智慧水务信息化建设规划与实践

谢善斌，刘辛悦，王 杨，庞愉文

(上海城市水资源开发利用〈南方〉国家工程中心有限公司，上海 200082)

现阶段，智慧水务建设方兴未艾，智慧水务研究和建设实践不断涌现。水务公司有必要从公司战略发展和信息化愿景出发，审视公司信息化现状、公司治理与业务需求，制定符合公司现状与战略发展目标的智慧水务信息化建设规划。规划包括：完善的监管、治理与制度建设，安全高效优质的业务运营与信息化，精细化的物联网数据采集与数据管理(数据规范与标准化治理)，稳健高效、易于拓展、可兼容的IT基础设施建设，智慧化的基于实证的决策分析支持[1]，以及具体的实施规划、质量管理和资金估算等方面的内容。

智慧水务信息化规划根据水务公司需求情况，其规划范畴不尽相同。中小型水务公司通常侧重于业务应用的信息化规划，特别是生产运维线或客户服务线等专题业务应用规划，大型水务公司则是战略发展、资源管控与业务应用管理并重，实现现代化的企业运营与管理。

以下讲述智慧水务规划各方面内容，包括：现状分析、蓝图设计、实施设计。另外，文章讲述一个智慧水务规划实例，以及现阶段高关注度的生产运维线的专题业务解决方案。

1 智慧水务规划：现状分析

现状分析包括水务公司战略愿景、发展规划、信息化应用系统现状与需求、规划各项确定等。

1.1 战略愿景、组织机构与业务范畴

水务公司战略愿景与发展规划是信息化规划的基础和依据，水务公司发展战略愿景一般包括如下几个方面。

(1)水务全产业链垂向发展。由单一的水务业务向上下游水务产业拓展，发展成为包括市政供排水、水利等全水务产业链的综合水务服务商与运营商。

(2)水务业务运营横向规模拓展。将生产运营与管理标准化、最优化与流程化，通过收购或向外部水务企业提供运营与管理服务来快速扩大规模，获取业务和利润。

(3)水务业务精细化与智慧化管理。通过管理标准化、规范化与效率提升，提升水务公司自身的生产运维安全性与效率，提升效益以及综合运维水平。

水务公司发展规划与战略愿景确定了其组织机构及变革，明确了其业务范围与信息化内容，确定了信息化方向、技术框架与业务内容。只有与水务公司高层或企划部详细沟通，深刻理解企业及其上级单位想法和愿景，才有可能制定具有该企业特色，符合其发展情况的智慧水务建设总体目标与各阶段发展目标。

1.2 信息化应用系统与使用现状

了解水务公司现有的信息化应用系统与使用现状，其信息化平台与业务应用一般包括如下方面。

(1)生产运维平台与应用，包括平台基础管理与各业务系统：GIS系统、SCADA系统、管网水力/水质模型系统、管网调度管理系统、设备与设施管理系统、工程建设项目管理系统、实验室信息管理系统、供水管网漏损管理平台、二次供水管理平台、污水厂管理应用、雨污水管网管理应用等。

(2)客户服务平台与应用，包括平台基础管理与各业务子系统：综合客户服务平台、营收系统、热线系统、报装系统、表务系统、综合工单管理系统、微客服、网上营业厅、移动应用、大用户与远传表管理系统等。

(3)企业管控平台与应用，包括综合业务管理或OA系统、战略与发展规划、预算管理、绩效管理、安全与质量管理、规章与公司治理、科研发展与业务创新管理等。

(4)企业基础支撑平台与应用，包括人力资源管理、财务管理、信息与档案管理、物资管理、综合管理等。

详细调查水务公司信息化应用系统与使用现状，与各部门业务人员仔细沟通，对需求进行分析，对使用现状进行多维度评估。根据调研与分析成果，制定适合该水务公司的个性化智慧水务发展规划，在现有信息化基础上拓展、重构或重塑信息化技术框架与业务应用体系。

1.3 现状评估与需求分析

信息系统现状的多维度评估包括：系统总体架构、技术架构与集成框架评估；信息系统使用程度与情况评估；信息系统完整性评估，是否存在急需或瓶颈业务应用、现有信息化程度等；智慧与决策支持能力评估；信息系统基础设施与维护评估；水务公司总体信息化综合水平评估，对标行业综合水平，综合展示企业信息化建设情况。

