摘要：智慧水務(wù)的建設(shè)在供水行業(yè)廣泛開展，大數(shù)據(jù)信息時代的到來，也給水務(wù)行業(yè)帶來了新的機遇。建設(shè)智慧水務(wù)的路徑和方式有很多種，站在不同的角度看待的方式也各不相同。本文從城市供水?dāng)?shù)據(jù)來源說起，引入智慧水務(wù)中數(shù)據(jù)的“四維二態(tài)”特性，提出管網(wǎng)運行動態(tài)數(shù)據(jù)是智慧水務(wù)建設(shè)的基礎(chǔ)和入口，管網(wǎng)運行動態(tài)數(shù)據(jù)的保障是建設(shè)智慧水務(wù)的關(guān)鍵因素之一。
關(guān)鍵詞：智慧水務(wù) 供水 多維動態(tài)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)保障
隨著全球云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)快速發(fā)展和深入應(yīng)用，城市信息化發(fā)展正醞釀著重大變革和新的突破，以對象、過程數(shù)字化為主要特征的數(shù)字化城市向智慧化城市發(fā)展已成為時代趨勢[1]。水資源是城市發(fā)展的基本條件，水環(huán)境和水安全對于城市的可持續(xù)發(fā)展和人們的生活質(zhì)量提高具有重要意義，智慧水務(wù)的建設(shè)成為了智慧城市建設(shè)的必然延伸。
2016年水務(wù)行業(yè)熱門話題中，“智慧水務(wù)”、“水十條”、“漏損控制”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“大數(shù)據(jù)”、“PPP”等成為熱詞，受到人們的廣泛關(guān)注。在信息化浪潮與數(shù)據(jù)科學(xué)崛起的共同推動下，智慧水務(wù)已成為未來水務(wù)行業(yè)發(fā)展的新理念和新實踐。作為智慧水務(wù)建設(shè)的基礎(chǔ)和入口便是數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為中心的研究方法與技術(shù)理念在供水管網(wǎng)、排水系統(tǒng)、污水處理、水廠自動化等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用與認可，以信息技術(shù)為支撐的數(shù)據(jù)分析與研究方法正深刻地改變著傳統(tǒng)科學(xué)探索的工作方式，數(shù)據(jù)的保障成為智慧水務(wù)建設(shè)中極為重要的組成部分。
1、城市供水?dāng)?shù)據(jù)
城市供水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，供水企業(yè)也通過各類不同的設(shè)備，在從水源地原水輸送到水龍頭用戶消費過程上，積累了各式各樣不同類型的數(shù)據(jù)。在目前國內(nèi)談到智慧水務(wù)建設(shè)時，不同的設(shè)備供應(yīng)廠商，出于對各自產(chǎn)品的促進應(yīng)用，從各自的設(shè)備及數(shù)據(jù)角度，提出了對智慧水務(wù)的不同理解和看法，可謂百家爭鳴，各引一端，崇其所善。
1.1 數(shù)據(jù)來源及方式
不同的設(shè)備廠商提供了不同類型和維度的數(shù)據(jù)，從原水輸送過程中輸水管道廠商、輸水水泵廠商，到供水水廠自動化設(shè)備廠商、水泵廠商，到供水管網(wǎng)輸配過程中管道廠商、閥門廠商、監(jiān)控設(shè)備廠商、二次供水設(shè)備廠商、GIS軟件服務(wù)商、調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)商、營業(yè)收費軟件服務(wù)商，到最終用戶消費的水表廠商等等，都產(chǎn)生了各自規(guī)格不一的數(shù)據(jù)。
從智慧水務(wù)的架構(gòu)上看，在感知層面，主要包含了流量計、壓力計、水質(zhì)分析儀、水表等;從傳輸層面，主要通過GPRS、Modbus485、Zigbee、Lora、NB-IoT等方式;從存儲應(yīng)用層面來看，主要為現(xiàn)有的營收系統(tǒng)、客服系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、水質(zhì)管理系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、表務(wù)計量管理系統(tǒng)、維修巡查系統(tǒng)等，種類繁多。
1.2 數(shù)據(jù)的“維”
隨著供水企業(yè)需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，水務(wù)管理的思路不斷創(chuàng)新，自動化和信息化技術(shù)在水務(wù)企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)和管理中的應(yīng)用也越來越深入和廣泛，為我國水務(wù)企業(yè)信息化的進一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)�？傮w上來看，我國水務(wù)企業(yè)信息化的發(fā)展主要分為自動化、數(shù)字化、信息化和智慧化四個階段。目前，一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善、管理水平較好的水務(wù)企業(yè),信息化建設(shè)已經(jīng)開始從信息化水務(wù)階段向智慧化水務(wù)階段邁進。
