水處理行業這一轉型步伐遲緩,癥結在于傳感器部署不足與數據可用性低,直接制約了智慧水務平臺的全球推廣進度,實踐中多從簡易、明確、高效且實用的環節起步,通過傳感器與數學模型的聯合作用實現局部自動化管理。
關于“智慧水務”的空泛討論和過分樂觀的預估,有時如同孩童探討微積分,雖看似高端,實則空洞無物。智慧水務的發展應當回歸基礎,首當其沖強化自動化與數字化建設,培育業務數據分析與洞察力。具體而言,關注點應聚焦于水質監測的精確性、污水處理設施的儀表數字化改造、以及自然環境監測傳感器的精準度提升等方面。
我們主張,智慧水務的啟航點應落在水資源的開發利用與綜合治理之上,核心圍繞“智能監控策略”、“數據治理與信息生態系統”以及“多方利益相關者協同與公眾互動”三大支柱,步步為營地推進其迭代升級。在筑牢自動化的基石并深化數字化轉型后,方能更深層次地探索智慧水務的廣袤領域。這一進程細分為現狀審視、目標設定、策略規劃、實踐執行及成效反饋與持續追蹤等五個遞進環節。
智能監控策略與數據治理構成了智慧水務的根基。利用物聯網技術進行數據抓取與監控,依托云端構架部署,構筑全面的物聯網服務體系,兼容各類感知終端,實時捕獲運行參數。在此基礎上,運用數據管理、深度分析及數據挖掘技術,動態展現管網運行狀態,輔助科學決策,不斷優化監控布局,并與外部系統或部門無縫對接,實現緊急情況下的指揮調度與快速響應。例如,云啟創科所提出的監控策略與數據分析管理架構,即從數據采集源頭到云端管控樞紐,再到上層的數據綜合管理、深度剖析、價值提取與實踐應用,形成了一套完整鏈條。
智慧水務的數據搜集與應用范疇寬泛,不僅限于工廠/站點的工藝流程實時監控、設施/站點/管網的全方位設備健康檢查、安全防護管理等。后臺系統需支持模擬真實作業場景、即時狀態可視化、全視角監控各泵站生產前線、實時播報進出水量、生物學指標、泵站工作參數等,并具備完整的追溯機制,形成閉環管理。有觀點指出,智慧水務發展的巔峰形態指向數字孿生技術,其應用場景廣泛覆蓋基于未來場景預測與歷史數據分析的資本配置規劃、多元運營策略輔助抉擇、人員技能培訓、節能減排與合規監督、資產管理優化,以及促進與各利益主體的有效溝通協作。
中交路橋科技是大型智慧水務公司,發力智慧市政賽道,自主研發了智慧市政系列系統平臺 - 基安云·物聯網科技系列平臺,該平臺包括IOT平臺,大數據平臺、AI平臺和數字孿生平臺、分別提供可賦能智慧城市治理所需的感能、數能、算能和圖能的四大能力,實現智慧市政全場景、全周期數據融合應用,為實現城市精細治理、體驗美好生活提供數字底座。基安云智慧水務系統其使用對象不僅僅局限于水廠管理者,對于水務工作決策者、水管維護員、營收業務員與用戶均適用,該系統集數據采集與監控、管網巡線、管線布控、供水綜合運營調度、供水漏損控制、營收收費等于一體,助力水利發展。