1-田永英-智慧水務發展思考與實踐.pdf

《1-田永英-智慧水務發展思考與實踐.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《1-田永英-智慧水務發展思考與實踐.pdf（39頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心城市建設與更新處2023年3月住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心城市建設與更新處2023年3月智慧水務發展思考與實踐政策要求與現實需求一發展現狀二地方實踐三未來發展思考四智慧水務發展的政策要求與現實需求第一部分一智慧水務發展的政策要求與現實需求建設數字中國是數字時代推進中國式現代化的重要引擎，是構筑國家競爭新優勢的有力支撐。加快數字中國建設，對全面建設社會主義現代化國家、全面推進中華民族偉大復興具有重要意義和深遠影響。要夯實數字中國建設基礎。一是打通數字基礎設施大動脈。整體提升應用基礎設施水平，加強傳統基礎設施數字化、智能化改造。2023年2月，中共中央、

2、國務院印發數字中國建設整體布局規劃。2022年10月，黨的二十大報告。堅持人民城市人民建、人民城市為人民，提高城市規劃、建設、治理水平，加快轉變超大特大城市發展方式，實施城市更新行動，加強城市基礎設施建設，打造宜居、韌性、智慧城市。實施產業基礎再造工程和重大技術裝備攻關工程，支持專精特新企業發展，推動制造業高端化、智能化、綠色化發展。推動戰略性新興產業融合集群發展，構建新一代信息技術、人工智能、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、綠色環保等一批新的增長引擎。一智慧水務發展的政策要求與現實需求（四）加快新型城市基礎設施建設，推進城市智慧化轉型發展。1.推動城市基礎設施智能化建設與改造。加快推進城

3、市交通、水、能源、環衛、園林綠化等系統傳統基礎設施數字化、網絡化、智能化建設與改造，加強泛在感知、終端聯網、智能調度體系構建。在有條件的地方推進城市基礎設施智能化管理，逐步實現城市基礎設施建設數字化、監測感知網絡化、運營管理智能化，對接城市運行管理服務平臺，支撐城市運行“一網統管”。2022年7月，“十四五”全國城市基礎設施建設規劃。2022年3月，“十四五”住房和城鄉建設科技發展規劃。（四）城市基礎設施數字化網絡化智能化技術應用。2.智能化市政基礎設施建設和改造。研究基于CIM的市政基礎設施智能化管理平臺構建技術。研發城鎮供水、排水管網病害識別技術，管網運行健康評估技術及產品，黑臭水體監測評

4、估與修復治理技術，城市燃氣高效利用與節能減排關鍵技術，高效熱泵供熱技術和可再生能源供熱技術，綜合交通樞紐高效便捷換乘技術，市政基礎設施安全運行監測監管、大數據分析和模擬仿真技術。一智慧水務發展的政策要求與現實需求2020年10月，“十四五”規劃和2035遠景目標綱要。分級分類推進新型智慧城市建設，將物聯網感知設施、通信系統等納入公共基礎設施統一規劃建設，推進市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造。國家智慧城市（區、鎮）試點指標體系（試行）國家智慧城市（區、鎮）試點指標體系（試行）摘錄2012年開始，住建部組織開展開展國家智慧城市試點工作。國家智慧城市試點暫行管理辦法和國家智慧城市（區、鎮）

5、試點指標體系（試行）智慧水務建設列為智慧城市重點建設項目之一。一智慧水務發展的政策要求與現實需求水務管理是城市管理的重要組成部分智慧水務是智慧城市建設的必然要求智慧水務是充分利用物聯網、大數據、云計算及移動互聯網等新一代信息技術，深入挖掘和廣泛運用水務信息資源，包括水務信息采集、傳輸、存儲、處理和服務，全面提升水務管理的效率和效能，實現更全面的感知、更主動的服務、更整合的資源、更科學的決策、更自動的控制和更及時的應對。一智慧水務發展的政策要求與現實需求城鎮化率不斷提高城鎮化率不斷提高供排水設施規模增長供排水設施規模增長行業高質量發展要求行業高質量發展要求移動互聯網、物聯網等新一代信息技術蓬勃發

