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当我们谈论智慧水务时我们在谈什么

作者:陈豹   来源:圣端之牡   时间:2022-09-14

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引言

最近2年智慧城市概念火热,智慧水务也成为水务行业最热门的话题之一。

概念不清,意义不明,市场无序...围绕智慧水务的讨论似乎很难有统一的结论。本人进入智慧水务行业时间不长,水平不高,就智慧水务谈谈自己的看法,欢迎各位专家大牛激烈互动。

关于“水务”

水务发展史

水是生命之源,水务发展史贯穿人类文明发展全过程,根据时下比较流行的水4.0(Water 4.0)的划分方法,水务发展史基本上可以分为4个阶段:

水1.0 :始于古罗马时代,引水渠和下水道的建设

水2.0 :始于1902年,给水加氯消毒技术在比利时的给水厂投入使用

水3.0 :始于1913年的活性污泥法的发明,以及全世界的污水处理厂建设潮

水3.1 :近代给水加氯消毒副产物控制、痕量污染物处理技术的研究与应用

水4.0:水务发展新主张↓↓↓

水务一体化管理

降低城市水务系统集中度

公民节水

海绵城市

中水回用

海水淡化

“水务”的具体含义

在讨论水的管理时,“water”一词翻译成“水务”较为贴切,但在国内时下法律法规、标准规范中,并不存在“水务”一词,“水务”仍然是一个相当前卫的词汇,我们可以将其视为一些基础行业的组合。

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通常情况下,我们讲的水务一般指的是城镇供排水,概念再宽泛一点,可以涉及到城镇供排水+水环境+海绵城市。基于水务一体化管理的主张,甚至可以涵盖城市范围内的水利领域(但很难得到法律和标准支持)。

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因为国内法律法规和标准规范都是分门类分专业的,不同门类、专业性质和所需技术各不相同,水务一体化管理实际上是一种需要跨门类、跨专业的综合管理体系。

政府监管层面的“水务”和水司运营层面的“水务”有差别。

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国内水务行业发展现状

欲迎还拒的市场化

我国水务行业发展起步很晚且发育畸形,水利行业乃民生大计,始终由自己人主导。城镇排水因技术资金需求较高,早早引入市场化,在竞争中沉淀了一批高水平民企,又因PPP暴雷纷纷原形毕露,转投国企,顺便收编常年亏损的供水企业,组建水务公司,盘活资产。总体来讲,当前水务行业基本处于区域垄断、国企垄断的状态,这导致优秀公司的技术、管理经验很难扩散。

慢条斯理的一体化

水务一体化喊了接近20年,各地机构改革深浅不一,由于缺乏法规和标准支持,难度颇大。我之前有篇文章简单讨论过这个。详见:华为,中国水务一体化的新希望

我国当下水务行业存在的问题

多龙治水,权责不清

关键场景:二次供水管理权责不清、污水厂进水超标导致排放超标仍遭受处罚。

供水区域发展差别大,垄断性强

不同城市水务发展水平相差甚远,同一区域城乡水务服务差别巨大,部分区域供水垄断经营,效率低、服务差。

排水系统性差,有厂无网

污水厂建设钻头不顾腚,项目仓促上马,有钱建厂没钱建网。

过度依赖PPP,饮鸩止渴

超前投资严重,部分城市利息支出过高拖累城市财政。(你一定不想知道最近几年爆火的水环境治理投资模式EPC+O的本质。)

供水厂编制臃肿,污水厂换手率过高

供水厂超编现象严重(超到惊动党中央),污水厂特许经营权换手率过高,频繁更换股东严重影响日常运行。

管网管理能力低下

管网资料不全,管理不善现象普遍存在。

水务行业的本质

水务行业的本质是服务业还是制造业?

