水務(wù)行業(yè)如何接通數(shù)字化？

北控水務(wù)集團(tuán)副總裁劉偉巖

　　對(duì)照IWA劃分出的數(shù)字水務(wù)五個(gè)發(fā)展階段，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)目前處于第三階段——機(jī)會(huì)階段，最典型的特點(diǎn)是：重新設(shè)計(jì)大多數(shù)運(yùn)營(yíng)流程，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化控制；以及使用分析工具進(jìn)行流程優(yōu)化。

　　從產(chǎn)業(yè)的角度，依據(jù)成熟度，還可以將智慧水務(wù)的進(jìn)程劃分為數(shù)字化、智能化、智慧化三個(gè)階段；區(qū)分細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，供水領(lǐng)域目前聚焦物在線、人在線、管理在線，在數(shù)字化方面的工作較為深入，處于信息化、數(shù)字化階段，這與供水行業(yè)服務(wù)廣大百姓、致力于讓用戶喝到放心水、獲得便捷服務(wù)等的定位有很大關(guān)系。污水處理行業(yè)，開(kāi)展了不少智能化的探索，尤其是面向節(jié)能降耗的先進(jìn)控制等，但目前來(lái)看更多是基于工藝單元的智能化，涵蓋廠網(wǎng)等整個(gè)系統(tǒng)的、全流程的智能化仍然在路上。

　　水務(wù)行業(yè)智慧化發(fā)展特點(diǎn)

　　在當(dāng)前發(fā)展階段下，面對(duì)工業(yè)4.0浪潮帶來(lái)的智能發(fā)展驅(qū)動(dòng)力，以及Open-AI橫空出世帶來(lái)的加速度，水務(wù)行業(yè)的智慧化進(jìn)程呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

　　1、更加關(guān)注數(shù)字化透明監(jiān)管。雖然當(dāng)前政府部門大都仍舊沿用取樣監(jiān)測(cè)等方式進(jìn)行監(jiān)管，但伴隨著監(jiān)管的強(qiáng)化升級(jí)和數(shù)據(jù)公開(kāi)的要求，利用信息技術(shù)進(jìn)行透明化監(jiān)管、政府與市民共同全過(guò)程監(jiān)督將成為趨勢(shì)。

　　2、更加注重頂層規(guī)劃。由于水務(wù)企業(yè)在資源稟賦、技術(shù)能力上存在差異，智慧水務(wù)建設(shè)方式不一，且路徑曲折，存在重復(fù)投入，甚至系統(tǒng)推倒重來(lái)的情況。越來(lái)越多的企業(yè)意識(shí)到需更加關(guān)注頂層設(shè)計(jì)。這方面也亟需從國(guó)家的角度、行業(yè)的角度出臺(tái)更多頂層指導(dǎo)文件，建立科學(xué)的頂層規(guī)劃和規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　3、更加關(guān)注資產(chǎn)高效運(yùn)營(yíng)。包括供水、污水等各個(gè)領(lǐng)域，都需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動(dòng)企業(yè)維護(hù)策略向預(yù)測(cè)性、可靠性轉(zhuǎn)變，提升資產(chǎn)全生命周期運(yùn)營(yíng)效率。

　　4、更加關(guān)注系統(tǒng)性。一方面，水務(wù)產(chǎn)業(yè)逐漸從單個(gè)處理單元的智能化，走向關(guān)注水務(wù)運(yùn)行全過(guò)程的智慧化；另一方面，著眼整個(gè)城市水系統(tǒng)，越來(lái)越多的人意識(shí)到，城市水系統(tǒng)是由多個(gè)單元、多維空間、多極對(duì)象構(gòu)成的極其復(fù)雜的系統(tǒng)，水務(wù)行業(yè)是作為其中一個(gè)分系統(tǒng)為其提供助力。

　　5、更加注重?cái)?shù)據(jù)的治理。很多公司也在開(kāi)展相關(guān)工作，建立數(shù)據(jù)治理體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)，致力于讓數(shù)據(jù)真正成為生產(chǎn)要素，為下一步數(shù)據(jù)的充分分析、挖掘打下基礎(chǔ)。

　　6、更重視數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)要素的不斷積累和質(zhì)量提升，數(shù)據(jù)在運(yùn)行控制/經(jīng)營(yíng)管理/用戶服務(wù)等各條線中將產(chǎn)生極大價(jià)值。當(dāng)前，分管水務(wù)的各個(gè)部門、局口也更加看重?cái)?shù)據(jù)的收集工作，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用會(huì)更加豐富。

　　7、更加專注以人為本。當(dāng)前我國(guó)水務(wù)行業(yè)自動(dòng)化水平普遍較低，仍然存在大量員工頻繁手動(dòng)操作、夜間巡視操作的運(yùn)維工作，優(yōu)化改善一線員工工作強(qiáng)度和工作環(huán)境仍是行業(yè)迫切需求。