水务公司信息化需求分析包括如下几个方面。

(1)管理与决策需求。需求方为水务公司高层或管理部门，包括：业务汇总、监管、各类报表与综合管理、流程审批等。

(2)信息化系统发展与运维需求。需求方为水务公司信息部等部门，包括IT基础设施与信息化系统运维管理、信息化系统发展建设与业务应用管理等。

(3)专题业务与运维信息化需求。各业务部门业务信息化需求，包括水质管理、供水管理、排水管理、工程管理、客户服务等。

(4)现场作业与移动化需求。各业务部门的现场作业以及业务与管理的移动化需求等。

1.4 规划各项确定

规划各项包括规划目标、原则、依据、内容、研究方法、预期成果等，规划各项一般如下所示。

(1)规划目标：梳理水务公司管理与业务架构、信息化架构与规范、数据规范与管理等。

(2)规划原则与依据：原则为统一规划、规范定制、分期实施；依据为水务公司发展规划与专业标准规范。

(3)规划内容：现状评估、总体方案、业务需求、管理需求、实施规划及费用估算、专题应用明细等。

(4)研究方法：调研访谈、现有系统了解、现状与发展战略、行业发展现状与趋势判断等。

(5)预期成果：总体规划报告、智慧水务平台与规范报告、专题业务与应用报告等。

2 智慧水务规划：蓝图设计

蓝图设计包括明确的信息化建设目标、智慧水务方案架构、组织架构与管理建议、业务内容与功能点等，包括水务系统的监测、控制、数据中心、应用体系等方面的内容[2]。

2.1 信息化目标

信息化目标包括：降低运营成本，提高工作效率，加强日常管控，提升服务水平，提高经济效益。一般建设内容：1个平台，2个体系，主要内容如下。

(1)智慧水务平台，提供通用集成与管理，包括多源数据集成、多种应用综合、通用智慧辅助、多维信息综合展示等。

(2)业务运营体系，各业务部门信息化应用，包括项目管理、生产运维、客户服务、技术发展。

(3)综合管控体系，基础资源管理，包括设备管理、资源管理、经营管理、综合管理。

2.2 方案架构

智慧水务信息化建设方案架构包括：系统架构，物联网平台、云计算平台、数据中心，业务体系、决策支持平台；业务与应用架构，企业管控、生产运维、客户服务、基础支撑、系统运维；数据架构，经营数据、生产数据、客服数据、非结构化数据；技术架构，基础设施层、框架与平台层、大数据服务层、业务应用层、用户交互层[1]。

2.3 组织机构与管理建议

组织机构是信息化实施和运营的保障，智慧水务应加强以下4个方面的管理。

(1)调度运管。统一的调度运营管理，确保水务活动顺畅、高效、稳定、安全。

(2)监管应急。水务运行安全性至关重要，应建立独立的监管体系与应急处置体系，实现水务骨干设施运行安全监管与保障，以及对供水水质卫生安全监管。

(3)技术发展。技术发展日新月异，应进行专业的技术发展管理，实现业务规范与流程标准化。

(4)考核绩效。绩效考核是水务公司运维基础，制定简单易于执行的绩效考核准则。

2.4 各项业务内容与功能点

业务内容、功能点与水务公司业务范围、组织机构、信息化愿景有关，图1为实例智慧水务规划的业务与应用内容列表，其核心业务为客户服务体系与生产运维体系。

图1 实例智慧水务规划业务内容Fig.1 Main Applications of Smart Water Planning System

3 智慧水务规划：实施设计

实施设计包括：项目评估与投资估算、项目管理与质量控制、项目内容与实施条件、实施计划等。实施设计需了解相关资料，并做好以下基础工作。

(1)平台与信息化规范。即智慧水务平台基础规范、建设规范、数据规范、运维规范、管理规范等，由水务公司信息部、企划部与专业智慧水务公司协作梳理与建设。

(2)业务应用列表。包括业务内容、功能点、建设条件、建设周期、费用明细等，由信息部组织，业务部门与专业智慧水务公司沟通与协商确认，形成具体的技术方案、任务与时间列表、费用估算。水务公司急需的业务应用，应细化和明确具体的应用功能，使用岗位，形成专题文案，作为该应用信息化建设项目招标的依据。

(3)实施规划与投资估算。明确地实施规划总览、投资估算与时间预期，包括项目价值评估、总体规划与投资估算、项目组织与质量保障等，应提交水务公司高管审核与批准。

4 案例实践与专题应用方案

案例实践中，不同水司现状与主要诉求不同，应在调研和沟通的基础上明确规划目标、现状情况、应用需求与预算情况。规划不仅具有中长期的发展预见，更需要注重短期业务应用需求、生产与经济效益，并提出具体实施内容与时间表。

现阶段，水务公司不仅应关注智慧水务总体建设方案，也应关注具体的业务应用定义、信息化内容与价值、管理本地化与建设难点等问题。业务应用的难点与重点主要是生产运维体系方向的一些专题应用，包括供水管网与二次供水水质管理、供水管网运行优化与调度管理、供水管网漏损管理、污水管网运维管理、城市防汛排涝管理、系统综合分析、可视化与辅助决策等专题。