因水务一词概念的泛化,当下很难回答,居民缴纳的水费,仅包含水的生产和处理部分。其他支出都以另外的形式迂回到居民头上。

居民水费组成

水资源费(水资源费、水利工程费)

原水费(原水厂成本+利润)

自来水费(自来水厂及管网的成本+利润)

污水处理费(污水污泥处理及管网的成本+利润)

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关于“智慧”

智慧水务涉及到的概念很多,智慧城市、智慧制造、新基建、数字化转型、数字政府...各种先进技术也热衷在水务领域寻找自己发挥的空间。

智慧水务的定义

讨论智慧水务的定义是一件非常有意思的事情,因为你会发现不同角色讲的智慧水务有显著差别。时下流行以下几个版本:

外宾版(来源:环in学院):

智慧水务是一种水务行业的管理工具,其范围涵盖了水文、水质、水资源、供水、排水、防汛防涝等水务行业的各个方面。智慧水务为水务运营者及终端用户提供实时感知、业务整合、互联互通、融合共享以及智慧决策等功能。智慧水务的最终目的是能将水务系统各个环节紧密相连,使各个环节技术互相协作,进而提高管理效率,增加安全性,增强灵活性。智慧水务的构建分为三个阶段,分别为水务信息数据化、水务分析智能化、水务决策智慧化。

水司版(来源:中国城镇供水排水协会):

智慧水务是指通过新一代的信息技术与水务业务的深度融合,充分挖掘数据价值,通过水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精准化、决策智慧化,保障水务设施的安全运行,达成水务业务的更高效运营、更科学管理和更优质服务。

智慧城市版(来源:百度百科):

智慧水务通过数采仪、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,并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施,形成“城市水务物联网”,并可将海量水务信息进行及时分析与处理,并做出相应的处理结果辅助决策建议,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。

外宾版转译到到国内可以分为智慧水利+智慧(城镇)水务两部分,水司版偏运营只涵盖了有利润的部分;智慧城市语境下的智慧水务,偏管理,范围基本涵盖城镇供排水系统,较水司版稍有扩大,又似乎忽略了水利部分。

智慧水务,其实是一种更良好的水务管理倡议,旨在通过所有努力与改良,为当下及今后的居民持续提供优质水务服务。

智慧水务并不是什么新鲜事物,smart water少说喊了十多年了,intelligent water 、wise water也很常见,随着信息技术的发展,不同时期的“智慧水务”内涵并不相同。各个城市根据自身发展阶段,对智慧水务的需求也不尽相同,但有一点是全球通用的:

水务行业对信息化技术的接受程度相当差。

水务行业缺乏使用信息化技术的资金和动力

水务行业是成本行业,作为城市基础保障设施默默运行,建设资金本身就捉襟见肘,在城市化快速发展时,扩建更新已存在巨大资金缺口;而信息化建设初始成本很高,水务行业基本没有办法进行大规模信息化建设。

同时,水务行业缺乏市场竞争机制,且非常强调运营安全,天生厌恶风险,因循守旧的风格倾向强烈,对新技术的需求较弱,在没有被赋予追求卓越的资金支持的前提下,新技术试点居多,大规模应用几乎没有。

信息化技术投资回报不成比例

信息化技术对水务行业这种成本敏感性超强的行业而言,建设必要性偏弱。信息化建设必须回答一个问题:

如果需要花100块钱建设信息化工程,用以每年节省3块钱运营费用,为什么不直接把这笔钱存进银行吃4块钱利息呢?

这就可以解释为何新加坡(极度缺水)愿意试用所有新技术,而很多发展中国家连污水处理都未引起当局重视。

信息化技术难以解决水务行业真正的问题

信息化技术更多情况下是在管理层面辅助水务管理者,为水务行业所提供的支撑很难量化,在解决一部分问题的时候,往往又造成新的问题;在节省一部分成本的时候,往往又产生新的成本。综合考虑,难以大规模推广。

这点在城镇排水数字化场景尤为明显,因为生产环境较为恶劣,传感器损坏、失灵频率较高,数据失真现象严重,城镇排水信息化建设是水务信息化建设中最落后的。

信息化技术难以推广扩散

信息化技术在现代化市场化的条件下更容易扩散,当前形势下,一个区域很难吸收另一个区域先进的经验。

当下智慧水务技术一览

从建设阶段的角度来看,从勘察到运维都有智慧水务发挥的舞台。

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除却5G、物联网、大数据外,智慧水务热门技术基本上都可以在新加坡找到影子。

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国外先进地区智慧水务发展现状

美国

水联网(Internet of Water)

