基于智慧水务建设现状和发展方向探析

文／常永标 肃州区城市供排水服务中心 甘肃酒泉 735000

引言：

随着大数据、AI 以及物联网等新兴技术在供水、供电以及交通等方面的广泛运用，使得智慧城市的发展速度也越来越快。而水务管理工作是建立节水型社会的重要基础，相关管理单位要实现对水资源的合理使用与开发，就需要合理采用数据采集和传输、后台分析和处理以及在线监控等技术，来对一些突发情况进行全天候感知，对其中的信息数据进行全面分析，并制定相应的处理办法，进而实现智慧水务的建设目标。

1.项目概况

1.1 工程范围

本项目的服务范围是位于酒泉市肃州区的中心城区，其智慧水务系统的建设范围是供排水公司运行维护的智慧给水系统平台。

1.2 工程内容

该项目是酒泉市智慧水务建设项目，其建设内容主要分别是供水智能化建设工程、供水管网的改造工程、供水管网的分区计量工程、供水管网的压力调控工程。

2.智慧水务概述

智慧水务就是将云计算、物联网以及大数据等新兴信息技术充分运用起来，对水信息资源进行深入发掘，并使其得到广泛运用，使水信息得到有效共享，达到对其进行智能化管理的目的，从而对水资源的管理效率进行全方位提高。智慧水务强调在供水、给水以及排水等方面植入和连接传感器，并借助互联网将各种资源进行集成。智慧水务涉及水资源、水环境以及给排水等多个领域，能够通过采集、传输以及处理等，对各项信息进行智能化识别、定位以及管理，从而使感知更加全面化，决策更加科学化，服务更加主动化，管理更加高效化，反应更加及时化。

3.智慧水务建设的必要性

在网络强国和数字中国等国家重大战略背景下，智慧水务在智慧城市的快速发展过程中发挥着举足轻重的作用。作为生态环境保护中的基础构成部分，智慧水务是推动我国新型智慧城市持续发展的关键。以建设智慧水务为重点，推动智慧城市在水务行业中的应用，是国家多项战略实施的重要体现。通过建设智慧水务，能够使运营管理效果得到有效提升，是实现数字化水务管理的必然选择。

以智慧水务平台为基础，能够使水务业务的全流程管理更加标准化、精细化。其能够通过对多项新兴技术的应用，加强对水务业务的智能化治理，从而在减少管理人员的基础上提升管理工作的效率，节约能源消耗，使相关决策更加科学化。

构建智慧水务，是实现水务业务从传统的经验型管理模式到数字化的智能治理的必然选择。在政府服务中，智慧水务占据重要作用，能够提升其服务效能，实现服务型政府的有效构建，从而使人民群众在办事时更加高效、便捷，这也是深化改革的重要方向。因此，相关管理单位应提升自身的行政服务能力，构建完善的服务管理体系，并逐步转变为高效服务型政府。

4.智慧水务建设内容

4.1 水务大数据中心

（1）水务数据资源目录。要实现水务业务的信息共享，建立水务数据资源的目录是重要途径。在设置各级数据源时，基础维数类别系统的内容应该维持在相同的水平上。并在此基础上，在水务数据中心中构建统一化的目录服务体系，从而有效解决其中所涵盖的各个方面的信息资源的编目、发布问题。根据水务信息的具体特征，可以将这个目录分为三大类，分别是基础数据、监测数据以及业务数据。