智慧水务建设规划阐述智慧水务建设完整解决方案、信息化建设价值，具体专题应用以“专题分册”形式体现。基于专题应用的重要性，以及水务公司对业务专题应用的重视，以一个规划案例实践为例，讲述生产运维体系的业务专题应用。

4.1 智慧水务规划实践

案例为珠三角某中大型水务公司A，日供水量为137万m3，供水干管为5 340 km，服务人口超280万，现在管理的污水处理能力达30万m3/d。该水务公司发展目标为行业领先的综合环境服务商，在产业经营方面实现精细化管理，提升效能，加强管控，打造标准化、可复制、可输出的高效能运营模式，期待信息化建设为加强内部管控、业务复制和扩张、运营效能提升提供基础支持。

本次规划的另一个背景是公司需建设供水运营综合管理平台，需对信息系统的业务管理、软件架构和数据等方面进行全面梳理，将现有各业务系统进行整合和综合展示，提升对各业务线的考核与综合管理，提升公司管控与治理水平，为公司发展服务。

(1)水务公司现状调研与评估

主要任务：梳理现有信息化系统，分析存在问题，给出相应建议。

现有信息系统包括营收系统、热线系统、手机抄表系统、微信公众号、污水厂自控系统、调度系统、水厂生产分析系统、GIS系统、设备管理系统、二次供水系统、水质LIMS系统等。

主要问题：尚未建设统一平台对资源进行综合管理。从数据层面看，需要进行数据治理与规范化建设，对数据进行统一管理。从业务应用层面看，业务功能有所欠缺，缺少管网运维管理、漏损管理、智能调度、报装流程管理、移动应用等业务应用，现有业务应用的使用情况和满意度、页面功能、系统维护需进一步提升；从智能(辅助)决策与综合管控方面看，应加强综合展示与综合管控，将各业务KPI与总体运营情况汇总与提炼，提升总体运营管控能力。

核心问题与建议：数据治理与规范化建设，提升信息系统集成度，消除信息孤岛。GIS系统完善与规范化管理，特别是GIS数据的更新与版本化管理。推动核心业务应用建设，包括供水运营综合管理平台、漏损管理系统等信息化建设。

(2)信息化建设方案与实施规划

信息化建设方案包括总体方案、技术架构、资源管理、业务体系以及具体实施规划等。建设中应考虑实际需求，不搞大而全的建设，分析核心需求，做好数据规划是关键点，并根据实际需要，建设关键业务应用。

实施规划需根据需求的必要性、紧迫性、价值评估与预算安排来进行。总体建设内容包括智慧水务平台、客户服务平台、生产运维平台与移动应用。根据A水务公司的具体情况，近期实施内容包括：数据治理与规范，数据应不依赖于具体业务应用；供水运营综合管理平台建设，提升综合管控水平；漏损管理综合方案咨询，综合评估输配水格局与漏控水平。

(3)各业务应用需求梳理

梳理客户服务平台与生产运维平台两大体系的各业务应用。客户服务体系业务包括客服总览、报装系统、营收系统、热线系统、移动应用、综合工单、微客服、大用户水表管理等。生产运维体业务包括：供水综合运营管理、GIS系统、SCADA与智能预报警、管网模型、调度管理、设备管理、工程建设管理、实验室管理、漏控管理、二供管理、污水厂管理、污水管网管理等。

各业务应用梳理明确了业务应用的用户(部门与岗位)、目标、功能架构与功能说明、主要价值等。应突出主要业务应用，近期需要建设的应用应形成专题文案，次要应用或中远期应用概要性的目标与功能描述即可。

(4)近期业务应用需求确定

A水务公司近期应用包括供水运营综合管理平台建设与漏损管理综合方案咨询，需明确需求与价值，具体如下。

供水运营综合管理平台：平台将通过搭建系统结构和基础功能建设，汇聚水厂、水库、GIS、压力、消防、客服、计量、工程与维修、水质、二次供水、水力建模、在线巡检等数据，打通管网运行和客户服务，将管网输配、运维环节与销售服务环节信息共享，实现多源数据联动分析，为智慧管网管理和智能调度提供数据和分析基础。预期整个项目分两期进行，首期内容包括数据规范化与交互、展示中心、智慧水厂综合展示、报表管理、标准化接口等。二期内容主要是各业务应用综合场景发展，主要有：漏损管理平台、应急管理智慧平台等。

