水是生命之源，水利工程是国家的立国之本。随着数字技术向各行各业逐步渗透，对于水务系统来说，数字化的进程也在有序的推进过程中。
四大痛点已成“智慧水务”绊脚石
水务系统数字化中存在着不少的痛点。首先，水务数字化系统顶层设计不足，标准体系不完善。智慧水务的建设涵盖规划、设计、实施、运行等多个方面。
中国市政工程中南设计研究总院有限公司、智慧城市研究院院长张磊告诉，水务管理部门和企业在顶层设计和统一规划上还存在不足。在智慧水务标准编制方面，现有的标准主要集中在监测及数据方面，标准偏科严重，且缺乏国家和行业层面的智慧水务标准。
其次，与其他传统行业一样，水务系统中仍存在着数据质量较差，数据利用不充分等数据治理方面的痛点。“虽然对数据采集日益重视，但对数据质量不够重视，没有对数据进行有效的清洗和梳理，也没有对数据能不能为智慧水务系统所用进行分析。对数据深层次挖掘、分析、应用不够。”张磊指出。
第三，应用场景比较少。就目前而言，建设的智慧水务平台大多以信息化展示为主要内容，主要是监测数据及硬件建设，缺乏实质应用，部分项目成了“表面文章”和“面子工程”，不能满足水务企业提高效率、节能降耗的需求。
第四，智慧水务泛化，平台建设不系统。在智慧水务系统建设中出现很多“泛化智慧水务”的现象，大多是建设一些管理类信息化系统就宣传建设了“智慧水务平台”，没有真正理解“智慧水务”的内涵，对智慧水务的整体性、系统性把握不足。
智慧水务云平台，统一纳管
水务行业数字化存在诸多行业特性问题的同时，也有着几乎所有传统行业的“同病”——如何将行业专业知识与数字技术深度融合。张磊告诉，数字化业务的战略选择应该回归到企业最擅长的行业和专业，并且要以核心的专业技术为基础，把专业技术与IT技术深度融合，否则数字化业务将很难突破，也很难取得成效。
考虑到公司最核心、最有竞争力的专业是水务环保，中国市政中南院优先选择技术积淀最为深厚的水务环保领域，开发出智慧水务数字化产品。
“平台建设前，进行了充分的调研，形成了平台可行性研究报告。建设中遵循以项目带动研发的原则，通过打造智慧水务行业标杆，不断迭代完善平台功能。”张磊如是说。
通过中国市政中南院研发的中信智慧水务云平台，城市水务系统可构建由智慧供水厂、智慧供水管网系统、智慧污水厂、智慧排水管网系统四部分组成的智慧水务系统，张磊告诉，该平台主要有四大创新。
首先，该平台提出了CIM-Water概念，构建了基于多元信息融合的水务数字孪生平台；
其次，平台打造了基于多模态的水务数字化管理助手；
再次，平台利用大数据+人工智能算法，研发了节能降耗的水处理智能化控制系统；
最后，该平台通过模拟仿真+优化算法，开发了多目标的水务智慧化决策系统。
除此之外，智慧水务云平台还建立了“前馈+模型+反馈”的智能控制流程，利用智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策等方式方法，实现平台的流畅运行。
智能控制方法能够克服污水处理控制过程中存在的时变性和随机性，逐渐被应用于污水处理过程中。了解到，当前较为流行的智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制、神经网络控制和基于数据驱动模型的模型预测控制等方法。
“神经网络控制的出现解决了不能自适应工况变化的难题，成为了复杂动态工业系统建模与控制不可或缺的工具之一。”张磊表示，“神经网络技术在控制中主要实现复杂非线性系统建模、控制、优化计算或进行推理和故障诊断等，神经网络控制系统可以基于以上一种功能或者多种功能组合实现。”
年省2亿，减碳26万吨
张磊告诉，目前，中信智慧水务云平台已经应用在全国70多个项目，为水务企业节省了10%-20%的运营成本，每年合计节省费用2亿元以上，碳排放减少约26万吨。中国市政中南院希望持续推动水务系统数据资源化、管理数字化、控制智能化、决策智慧化，实现水资源的高效管理和利用，达成经济效益和社会、生态效益的双丰收。
中信智慧水务云平台在在武汉市江夏污水厂、武汉市江夏区“清水入江”一体化项目、武汉市金口水厂等典型工程项目上得以深入应用，提高了水务企业管理效率及管理水平，为水务企业节能降耗。
以武汉市江夏污水厂为例，据统计，在已经上线运行四年多的时间里，武汉江夏污水处理厂节约运行成本10%—15%。通过增强水务企业的数字化管理能力，提升其数据资源化、控制智能化和决策智慧化水平，做到绿色、低碳、安全、稳定运行。
在武汉金口水厂的应用中，基于智慧水务云平台，武汉金口水厂打造了智慧管控平台，建设了武汉水务集团首座智慧水厂。该水厂总规模50万m³/d，服务范围覆盖100万居民。
武汉金口水厂通过智慧水务云平台，利用BIM技术打造真实物理水厂的数字孪生模型，高度复现水厂内的构筑物、生产设备设施、管路系统等，再通过统一的大数据中心，接入所有的静态数据和实时动态数据。在此基础上对制水关键工艺环节进行智能控制，实现了水厂的数字化、智能化、低碳化。
据测算，金口水厂完成改造后，通过优化运行模式，大幅降低了设备能耗。按照目前日供水量50万吨计算，改造后的金口水厂每年可节电约200万度，约减少1600吨碳排放量。
（本文首发于，作者｜张申宇，编辑丨张帅）