6、展移動互聯網、物聯網等新一代信息技術蓬勃發展水務管理質效提升居民服務需求提高水務管理質效提升居民服務需求提高應用場景豐富市場前景廣闊應用場景豐富市場前景廣闊“智慧水務”發展基礎堅實發展空間廣闊“智慧水務”發展基礎堅實發展空間廣闊城鎮化率城鎮化率2022年年65.2%1978年年17.9%智慧水務發展現狀第二部分二智慧水務發展現狀智慧應用、自主決策互聯互通、服務整合基礎設施建設智慧化智能化信息化第一階段是智慧化基礎設施的建設，主要包括物聯網建設、云計算中心建設等，實現數字化。第二階段是融合的智慧水務建設階段，將來源于不同領域的水務信息資源實現基礎性的互聯和互動挖掘，形成互通的水務信息服務。第三階

7、段是智慧水務的內生發展階段，實現更透徹的感知、更廣泛便捷的互聯互通、更深入的智慧化表現。第一階段-信息化階段，通過基礎設施建設，收集采集水務相關數據并數字化。第二階段-智能化階段，不同水務數據信息的互聯互通，提供智能化運行管理方案。第三階段-智慧化階段，通過不斷的迭代學習，能夠自主決策，支撐全過程管理。目前，我國智慧水務整體上正處于第一階段向第二階段邁進的過程。二智慧水務發展現狀發展目標全面感知感知方式更加便捷，速度更快速，精度更準確，范圍更全面。主動服務更及時發現問題，發出預警，告知相關人員，提出措施和方案，及時控制?？茖W決策全生命周期的決策支持，各業務之間的統籌協調，決策鏈包括信息采集、仿

8、真、診斷、預報、調度、控制等。自動控制通過集中控制的方式使得對控制體系的控制更自動。及時應對通過智慧應急體系建設，對突發事件及災害源更早發現，更快速反應，輔助科學協調處置。二智慧水務發展現狀智慧水務一般構架監測體系控制體系數據體系應用體系標準體系安全體系多場景應用二智慧水務發展現狀典型應用場景智慧水務場景領域城市供排水管網管理管網管理、管網運維、運營調度集中監控、離散控制、科學調度水環境綜合治理管控流域在線監測、水環境評估水質預警、應急指揮信息發布與管理設施運維智慧廠站廠站可靠運行廠站水質保障移動化作業運營數據挖掘分析事故風險快速應對科學化決策城市防汛應急決策汛前儲備、汛中實時監測、高效調度、

9、汛后總結評估日常管理、監測預警、災情預判指揮調度、應急搶險、行業監管智慧供水智慧排水智慧水環境區域級/城市級智慧水務集中管控指揮中心、運營大數據、運營項目履約管理、集中監控聯動指揮、資產管理城市供排水管網管理區域/城市級智慧水務集中管控智慧廠站城市防汛應急決策水環境綜合治理管控液位壓力流量流速水質電流溫度H2SCH4氨氮雨量二智慧水務發展現狀場景1：供水系統監控與調度場景2：排水管網監測場景3：排水防澇預警與調度二智慧水務發展現狀關鍵技術應用智慧水務基礎數據調查技術管線調查物聯采集水務數字孿生水務模型實時監控感知網絡多元化監控數據采集供水模型排水模型水環境模型人工智能其他管線普查管線探漏管線定

10、位4G/5G/NB-IoT/WiFi/以太網/總線深度學習知識圖譜噪聲分析圖像識別機器學習有毒有害氣體視頻監控人員定位水質水量數據標準統一接入平臺融合數據接口GIS遙感測量空間定位MR/AR/VRBIM管網水質模型漏損分析水量調配DMA管網水力模型管網水質模型SWMM模型防汛應急管網水力模型水質模型水質預警水環境模型智能加藥大數據邊緣計算區塊鏈無人機云計算二智慧水務發展現狀主要應用模式政府模式地方水務主管部門水務主管部門水資源水利城鎮水務防汛抗旱水資源管理取水證管理水質管理水利工程供水工程水利設施湖庫動態監控等防汛、山洪及水利設施風險分布河道、江河管理水資源管理/監控防汛抗旱城市供水河流湖庫管