（2）数据处理。根据水务业务的具体要求，对数据进行深层次的处理。

（3）建设数据的标准化系统。以“一数一源”为建设原则，从数据的整体架构和数据的处理、存储和共享等方面，提出相应的技术规范。

4.2 水务专题应用

（1）合理分配该区域的水资源。基于地理信息系统，可以使水质、视频监控以及降水等监测点等进行交互表达，由水文、气象和环保等多个部门共同使用，用于诸如水质监测之类的应用，以使其与水资源进行有效协调，达到水资源配置的最优化。同时也能够简化动态评估、供水监测预警以及统计供水分析等多项工作。（2）基于科学技术的水资源安全保障主体。结合防洪工作的实际情况，以预报、预案以及预演等为主要内容，开展精细化的管理工作。其规划工作应是由静态到动态的发展过程。在预测工作方面，可以通过多模式的耦合，使预测工作由传统的经验型向科学型的转变。并利用警报及其文件的自动监测功能，完成警报工作的闭环流程。将一些自动化监测功能引入到生活饮水工程中，如水质和水位等，可以实现对早期存在工程问题进行自动化报警，从而使供水工程得到有效监控，提升对其的应急处理能力。（3）将精细化管理模式应用于水利设施管理。对信息技术进行合理利用，对项目建设涉及的招标管理、项目资料以及工资支付等文件进行电子化处理，全面实现项目管理档案的电子化。基于GIS 技术，通过对在建和规划中的项目进行叠加处理，能够实现项目全貌和规划管理的可视化，并能够对项目建设中存在的安全问题进行自动化预警。同时，可以将安全、运行以及维护方面的信息进行整合，为项目的运营管理工作奠定基础。（4）持续对水资源进行保护。重点将其运用到河长制、采砂以及水土保持等多个方面的管理中。其主要功能有建设投诉、采砂许可证管理、水土流失情况分析等功能。（5）提高国家水利建设的效率[1]。有效实施执法监督职能，制定和发布相关执法方案，及时更新相关执法数据，并对水资源工作进行管理与指导。（6）水利公共服务。建立起“项目批准与服务”“市民申诉”“智能问答”等多个综合服务平台。

4.3 应用支撑平台

（1）水资源管理工作。先创建一个集成入口，在只有一个登录和验证的情况下，用户可以根据身份验证的方式进行登录，并且可以自动显示各种功能界面。此外，按照用途和陈列的需要，将其做成一个接口，并与入口处进行组合。如水安全科学保障专题、水资源数据中心以及水资源管理专题等，其内容主要包含两个部分，分别是水资源有效治理和对水的公共服务。（2）对水务管理中存在的问题进行分析。其主要的研究方向为洪水预报模型、影像数据处理模型和水库来水及调度模型。在以上研究的基础上，利用已有的观测数据和预测数据，建立洪水预测模型，并对发生洪水过程中的重要节点进行预测。针对水库的入库预测与调度模式，应对模型技术进行合理选择，并构建水库的入库预测、水资源优化配置模式和工程调度。图像分析模型属于一种摄像机，其能够对图像信息进行高效处理，可以随时监控图像。（3）水务时空分析。构建GIS，其对地理信息具有操作、浏览以及管理的功能。（4）水务行政服务。它的内容包括门户和智慧解答两大部分。基于分权和领域划分，在角色、岗位以及层级方面存在差异的用户会呈现出不同的信息，从而实现实施针对性服务的目的。智慧解答的目标客户是一些企业的员工和公众，其能够从问题角度出发，对用户需要解决的问题进行研究，从而给用户提供明确的信息。（5）对用水流程进行模拟。在这一过程中，可以将其分为真实场景和数字孪生两种类型。Real Scene 所采用的是720°的全景式摄像机技术，能从多个角度去拍摄不同地点的景色，然后通过图像拼合等操作，形成完整的飞行器与计算机图像的全景式画面，从而实现一种虚拟的观看效果。数字孪生是一种新型信息技术，他融合了多学科领略，在物理量尺度以及概率上也有多方面融合，具有广阔的应用前景。它不仅能够使水资源信息更加可视化，还能够为实现水资源的科学化管理与决策提供依据[2]。

