智慧水务信息化标准体系探讨

文｜ 中国城市规划设计研究院 梁涛 马雯爽 韩超 牛晗 何琴 陶相婉

近年来，国务院陆续印发了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》（国发〔2015〕40 号）、《国务院关于印发促进大数据发展行动纲要的通知》（国发〔2015〕50 号）、《国务院关于加快推进“互联网+政务服务”工作的指导意见》（国发〔2016〕55 号）等系列文件，促进“互联网+”的发展和大数据的应用。在此背景下， 各地为了提升水系统的综合管控能力、优化资源配置、提升工作成效，也开展了包含智慧供水、智慧排水、智慧海绵等智慧水务信息化平台建设的探索与实践。

1 智慧水务发展概况

目前，通常意义上的智慧水务是指基于城镇供排水设施数字化基础信息，通过数采仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，将基础信息与运行数据整合后形成“城市水务物联网”，将海量水务信息进行及时分析与处理，提供可视化展示或辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态，为水务企业和管理部门实施管理提供支撑。

90年代以来，随着工业自动化水平提升，自动化仪器仪表应用在城镇供排水系统的泵站、阀门、药剂自动投加、工艺控制等过程中，并能够自动采集水质、水量、水压、流量等的检测结果，在很大程度上降低了供水系统运行过程中的人工操作工作量，工作效率得到显著提升。随着水务行业自动化水平不断提升，同时得力于网络技术的迅速普及，水务行业进入了数字化阶段，利用自动化仪器仪表、无线传感器和网络环境，构建了物联网的初步框架，并与水务企业、政府部门等的业务系统相结合，具备信息采集、存储、查询、反馈、预警等功能，能够在一定程度上指导供排水系统运行、调控和优化。

2013年以来，住房和城乡建设部启动了国家智慧城市试点工作，先后确定了一、二、三批共277 个试点城市、4000 余个重点项目的建设工作。与智慧城市的发展一道，智慧水务也开始兴起并逐渐进入兴盛阶段。智慧水务发展借鉴了智慧城市采用的大数据、云计算、物联网、移动互联网等新一代信息技术，为供排水监控、水环境治理、防洪防涝、风险管控、信息公开等提供公共服务，实现信息化与专业化的充分结合，利用大数据技术为精准预测、自动调控、辅助决策提供支撑，以提升水务行业的整体效率和服务水平。截至2015年底，试点智慧城市在城镇节水和排水领域的建设进度超过了60%。

2 智慧水务的构成

智慧水务平台基于公众需求、政府需求和企业需求，以涉水业务提质增效为目标，涵盖城镇供水排水系统涉及的核心要素，形成逻辑融合、数据共享、功能协调“一张网”。一般来说，智慧水务系统的构成主要包括感知层、网络层、平台层和应用层，各层级的组成框架见图1。

3 智慧水务信息化标准体系构想

3.1 相关国家标准现状

2017年2月，国务院常务会议通过《中华人民共和国标准化法（修订草案）》，通过标准创新促进行业标准提升，推动产业转型和经济结构调整升级。《国务院关于印发深化标准化工作改革方案的通知》（国发〔2015〕13 号）明确要求，要更好发挥标准化在推进国家治理体系和治理能力现代化中的基础性、战略性作用，促进经济持续健康发展和社会全面进步。为避免低效建设、重复建设和“信息孤岛”问题。

图1 智慧水务系统各层级框架

从国家标准的发展情况来看，据调查统计，目前我国信息化领域强制性和推荐性的国家标准总数已经超过 2000 项，总体上具有数量多、范围广的特点，基本上覆盖了信息化领域的各个专业，见图2。但是由于国家标准通用性、基础性的特点，难以兼顾各行业的特殊要求，具体到涉水业务的相关规定较少。

图2 信息化领域国家标准分类

表1 已颁布的智慧城市相关国家标准

随着智慧城市在各地的实施推进，自2016年起我国也相继颁布了部分相关标准国家标准，已经实施的有11 项，另有6 项即将实施。从总体上看，这些标准重在解决智慧发展过程中亟需解决的问题，主要包括智慧城市评价、建设和信息化等方面，但是标准数量较少、体系不够完整，在实施过程中存在一些标准缺口。

3.2 水务行业信息化标准现状

从“十一五”开始，城镇供排水行业信息化标准已经起步并已取得了一些进展，陆续发布了《城镇供水管理信息系统 供水水质指标分类与编码》CJ/T 474、《城镇供水管理信息系统 基础信息分类与编码规则》CJ/T 541 等行业标准，《城镇供水管理信息系统 数据交换格式与传输要求》、《城镇供水信息系统工程技术标准》等行业标准正在编制过程中。

“十三五”期间，为了响应国家关于“互联网+”发展和大数据应用等的要求和指引，水体污染控制与治理科技重大专项设置了“城市供水全过程监管平台整合及业务化运行示范”课题，研究综合运用物联网、云计算、大数据、移动互联网等先进的信息化技术手段，整合建设高效、综合的城市供水系统监管业务平台的技术路径，并在课题研究的基础上建成了“城市供水系统监管业务平台”。结合课题开展的相关研究，先后制定了《城镇供水系统基础数据库建设规范》《城镇供水信息系统安全规范》《城镇供水水质数据采集网络工程设计要求》《城市供水系统监管平台结构设计及运行维护技术指南》《城市供水监管中大数据应用技术指南》《城市供水信息系统基础信息加工处理技术指南》等标准指南，为城市供水系统信息化建设提供了技术规范。