11、理污水處理水利工程管理二智慧水務發展現狀主要應用模式企業模式首創、北控、深圳、重慶水務集團等下屬公司運營管理部門研發部門大區公司1大區公司2投資管理部門集團公司水司1水司2水廠1水廠2水資源管理業務水資源管理業務污水處理業務污水處理業務工程項目管理業務工程項目管理業務二智慧水務發展現狀產業鏈上游 感知層、傳輸層 硬件設備：檢測儀器、監測設備、探測設備、信號傳輸服務（5G、寬帶）等中游 平臺層 軟件服務+系統集成：自控系統，云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能，CIM、BIM、GIS，系統平臺等下游 應用層 運營管理：生產管理、運營維護、綜合管理服務、客服等 上游：（1）對涉水區域進行感知

12、、識別和信息采集的基礎性物理設施網絡，為后續信息處理和相應決策行為提供海量、精準的數據信息支撐；（2）保障信息傳遞，實現無縫連接、全方位覆蓋的網絡集群，連接感知數據和中游平臺。中游：承載各類智慧水務應用并推動成果轉化的軟件和平臺，包括支撐模型、系統集成和云計算中心等。下游：與涉水業務和水務管理的需求相結合，是智慧水務獲得持續發展的動力所在。據有關機構預測智慧水務市場規模將進一步擴大，2023年，中國智慧水務市場規模將達到251億元；遠期來看，智慧水務市場空間充足，可達3000億元，市場空間提升廣闊。二智慧水務發展現狀從產業布局看 上游：設備供應商企業有華旭科技、寧水集團、東海集團、南方泵業、南

13、方閥門、格蘭富等；信號傳輸服務商主要有中國移動、中國聯通和中國電信等。中游：智慧水務服務商，市場上專門從事水務系統集成與平臺開發的企業數量不多，且大多數處于起步階段，典型代表包括大禹節水、威派格、新天科技、三川智慧、山科智能、青島積成、邁拓股份、中科物聯等。下游：水務運營和管理企業有中國水務、北控水務、首創環保、碧水源、洪城環境、創業環保、興蓉環境、海峽環保、嶺南股份、海天股份等。注：資料來源于前瞻產業研究院注：資料來源于前瞻產業研究院從智慧水務產業鏈構成及產業鏈條產品技術水平來看智慧水務價值鏈主要體現在上游設備和技術供給以及中游智慧水務平臺。上游毛利波動區間較大；中游系統研發和集成的毛利率水

14、平較高，尤其是水務管理系統的毛利率始終保持在較高水平。智慧水務行業各環節毛利率智慧水務行業各環節毛利率二智慧水務發展現狀智慧水務供水當前我國供水領域智慧水務發展較成熟。信息技術和數字技術能夠與日常運行管理緊密結合，服務于水司的精細化管理。各城市建設的飲用水安全保障領域智慧水務平臺，內容覆蓋了“從源頭到龍頭”供水全過程，包括多水源調度、水廠運行管理、管網漏損控制、二次供水設施監管、綜合性管控和智慧客服等多個方面，可實現全流程信息化管理。在技術層面上，平臺能夠集成GIS、SCADA、管網水力模型等軟件系統，通過物聯設備和信息化手段，開展數據分析、監控預警和輔助決策，基本具備精準監控能力，初步實現數