水联网是美国水务数据共享计划的产物,这个项目汇聚了全美各级的水务相关数据,目前处于地球领先地位。该项目当前仍在进行中,个人认为非常值得中国参考。概述如下:

在水联网上,我们相信更好的数据意味着更好的水务管理。通过紧密的合作和参与,我们帮助合作伙伴实现水务数据基础设施的现代化,以制定更有效的水务管理决策。我们正在构建现代化的水务数据基础设施来支持水务数据管理,具体措施为面向数据用户和决策者提供改进水务数据的可发现性、可访问性和可用性的工具,并在全国范围内推广。

愿景

水联网致力于通过共享和集成水务数据信息,打造一个国家级的公平有弹性的水务管理和监督平台。

使命

在美国推进公共水务数据基础设施的现代化转变,以改善水务信息的共享和整合。

[水联网官方网站](https://internetofwater.org/our-vision/)

水联网也有一本薄薄的白皮书,但是翻多了人好疲懒得翻了,大意就是讲水务数据的价值balabala,自己去官网看或者等啥时候我整理出来吧...

欧洲

F4W(FIWARE 4 WATER)

F4W是欧盟数字化转型重要项目FIWARE的分支项目,旨在建立一个共同的开发平台,解决水务行业数字化程度偏低且过于分散的问题(这个平台我认为也非常值得国内借鉴,美好的东西总是相似的)。概述如下:

FIWARE是一个智能解决方案平台,是EC(2011-16年)投资的PPP旗舰项目,用来支持中小型企业和开发商创建下一代互联网服务,这是智慧城市计划进行跨域数据交换的主要生态系统/合作和NGI倡议。迄今为止,由于水务行业过于分散,受许可平台的限制以及在互通性,标准化,跨域合作和数据交换方面落后于其他行业(例如通信),因此使用FIWARE开发特定的水务 相关的应用程序方面几乎没有取得进展 。

Fiware4Water旨在通过向水务行业终端用户和解决方案提供商展示其功能以及其可互通和标准化接口的潜力,从而将水务行业与FIWARE连接起来。

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[F4W官方网站](https://www.fiware4water.eu/)

新加坡

数字水务(digital water)

数字水务是近年来的一种风潮,当下主要的推动者为IWA(International Water Association 国际水协会),IWA去年发布一个数字水务计划(Digital Water Programme),官网介绍如下:

迈向下一代水务系统

IWA数字水务计划将帮助推动水务行业朝着数字吸收和融入水服务的方向发展。该计划将成为水务公司获取数字方法应用知识以提高产能和绩效的门户。

该计划将根据水务公司本身的数字化成熟度为其提供多种方式服务:

作为启动数字水务对话的起点;作为一种基于他们自己在应用数字解决方案方面的经验学习新想法的机制,以及作为分享其数字化转型经验的平台。

水务行业的范式转变

水务行业的范式转变方向:

(i)提供新的服务,范围从资源回收到更新的数字应用,基于集合组织内孤岛以提供动态可持续的实时决策;

(ii)研究一种系统方法,可以考虑到各个部门之间水的相互联系,做出共赢决策方案;

(iii)分布分散式系统建设,最大程度地资源回收(雨水),应对快速增长的城市(用水需求)并抑制单一系统故障蔓延。

IWA数字水务计划

数字水务计划旨在作为促进水务行业数字化创新、知识和最佳实践的催化剂,并提供一个平台以分享经验促进向数字水务解决方案过渡的领导地位,并吸取教训以实现传统水务公司向数字水务公司的自然演变。

该计划由处于新兴技术前沿的终端用户(例如水务公司,监管机构)和解决方案提供商(例如技术公司,软件公司,研究人员,学术界)驱动,以解决水务行业的迫切和昂贵的运营问题。

愿景

数字水务吸收和整合将在未来塑造出有弹性的水务公司,能够进行明智、可持续、公平的水务管理。

使命

数字水务计划将为水务公司提供一个平台,以探索和分享其数字水务之旅的经验。该计划将提供路线图和指导,以帮助水务公司向下一代智慧水务系统过渡,并满足提高弹性的需求,以确保现在和将来都可以安全和可持续地管理水资源。