目前“智慧水務(wù)”的概念，彰顯了鮮明的互聯(lián)網(wǎng)時代特征，并非常清晰地向我們展示著充滿物聯(lián)網(wǎng)特征的未來發(fā)展趨勢，如何客觀地看待未來智慧水務(wù)發(fā)展的方向，也是我們值得關(guān)注的問題。通過在應(yīng)用和實踐中重新認識數(shù)據(jù)，也就對智慧供水的建設(shè)發(fā)展階段進行了新的定義。
“一維”的數(shù)據(jù)，是我們傳統(tǒng)上的數(shù)據(jù)理念，數(shù)據(jù)類型單一，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)離散。譬如傳統(tǒng)計量器具測量的單一讀數(shù)，只能定義數(shù)值大小，主要還是通過紙質(zhì)抄讀等方式來進行記錄。
“二維”的數(shù)據(jù)，則主要是在傳統(tǒng)數(shù)值基礎(chǔ)上增加了“時間軸”的同步。隨著互聯(lián)網(wǎng)浪潮席卷而來，個人計算機的普及和應(yīng)用推廣，供水行業(yè)也進行了隨之而來的互聯(lián)網(wǎng)化、數(shù)字化，同時也開始打造出各個獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這個時期數(shù)據(jù)變化最顯著的特征便是有了連續(xù)“時間軸”維度的記錄，通過將時間軸與數(shù)據(jù)緊密相連，便形成了不同的分析結(jié)果以及各自的事件。而隨之帶來的隱患便是今天在智慧水務(wù)建設(shè)過程中，經(jīng)常提及的“數(shù)據(jù)孤島”問題。
“三維”的數(shù)據(jù)，則是由“數(shù)值+時間軸+空間坐標(biāo)”等多維度的融合。隨著大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的成熟發(fā)展，將傳統(tǒng)的數(shù)值大小、時間軸等維度的數(shù)據(jù)矢量化并與地理信息的空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，進行多維度的數(shù)據(jù)解讀和分析，從而更直觀有效的與供水企業(yè)各部門的業(yè)務(wù)相結(jié)合，對供水企業(yè)的日常工作也起到了極大的促進作用。通過現(xiàn)有的PC端系統(tǒng)和手機APP相結(jié)合的方式，讓相關(guān)職能部門的人員應(yīng)用數(shù)據(jù)更便捷，數(shù)據(jù)的及時性、有效性也得到了更好的保障。而這個階段和維度的數(shù)據(jù)，才僅僅是走向智慧水務(wù)的起步階段，只有提供“三維”以上數(shù)據(jù)，才是智慧水務(wù)建設(shè)需要的數(shù)據(jù)。
“四維”的數(shù)據(jù)，則是通過“三維”數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，得到的新形態(tài)的數(shù)據(jù)，它是能夠提供預(yù)測未來達到智慧階段的“新數(shù)據(jù)”。隨著人工智能(AI)的快速發(fā)展，也給我們?nèi)祟愇磥淼陌l(fā)展提供了無盡想象力。從人類歷次技術(shù)革命的發(fā)展歷程來看，無論是第一次的蒸汽機革命、第二次的電力革命還是第三次的信息革命，無不推動著既有產(chǎn)業(yè)的全面升級�？梢灶A(yù)見人工智能將會逐步滲透到社會的各個產(chǎn)業(yè)，從而實現(xiàn)“從局部到整體，我們實現(xiàn)智能化社會;從整體到局部，我們實現(xiàn)社會的精細化”的奇妙場景。而未來的供水企業(yè)管理也將更加智能化，通過數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)產(chǎn)生新的“智能”的數(shù)據(jù)，能夠預(yù)測未來的數(shù)據(jù)，從而為企業(yè)提供預(yù)案輔助決策，達到真正的“智慧水務(wù)”。
1.3 數(shù)據(jù)的“二態(tài)”
智慧水務(wù)是一個與“移動互聯(lián)網(wǎng)”、“互聯(lián)網(wǎng)+”“ 人工智能(AI)”相媲美的大風(fēng)口，信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)正深刻地改變著傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)的運營模式，而智慧水務(wù)的形成必須要有大數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練素材。