15、字孿生和智能化。智慧水務排水與水環境當前，排水防澇與水環境綜合治理領域的智慧水務正處于初級階段，已基本實現數字化采集、標準化處理和信息化共享，能為城市基礎設施的協同化管理提供助力，但在智慧化控制和決策方面還需要進一步突破。在技術層面上，智慧水務平臺可綜合應用GIS、BIM、水動力和水質模型、移動終端等軟硬件，協助管理部門提升管理水平和服務效能，并已在數據采集和傳輸、設施控制、數字化管理和智能運營方面形成了一些先進性經驗。二智慧水務發展現狀發展難點、痛點1頂層設計不健全合理的統籌規劃與科學的頂層設計是智慧水務建設和應用的前提。城鎮水務行業數字化轉型和智慧化建設出現不確定性和搖擺性的根本原因，大多

16、數情況是缺少基于智慧化建設的總體規劃，缺少效果論證及具體落地措施，缺乏規劃整體性。2標準規范不完善近年來國家頒布了一些相關標準規范，如城鎮供水泵站一體化綜合調控系統城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范，但智慧水務相關標準還較分散或有缺失，缺乏從目標到管理到技術的體系化標準，導致智慧水務系統開放度低、兼容性差、普適性不足。3數據底數不清，數據資源挖掘不充分數據底數不清是制約智慧水務發展的重要因素之一。數據基礎薄弱、儀表配置不足、自動化程度不高，而智慧水務更偏重實時監測“感知”數據，導致目前數據資源未充分挖掘，或者僅簡單進行數據收集整理，未實現定向、精準、智能化的決策。4系統間存在數據孤島，難以

17、融合分析利用智慧水務數據來源包括地理信息系統、在線監測系統、人工錄入獲取等，數據采集的規則與表達各異，信息繁雜無章，數據整體融合度較差，導致水務資源整合難度大，難以實現大規?；ネɑヂ?，制約智慧水務升級與發展。5運營管理水平不高，復合型人才不足目前城市水務企業建立的信息化管理部門還較少，信息化和運行維護水平不高，無法統一指導信息化建設、貫徹數據標準等規范性文件，無法利用技術支撐水務企業的各信息系統正常穩定運行。行業缺乏復合型人才，兼具水務管理和智能技術專業能力的人才嚴重不足，智慧水務行業的人才驅動力薄弱。6智慧水務建設持續性不足數字化、智慧化建設是一個長周期的過程，但實際上很多項目建完后由于缺少

18、后續維護和持續使用，未進行優化和迭代，從而導致平臺或者系統閑置或者無法真正發揮長效作用。智慧水務的地方實踐第三部分三地方實踐 中心從2021年起，每年面向各地開展智慧水務案例征集遴選工作。2021年和2022年共征集智慧水務案例202項，遴選出典型案例39項，涉及飲用水安全保障、排水防澇與水環境綜合治理、供排水一體化管理等領域，為各地智慧水務建設發展提供參考和經驗借鑒。華東、華南地區智慧水務整體普及程度較高，東北及西北地區相對滯后。智慧水務案例征集地區分布智慧水務案例征集地區分布各省份案例申報情況各省份案例申報情況三地方實踐 華南與華東地區不僅案例申報多，而且案例質量較好，整體上智慧水務建設水

19、平較高。申報單位主要為水務企業、裝備科技企業、市政工程設計單位，其中水務企業有91家、裝備科技企業59家、市政工程設計單位13家、其他單位（大學、監管單位等）8家。智慧水務建設需要一個完整的產業鏈支撐，包括硬件設備供應、軟件服務供給、成套工藝集成、智能運營管理等。目前水務企業和裝備科技企業已經深度參與到智慧水務建設中。傳統水務企業累積的行業經驗疊加裝備科技企業的資本和技術支撐才能更好地發揮綜合效益。各省份案例入選情況各省份案例入選情況案例申報單位類型案例申報單位類型三地方實踐根據行業特點，分為飲用水安全保障、排水防澇與水環境綜合治理、供排水一體化管理3大領域。飲用水安全保障類典型案例覆蓋從水源