[IWA数字水务官方网站](https://iwa-network.org/programs/digital-water/)

关于IWA数字水务计划的一系列白皮书,我之前做过翻译整理,感兴趣的朋友可以翻阅本公众号(没发出来的部分在我的硬盘里,担心IWA告我侵权)。

总结

发达国家城市建设历史悠久,发展规律,信息化建设也颇具成效,美国近年来发起的水联网项目,重点强调水务数据的集成与共享,并制定了路线图分地区逐步推进;欧洲在新一轮智慧城市建设中发力,推出了相当宏观的数字计划,F4W作为其分支也予以重点支持,可谓是全球最大手笔;新加坡作为全球缺水典范,在智慧水务建设方面更是使出浑身解数,凡是世间存在的技术,几乎都能在新加坡的实验室看到痕迹...

国内智慧水务发展现状

概括一点,国内智慧水务的发展基本上全部沉淀在了水利领域,污水处理发展几乎全集中在最近20年,生产条件复杂,环境恶劣,智慧化还在摸索阶段。

国内有人给出的智慧水务三阶段(仅为参考),在不同地区、不同行业,当前水平均不相同。

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↑↑↑仅供参考

在行业管理层面,城镇供排水做过多次尝试,智慧水务标准、指南,后来都不了了之,当下现行标准规范汇总如下:

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相信这个图已经很能说明问题,污水处理市场化程度高,相关标准规范最低却缺乏监管,乱项丛生;自己人主导的水利信息化建设标准规范齐备,但基于种种自有国情...

关于智慧水务的建设

在国内当下,如何建设智慧水务,众说纷纭,今年已有多次“盛会”,各路专家学者伙同各大厂商,纷纷出谋划策,在水务行业面前展现“智慧”。然而多是先射箭后画靶,拿着方案找场景。如何建设真正实用的智慧水务,或许是每位水务管理者都在暗中思索的难题。

智慧水务建设重在顶层规划

抛开若干成见,水务是城市内务,智慧水务建设,是以城市为单位,做契合本城水务行业的数字化方案。

然而不同城市禀赋不同,水务现状不同,资金承受能力不同,基本没有可比性,在技术快速迭代的当下,长远规划无实际意义,利用成熟手段解决主要问题,是智慧水务建设的基底。

阳泉市水务行业最痛苦的是什么?是供水需要提升累积600m+;深汕合作区水务行业最痛苦的是什么?是压根没有水;东北西北水务行业最痛苦的是什么,是财政破产真的很惨;淄搏水务行业最痛苦的是什么,是腾讯居然不肯第一时间撤稿还上了热搜...如果对自身缺乏了解,各种厂商一拥而上,必然将本市水务智慧化做得浓妆艳抹...

智慧水务建设是拼图游戏

城市水务的主管部门往往是市水利(务)局,其上级部门是水利厅,而供水排水具体运营单位往往是本市若干供排水公司。城市必须要面临的情况就是本市智慧水务建设如何同时对接本市的“智慧城市”与上级的“智慧水利”以及下级的“智慧水厂”,典型如省水利管理平台的下垂,本市城市CIM模型中给排水管网、河流水道的信息嵌入,各供排水公司的法定公开运营信息汇聚等。

如何将各方数据汇聚融合在一起,是智慧水务的重点所在。

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智慧水务建设标准先行

当前智慧水务建设缺乏标准规范指引,盲目扩大水利信息化标准规范指导智慧水务建设,结果不会美丽。

当下我国城镇供排水协会在起草智慧水务标准规范建设,但其涉及范围及主要服务对象基本为供排水公司,偏重运营,未能涵盖整个城市水务智慧化建设,仅是拼图中的一部分。

智慧水务建设关注数据是核心

入行时间不太长,听老前辈讲过一句话觉得非常有道理:

信息化建设,三分建设,七分运营,十二分数据。

水务行业产业链比较长,各段信息化基础差别很大,但涉水数据是从源头到龙头再回到龙头的。需要依靠遍布河流管网的传感器回传数据,在同一数据库中展现,并加以分析。

如此一来,传感器可靠程度、数据格式、信息安全,都是需要着重考虑的重中之重。