大數(shù)據(jù)之所以“大”，主要是因為它的來源比較雜，體量比較大。而大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵不在“大”，而在“精”。通過運用云計算平臺的分布式架構(gòu)、彈性計算服務(wù)ECS和數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的超融合對數(shù)據(jù)進行抽取，形成數(shù)據(jù)的模塊化分組，從而將供水領(lǐng)域“大雜燴”的數(shù)據(jù)進行分類打通，形成有價值的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，是大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。每種數(shù)據(jù)都有它的生命周期，應(yīng)分級歸檔;每類數(shù)據(jù)其性能、可用性和安全級別也不同，安全保障措施需求也不一樣。
在供水領(lǐng)域，根據(jù)其“形態(tài)”方式的不同，可以分為“靜態(tài)數(shù)據(jù)”和“動態(tài)數(shù)據(jù)”兩種。常規(guī)上來講，“靜態(tài)數(shù)據(jù)”主要包括用戶信息、用戶地址、設(shè)備信息、地理位置信息等，這些都是屬于敏感信息，需要進行非常嚴格的保密措施，其建立、修改等操作也都需要嚴格的規(guī)范，通過工單流程管理等手段來進行申請及審批才能進行操作;而“動態(tài)數(shù)據(jù)”則主要為供水系統(tǒng)運營的數(shù)據(jù)，包括水廠生產(chǎn)、管網(wǎng)運行等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其主要分為兩大類：實時數(shù)據(jù)和模擬實時數(shù)據(jù)。其中，實時數(shù)據(jù)是指需要進行實時采集、實時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，需要進行實時雙向通信監(jiān)控，前期投資大運行成本也較高;而模擬實時數(shù)據(jù)則較多的采用實時采集、定時發(fā)送的方式，其無需實時雙向通信監(jiān)控，前期投資低運行成本也較低，具有物聯(lián)網(wǎng)特征，可以大規(guī)模的布置，有利于推廣和應(yīng)用。
2智慧水務(wù)建設(shè)入口的認識
智慧水務(wù)成為行業(yè)內(nèi)熱門的話題，而作為智慧水務(wù)的使用者們(供水企業(yè)、政府相關(guān)部門)，他們建設(shè)智慧水務(wù)的目的主要還是安全供水、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、提高管理、節(jié)能減漏、效益提升等。其中“安全供水”是最大的社會效益體現(xiàn)，“增收水費、節(jié)能減漏”是經(jīng)濟效益的最大化。
《水污染防治行動計劃》即“水十條”對供水企業(yè)就一項考核指標(biāo)要求：管網(wǎng)漏損率。要求到2017年，全國公共供水管網(wǎng)漏損率控制在12%以內(nèi);到2020年，控制在10%以內(nèi)。通過結(jié)合智慧水務(wù)的建設(shè)，進行科學(xué)管理，能更加有效的達成這一目標(biāo)。
通過數(shù)據(jù)看目標(biāo)，如下表1所示，列舉兩個省會級水司的現(xiàn)狀，即可看清智慧水務(wù)建設(shè)入口的一項本質(zhì)：把供水企業(yè)大用戶表具的計量數(shù)據(jù)保障好，供水企業(yè)的收入就能有保障，智慧水務(wù)建設(shè)的數(shù)據(jù)也有了很大的保障。
表1某省會水司供水現(xiàn)狀數(shù)據(jù)
小結(jié)：
管網(wǎng)運行動態(tài)數(shù)據(jù)(流量，壓力，水質(zhì))的質(zhì)量保障是實現(xiàn)供水安全、增收水費、節(jié)能減漏的基礎(chǔ)，是智慧水務(wù)建設(shè)的入口。智慧水務(wù)建設(shè)實踐數(shù)據(jù)先行，數(shù)據(jù)成為了生產(chǎn)資料，計算帶來生產(chǎn)力。在大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展運行下，數(shù)據(jù)的保障是建設(shè)智慧水務(wù)建設(shè)不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。
基于“增收減漏”為目的，“四維二態(tài)”為指導(dǎo)思想，通過應(yīng)用ThinkWater®智慧水務(wù)系統(tǒng)，深圳拓安信計控儀表有限公司正在為供水企業(yè)的智慧水務(wù)建設(shè)全力保駕護航。
參考文獻：
[1] 王靜遠，李超，熊璋等.以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究綜述.計算機研究與發(fā)展，2014，51(2)：239-259.
[2] 侯煜堃.等 .無收益水量管理手冊[M].上海.同濟大學(xué)出版社，2011.
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