20、、水廠、供水管網、二次供水、線上客服等全過程。排水防澇與水環境綜合治理類典型案例主要圍繞流域水環境治理、污水廠智能管控、廠網一體化管控開展智慧水務建設。供排水一體化管理類典型案例主要將供排水的監管、運營、數據分析等多方面業務集成在一個平臺進行統一管理，打通了供、排水設施和數據間的壁壘，是未來重要的發展方向。申報案例與入選案例個數對比申報案例與入選案例個數對比三地方實踐案例1：福州供水管網實時在線模型系統 項目概況位于福州市包括全福州7座規模5萬噸/日以上水廠，日供水能力165萬噸/日，日供水量120萬噸/日；擬合DN100以上市政管道1779公里；供水服務用戶節點10+萬個（小區用戶擬合至監控

21、總表）；輻射供水服務面積210平方公里，供水服務人口280萬人。三地方實踐案例1：福州供水管網實時在線模型系統 總體技術方案以系統數據庫和水力模型計算引擎的為基礎；采用C/S、B/S和M/S的混合架構；實現與其它信息化系統數據對接；最終建立數據管理、模型計算、系統功能、在線應用四大模塊。三地方實踐案例1：福州供水管網實時在線模型系統 效益分析投資情況：本項目軟件部分投入經費390萬元。環境效益：通過模型的水質管理，保障供水水質安全，提升用戶滿意度，實現高品質飲用水的目標。通過模型的機理分析實現科學調度降耗節能、為實現“雙碳”目標添磚加瓦。效益分析經濟效益:通過壓力分析發現管網異常并排查處置，每

22、年節省電耗188萬千瓦時，年節約成本100萬元。輔助網管查漏治漏降降漏。管理效益:通過耦合業務模型、生產運行等數據，生成全面系統的運營方案，降低生產調度難度，極大的降低了管理成本。三地方實踐案例1：福州供水管網實時在線模型系統 項目特色典型性：實時在線模型實時在線模型的應用降低了系統的運行成本且操作簡單，為其推廣應用奠定堅實基礎。創新性：將大型供水管網的數字孿生體應用于生產運營。技術亮點：實現了離線模型和在線模型的統一，數字模型和機理模型的結合；實現管網水質風險度的實時評估，爆管實時警告和漏點實時分析功能；系統對接了閥門狀態，提高系統的可信度，同時利用模型的實時誤差分析可規范基層管網操作管理。

23、三地方實踐案例2：常州市排水源頭管理系統 建設目標構建構建“監管一張圖監管一張圖”，實現綜合管控。實現綜合管控。從系統孤島向系統全面集成、從業務需求支撐向系統綜合管控層面的轉變，實現基于GIS的常州市排水許可及源頭監督管理“一張圖”的數字化管理模式。構建監管數據中心，構建監管數據中心，實現水務數據一體化。實現水務數據一體化。將“廠站網戶”基礎數據、監測數據等采集、錄入、集成、分析、應用于一體，實現從數據零星分散向大數據資源集中。實現實現1313項業務全部線上精細化管理。項業務全部線上精細化管理。實現業務全面上線，滿足排水戶接管審批、許可執法、源頭巡檢、收費管理等工作流程的全過程信息化流轉，并實

24、現跨系統的流程銜接和數據互通，助力常州市排水管理處監管模式的數字化轉型，推進智慧水務的高標準建設。實現源頭溯源分析，及時應對突發事件。實現源頭溯源分析，及時應對突發事件。通過關鍵監控點污染事件的自動監控，對排水系統內接管企業的水質、水量進行溯源分析并報警。三地方實踐案例2：常州市排水源頭管理系統本項目以污水系統（源、網、廠）全過程信息采集為基礎，以數據管理和服務為抓手，以問題診斷、績效評價等算法為核心，實現對排水戶的源頭監管、接管審批、排水許可、污水處理費征收、污水廠監管?！皹I務整合、互聯互通、數據活力、智能管控”總體技術方案三地方實踐案例2：常州市排水源頭管理系統 效益分析投資情況投資情況：