5.智慧水务建设现状

（1）尽管智慧水务的前期建设已有了一定的成效，但其内部建设和发展仍然不平衡。为此，本文给出了一个新的构想，也就是对当前的城市管网进行智能化改造。当前，国内城市排水系统中最大的问题就是缺乏对排水过程进行监测和感知的设备，从而不能给予市政排水系统有效的数据支撑。尽管在给水管网中已经有了一定数量的传感装置，但它们的智能化程度并不高。同时，尽管该厂站已经达到了全自动化的程度，但是它的智能化程度还需要进一步地改进。

（2）在智慧水务建设过程中，面临着人力资源不足的问题。因为智慧水务是一项系统性工程，所以所有的数据信息都来源于基层的各种工作实际。在其建设当中，工单的实施、远程监测点以及远程水表等一些主要信息源。在市政给水项目中，设备的使用情况、前端设备的完善程度以及对其进行有效的管理程度，将直接影响到项目建设的成败。目前，我国在技术研发和应用方面的人才相对匮乏，因此，相关管理单位必须加快内外部的基础构建，在内构建人才培养制度和在外构建人才引进制度，从而增强技术力量。

（3）智慧水务对内部本源的要求并不高，其是一种商业和技术的融合，并将企业的需求和经营方式以科技化的形式表现出来。目前，主要需要来源于国家和社会，而其内部建设则更多地依赖于外在力量的推动。然而，对于运用科技来对一些实际问题机械能解决，尚未发展出一套完善的思维系统，从而导致内在本源需要的缺乏。

6.智慧水务建设的具体措施

6.1 加强智慧水务信息规划

在智慧水务的具体建设中，相关管理单位要努力实现水务业务的全面信息化，不断完善与更新各项系统，以提升水务业务的信息化程度。然而，由于各个部门间的相关信息难以很好的整合，使得整个系统的管理变得十分困难。这就要求相关管理单位在水务管理系统中增设有关信息传递的模块，并对各个部门进行统一化的数据采集。在水务管理工作中，管理部门应针对各种现实条件，统一收集、管理以及统计分析相关水资源[3]。

6.2 构建物联网下的智慧水务系统

在应用与发展互联网的过程中，与物联网是密不可分的。物联网并不仅仅是一个“网络”，它还包括特定的工作流程和需要，它能够融合传感器、云计算以及大数据等多种新兴技术，用一种全新的方法来实现人与物的高效互动，从而可以对物和物、人和物进行远距离的监控与管理。对智慧水务的合理应用，就是利用传感器的功能优势来检测到相关信息，在对各类给水设备进行实时监控的基础上，实现对各水源的实时监控。通过这种方式，可以在水源地和给水污水设施之间建立起一种高效的联系，从而实现智慧水资源管理物联网的构建。然后，基于物联网的各项功能，构建集供水监控、污水处理、数据采集以及自动分析等于一体的智慧管理系统。对智慧水务进行有效建设和运行，能够集GIS 定位、资料处理、自动化服务和管理以及影像监视等多项功能于一体。并基于物联网技术，合理分析与处理相关数据信息，然后把它和其他系统连接起来，这样就可以打破以往水务业务的局限性，实现水务资源的共享，同时还能解决各种行业中出现的单方面决策问题。

6.3 构建物联网智慧水务云平台

由于智慧水务的设备种类繁多，网络环境也较为复杂化，因此，以物联网为基础的智能水务云平台的构建将面临许多困难。在这一点上，相关管理单位可以基于云计算平台，运用智慧水务的数据采集系统，对采集到的数据信息展开理性分析，然后在当中筛选出有用的信息，并对这些信息进行科学化处理，最终使整个智慧水务的管理和服务流程得到最大限度优化。并将其分成四个层级，分别是服务、网络、平台以及感知。它的主要作用是实现对数据信息的访问和调取，然后把所收集的数据信息发布到网上[4]。相关管理单位的工作人员通过对数据应用程序的共享，就可以对各种智慧水务建设所需的设备进行远程控制，并对其中的数据信息进行传输、存储以及处理。随后，将这些复杂的数据信息进行传输并保存下来，再根据所需进行分析，从中挑选出一些有利用价值的数据和信息，可以在适当的时候将其中的数据信息传送到相应的终端设备。此外，利用跨平台的信息管理功能，还可以将数据信息呈现给多个管理部门，并能发出多层级的预警，从而达到抗旱、防汛的目的，并全天候监控降水量和水位情况。同时，可以建设“云端”，加强防洪抗旱和水资源管理，以达到对水环境进行科学开发和保护的目的。基于这一点，相关管理部门可以将各种水利和水务业务的信息资源进行有效整合，从而打破过去的“孤岛”现象，使得各个管理部门之间可以进行高效的交流与合作，减少工作的重复性，提高工作效率。