漏损管理综合方案咨询：收集大用户计量数据、营收数据、GIS与模型数据、SCADA与管网运行数据、检漏与管网维护数据。对所收集的数据进行综合分析，诊断管网漏损主要症结，提出管网供水监测综合方案(大用户供水监测、多级区块供水监测、考核表监测)，建设漏损管理综合平台，实现管网供水与漏损的持续性监测，对漏损情况实现预报警，及时消减产销差。漏损咨询的关键点在于(多源数据)大数据分析，快速诊断漏损症结，低成本快速消减漏损。

(5)信息化规划案例实践总结

在智慧水务建设规划中，现状的调研最为重要，既是信息化建设规划的出发点也是归宿点。信息化建设规划不能贪大求全，应分析瓶颈点和现实急迫需求，进行阶段性重点建设，取得阶段性成果和实践经验，为下一步建设奠定基础。

4.2 生产运维业务线专题应用方案

业务线(特别是生产运维线)的规划与建设是中小型水务公司关注的重点，以下为生产运维线主要业务方案介绍。

(1)二次供水解决方案

二次供水是水质管理的重要组成部分，是水质管理的瓶颈点。二供解决方案包括：二供现状调研、二供设施接管、二供设施改造、二供设施运维管理、二供水质保障。二供综合措施：因地制宜、突出重点、设施减量、运维优化、管理优先、监管保障。建设和推广二供信息化监测与管理系统，规范管理制度，提升效率，确保二供水质安全，图2为二次供水解决方案。

图2 二次供水解决方案Fig.2 Recommended Solutions for Secondary Water Supply

(2)供水管网调度解决方案

供水管网调度解决方案包括多源实时数据集成、管网运行状态评估与预测、调度流程管理、调度方案管理等。调度解决方案重点在于给出可验证的、优质的日常调度方案，快速给出安全的应急或异常调度方案,并且需要有方案认证机制，即方案是调度员认可的，方案的采纳率是可接受的。水量预测、调度模型、智能决策、应急调度、方案认证机制、方案可视化与展现是管网调度信息化系统的关键模块与功能，图3为供水管网调度方案结构图。

图3 供水管网调度方案结构Fig.3 Controling Solutions for Water Supply Networks

(3)供水管网漏损控制解决方案

供水管网漏损控制工作包括漏损诊断与分析、信息化管理平台以及探漏检漏等现场技术。具体包括水量审计、区块建设与管理、漏损监控与分析系统建设、大数据综合分析、区块压力管理，GIS和模型应用，干预分析与实施等，图4为供水管网漏损控制综合方案。

图4 供水管网漏损控制综合方案Fig.4 Solutions of Water Leakage Control for Water Supply Networks

(4)污水管网运维管理方案

现阶段，污水管网(信息化)管理较为薄弱，问题包括：入厂BOD、COD偏低，影响污水厂处理效果，加大污水厂水力负荷；各污水厂需合理调度，调配处理负荷，抗冲击负荷产生的风险，确保达标排放；有效和优化截污管理，确保水环境安全；污染溯源分析，发现异常排放情况；污水管网运维综合管理，确保污水管网健康运行。污水管网管理方案如图5所示。

图5 污水管网管理方案图Fig.5 Management Solutions of Sewage Networks

(5)防汛排涝管理解决方案

防汛排涝管理是一个综合管理系统，需汇集多源数据与信息，包括基础信息和实时动态信息，在数据和信息的基础上做出合理的决策和判断，实现对各类资源的管理和调配，在分析的基础上建设保障体系，对整个防汛排涝过程进行管理，图6为防汛排涝管理解决方案。

5 结论与建议

(1)智慧水务信息化规划设计包括现状分析、蓝图设计、实施设计3部分。现状分析最为重要，是基础和归宿，规划设计应适合该水务公司现状与发展愿景，并得到水务公司认可。

(2)水务公司战略愿景与发展规划是信息化规划的基础和依据，确定了信息化规划的目标与基本内容。

(3)信息化规划内容包括智慧水务平台、业务运营体系、综合管控体系。现阶段，规划重点与难点主要是生产运维体系方面的业务应用，包括各业务应用“一张图”展示，这也是中小水务公司关注的重点。

(4)在智慧水务实施规划中应重视平台与信息化的规范化建设。合理的方案架构、规范化建设与组织结构是保障智慧水务实施与可持续发展的基础，其中，数据规范化和治理至关重要。

(5)(中小型)水务公司智慧水务建设应从实际急需的业务应用出发，与专业公司合作，不断取得阶段性成果，推动智慧水务建设。

图6 防汛排涝管理解决方案Fig.6 Solutions of Flood Control and Drainage Management

(6)现阶段，智慧水务研究与建设大有进展，对(中大型)水务公司而言，基础平台、规范化建设、业务应用都应重视。在统一规划设计的基础上，建设智慧水务平台，逐步发展各项业务应用，推动水务公司管理与业务应用水平提升，提升运营安全性、稳定性与效能，取得更大成果。