25、本項目投入經費145.92萬元。環境效益環境效益：通過排水戶的日常監督，促使排水企業合法排污，從而減少污染排放負荷，明顯改善城市水環境質量。經濟效益經濟效益：本項目經濟效益顯著。通過在線監測及源頭溯源分析及時排查問題，減少環境事故及其帶來的經濟損失，也保證了排水管網以及污水處理設施的安全穩定運行，減少設施頻繁更換或改造帶來的巨額投資；實現監管業務全面線上辦理，發揮數據資源優勢，管理效益提升，提高常州市排水管理處日常監管的工作效率，降低人工成本；實現智慧化全過程監管，提高排水系統運行效能，保障污水廠穩定達標運行，減少運行成本。管理效益管理效益：通過建立智能化的排水戶全過程監管體系，打造業務標準化

26、創新管理模式，提升行業內源頭監管標準水平，引領行業源頭監管、污水廠監管、綜合管控的智慧化先鋒，推動行業監管事業、綜合管控事業發展，產生管理效益。智慧水務未來發展思考第四部分四智慧水務未來發展思考中國城鎮供水排水協會城鎮水務2035年行業發展規劃綱要總體目標：堅持以面向行業、支撐政府、服務社會為原則，到2035年，通過新一代信息技術與水務業務的深度融合，不斷推動水務行業創新發展與升級換代，實現城鎮水務的數據資源化、控制智能化、管理精細化、決策智慧化，支撐城鎮水務行業運營更高效、管理更科學、服務更優質。8項主要指標：地理信息系統、BIM、在線監測、自動/智能控制、數字化管理、服務與信息公開、智慧化

27、決策、網路安全。5項重點任務：（1）夯實水務行業數據基礎，實現數據資源化（2）發展行業先進控制技術，實現水務設施控制智能化（3）打造智慧管理工具，實現水務管理與服務精準化（4）構建多目標水務信息系統，實現水務決策智慧化（5）建立智慧水務網絡安全體系四智慧水務未來發展思考 智慧水務標準體系構建 頂層設計標準 智慧感知設備、設施標準 數據采集、傳輸、存儲標準 數據編碼、術語標準 智能控制標準 面向供排水應用標準 系統信息安全管理、技術標準 評價標準 市政建設+智慧化建設一體化一體化設計一體化施工標準化接入系統化集成四智慧水務未來發展思考 供排水一體化管控 通過整合、優化供水、排水、污水處理等方面的

28、人力、管理、技術資源，發揮協同管理效應，顯著提升水務管理效率。近年來，多個地區水務公司陸續開展供排水一體化工作，在供排水一體化發展日益加快的背景下，發展供排污水一體化智慧管控系統是智慧水務行業發展的重要趨勢。四智慧水務未來發展思考 人工智能技術應用 水務場景監管對象數量多且分布廣泛，通過人工方式巡視，時間長，覆蓋范圍小、人員投入多，工作量大，投入成本高。隨著我國智慧水務進入一體化信息調度階段，對視頻+人工智能的需求急增。目前，人工智能技術在我國水務行業的應用尚處于初級階段，未來智慧水務必然是集感知-診斷-決策-控制為一體的智能體系。復合型人才培養體系 據調查，自動化、計算機和給排水專業畢業生是

29、水務企業的首選目標，而智慧水務相關設施的基層維護人員和技術開發人員還存在較大的人才缺口。目前高校和科研院所開始由傳統給排水人才培養向著智慧化交叉化方向轉換，但轉換速度相比行業發展仍然較慢。需要建立校企合作機制，探索產教融合模式，不斷完善交叉型復合型智慧水務人才培養體系。四智慧水務未來發展思考 智慧水務融合于智慧城市發展體系 智慧水務是智慧城市的重要組成部分，智慧水務通過提高城市供水、排水、污水處理系統的智慧化水平，有力推動城市生態文明建設，促進智慧城市進一步升級發展，智慧水務將逐步融合于智慧城市發展體系，其在智慧城市建設中的重要性將逐步提升。信息化智能化智慧化信息化智能化智慧化謝謝，敬請批評指正！