针对供水企业的需求，2016年还发布了《智慧水务信息系统建设标准与指南》，为构建“一个网络，一个平台，一个中心，一个窗口”的供水企业运营管理体系结构和智慧水务信息系统提供了技术参考，可有效整合城镇水务的生产、销售、服务、管理各个环节。

由此可见，水务相关行业为了顺应信息化发展需求，针对需求最为迫切的领域已经开展了一些工作，在总结实践经验和开展专项研究的基础上，初步形成了数个引导和规范水务信息化规划、设计、建设、运行的技术规则，促进了信息资源规范统一、高效利用和安全有效，有力促进了智慧水务的信息化发展。但是，从上述标准规范的内容和数量可以看出，目前已完成的工作只填补了众多所需标准中的部分空白，距离构建完善的智慧水务信息化标准体系还存在较大差距。

3.3 标准化工作的重点方向

智慧水务覆盖了供水、排水及相关行业，涉及给水处理与输配、污水收集与净化、排水系统运行与管理等专业领域，面向基础设施建设、基本民生保障、海绵城市建设、黑臭水体整治等重点工作，具有很强的专业化特点，也是当前社会的关注热点，对智慧水务的辅助决策支撑需求十分迫切。从智慧水务的系统构成可以看出，四个层级分别涉及海量数据采集、传输、存储、分析与决策，用户包含企业、公众、专业技术机构、政府部门等，在不同层级需要进行数据交互与加工，且不同用户对功能、展现方式、安全保密等方面的需求差异很大，因此加强智慧水务系统的标准化研究工作、规范系统的建设和运行是一个非常重要和迫切的问题。

智慧水务的信息化标准体系应结构完整、内容全面、层次合理，为各地建设智慧水务平台提供技术支撑和科学引领。为加强智慧水务系统开发建设的合规性、通用性、先进性、适用性，可采用“共性与特性相结合”的思路，既充分考虑信息化的通用要求，也要体现行业技术发展需求，对信息化过程中涉水领域的特定要求进行规范。

当前，开展智慧水务标准化工作，应主要聚焦在以下几个方面：

（1）提升基础数据质量

在整合平台数据源的过程中可以发现，涉水业务的数据来源较多，包括人工录入、数采仪在线采集、数据库抽取、网络爬虫等，不同来源数据的采集规则和习惯不同导致表达形式各异，数据的整体融合度较差，长期运行积累了大量异构数据的整体价值难以体现。因此首先要解决源头的基础数据质量问题，通过制定智慧水务感知层的标准实现数据规范采集与有效整合。同时为了保证数据采集之后的传输质量，确保数据不失真，还需要制定传输层的行业标准，基于水质、水压在线监测装置等数据采集设备、传输网络及辅助设备等软硬件设备设施运行保障技术，提出通讯协议、网络架构、设备技术参数和性能要求、软件功能等方面要求，建立智慧水务系统网络运行环境、硬件环境和软件环境的通用技术规范，提高设备配置、数据采集和传输的规范性。

（2）强化信息安全防护

基于水务行业系统安全防护与敏感信息加密技术，提出系统的安全等级防护要求、物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据备份与恢复以及管理要求，提高智慧水务系统的安全性。

（3）提高数据共享效率

基于基础信息数据获取、入库、数据库建设与维护等各环节的技术要求，为实现数据获取、入库检查、数据库建设与维护的各个环节的全面质量控制提供技术规范；根据不同平台信息交互机制与共享模式，进一步拓展数据来源，提高智慧水务内部、与外部其他智慧平台之间跨平台数据交换的规范性、安全性和广泛性。

（4）探索大数据应用模式

提高水务数据智慧化利用程度，开展大数据的存储管理、数据处理与输出、数据分析与监管对策响应方式等应用研究，提出利用大数据实现预警预报、辅助决策的技术路径。

图3 智慧水务信息化标准体系

3.4 标准体系构想

标准体系是一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体，构建标准体系是运用系统论指导标准化工作的一种方法。为了避免各项标准出现时序错位、要求不一致等问题，首先应构建智慧水务信息化标准体系框架，以引领后续各项标准规范的编制实施。基于课题开展的相关研究，初步构建了智慧水务信息化标准体系，共分为6 大类31 项标准，见图3。其中，总体基础标准和信息安全标准两类主要对智慧水务信息化涉及的基础性、安全性要求进行了规定，其余四类按照智慧水务的四个层级进行组织，便于实施中准确参照执行。

4 结语

随着现代信息技术的飞速发展，智慧水务的发展也将成为我国建设网络化、智能化、服务化、协同化的“互联网+”产业生态体系、形成“互联网+”新经济形态的重要驱动力量。为了更充分发挥智慧水务的统领作用，应积极推进各地智慧水务平台标准化建设，面向政府、企业、公众的全方位需求，尽快建成“一张网、一朵云、一张图”的智慧水务系统，实现功能与业务兼备、智能与安全并重。