6.4 提高数据预测的准确性

要在智慧水务的基础上，增加数据信息的精确度，首先要从数据的收集上入手，收集用水、降水以及气象等相关数据信息。并将此类数据用于对用水情况的分析中，以全面了解因不合理地使用水资源而导致的生态问题，并据此提出一些有效的应对措施。同时，可以通过智慧系统中的模型和算法，来预测城市水灾，并让相关部门进行预警[5]。从而使相关水务管理单位能够提前做好了充足的准备工作，并对水资源进行合理利用与管理。

7.智慧水务的发展方向

在建设智慧水务的同时，要充分认识智慧水务在信息化社会中所具有的独特价值和重要意义。其是以社会大众为中心，将移动终端和互联网技术有机地结合起来，能够对某些突发的水务事件进行有效地管理，从而实现对水务结构的设置。在实际应用中，智慧水务能够提高水务各项工作的高质量开展，提高水务服务的层次。

7.1 智慧水务发展原则

在智慧水务未来的应用与发展过程中，需要对其进行系统化集成，以统一的方式进行规划和处理，以分散的方式实施，使资源得到合理化使用，从而提高资源和数据的共享程度，体现出智慧水利的作用。在具体应用中，首先，要强化智慧水务得到标准化管理，建立健全的技术规范和制度需求。其次，加强过程性管理，全面推进智慧水务一体化发展。再次，整合多种信息技术，为用户在使用时带来便利，提升用户对服务的体验感[6]。最后，保证智慧水务发展的先进性。

7.2 智慧水务的目标

首先，建立一个先进的、相互联系的信息和数字技术平台和基本环境，保证企业内部和外部各方面的相互联系足够密切。其次，建立应用程序，并使其具备较强的实用性、有效性以及灵活性。加强数据信息和流程的标准化，实现各项业务的集成和协同，从而推动水务企业的集约管理，提升企业在分析与决策方面的能力。最后，健全信息管理制度，提高信息运作与服务效率。借助信息化、数字化等技术，实现水务企业与各服务对象的点对点连接。并通过对业务对象、资源以及过程的监控，达到柔性和有效的经营管理目的，从而使智能决策能够完成由描述性、小数据、低频以及长周期到预测性、大数据、高频以及实时的转变。

7.3 智慧水务发展重点

在未来的发展过程中，智慧水务应以网络技术为基础，将分散在各个地方的传感器和智能化设备进行集成化管理。并利用云计算技术，对所有的水务数据进行全面的监控和分析，加强对数据的采集和深度挖掘，以达到智能化开发的目的，并能够在应用程序中，将各个功能模块都显示出来，从而为各项决策的制定提供依据[7]。

结语：

总之，在智慧水务建设中，其建设过程具有长期性和动态化的特点。其使用者众多，主要包括决策人员、业务人员以及企业单位等。所以，在建设过程中，相关管理单位应给予顶层设计足够的重视，使智慧水务拥有良好的顶层设计，并建立基本的平台，制定专门的建设模式，从而为各类使用者提供更具针对性的服务。同时，要在建设项目的具体实施中重视项目实施的事后评估，并对建设项目开展过程进行适时调整，以实现智慧水务的长期发展。