　　8、更加注重公眾體驗(yàn)。公眾愈發(fā)關(guān)注水質(zhì)、水量、水壓和用水服務(wù)體驗(yàn)，提供全過(guò)程的用水安全保障，提升公眾用水體驗(yàn)是必由之路。

　　9、更加重視產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同。行業(yè)逐漸從各家產(chǎn)品、系統(tǒng)就有自己專有協(xié)議的情況，逐漸發(fā)展到越來(lái)越多的主體開(kāi)始融合協(xié)議、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。隨著智慧水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟發(fā)展，拉齊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，構(gòu)建技術(shù)生態(tài)圈將成為未來(lái)主題之一。

　　10、更多的水務(wù)企業(yè)正在進(jìn)行智慧化轉(zhuǎn)型。在技術(shù)發(fā)展、需求升級(jí)、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境加劇的當(dāng)下，眾多嗅覺(jué)靈敏的企業(yè)不斷嘗試突破舊有模式，加速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。包括推出智能設(shè)備、構(gòu)建信息化運(yùn)維系統(tǒng)、與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)共同探索創(chuàng)新模式等。

　　關(guān)于“黑燈工廠”

　　隨著行業(yè)對(duì)智慧水務(wù)理解的不斷深入及相關(guān)信息化技術(shù)的發(fā)展成熟，借鑒智能制造等先進(jìn)行業(yè)“黑燈工廠”概念，“黑燈水廠”作為水務(wù)智慧化進(jìn)程中的一個(gè)階段性目標(biāo)被提出。

　　一些國(guó)外水廠因其自動(dòng)化和設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)良好，利用自動(dòng)化控制和異常報(bào)警應(yīng)對(duì)等手段，早已在20年前即二十世紀(jì)九十年代已實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人化”（夜間和周末、節(jié)假日無(wú)人值守），目前正向著更高階的資源回收和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展邁進(jìn)。為什么我國(guó)的水廠尚未實(shí)現(xiàn)？對(duì)此，北控水務(wù)也做了相關(guān)探索性嘗試，事實(shí)上，國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部分水廠已具備實(shí)現(xiàn)“少人/無(wú)人值守”的基礎(chǔ)條件，盡管做不到全流程智能化和全面智慧化，但依靠當(dāng)前的自動(dòng)化水平完全可以實(shí)現(xiàn)少人化甚至無(wú)人化。

　　這些能力具備后，中國(guó)就會(huì)廣泛出現(xiàn)黑燈水廠嗎？黑燈水廠能否在未來(lái)得到大范圍實(shí)現(xiàn)？關(guān)于這一點(diǎn)，行業(yè)還存在諸多爭(zhēng)議。反方認(rèn)為，水務(wù)行業(yè)相對(duì)落后，存在大量不確定因素，很多時(shí)候人的經(jīng)驗(yàn)比機(jī)器更可靠；此外，黑燈水廠還將帶來(lái)技術(shù)替代成本及穩(wěn)定就業(yè)的社會(huì)責(zé)任等問(wèn)題。正方則認(rèn)為，無(wú)人化各項(xiàng)現(xiàn)實(shí)條件已然成熟，且智能化的手段能夠提供更豐富和精準(zhǔn)的運(yùn)維效果；另一方面，幫助員工轉(zhuǎn)型同樣是社會(huì)責(zé)任，智慧化手段能夠使員工脫離重復(fù)性基礎(chǔ)工作，而轉(zhuǎn)型做創(chuàng)新型工作。

　　實(shí)際上，黑燈與否不關(guān)鍵，重點(diǎn)在于：降低基礎(chǔ)工作強(qiáng)度，發(fā)揮個(gè)體真正價(jià)值。

　　機(jī)理模型還是數(shù)據(jù)模型？

　　機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型之爭(zhēng)的相關(guān)討論，是智慧行業(yè)熱度較高的話題之一。在水務(wù)行業(yè)智慧化發(fā)展到一定階段，也不得不面對(duì)判斷和選擇。

　　機(jī)理模型重點(diǎn)解釋因果關(guān)系，這是事物本身的規(guī)律，比如污水活性污泥模型、水力模型等是反映行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的內(nèi)在特征。數(shù)據(jù)模型重點(diǎn)是描述相關(guān)性，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加和各種新的算法的應(yīng)用，數(shù)據(jù)模型日益受到重視。但數(shù)據(jù)模型是基于已發(fā)生的事件去預(yù)測(cè)未知，依賴大量歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

　　基于水務(wù)行業(yè)基礎(chǔ)去看待數(shù)字化技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前數(shù)據(jù)模型并不能完全替代機(jī)理模型，表達(dá)因果關(guān)系。如在北控水務(wù)所承接的某課題中對(duì)“污水處理廠全系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)工況研究”中，對(duì)于污水處理曝氣量、加藥量、污泥產(chǎn)量等生化系統(tǒng)全過(guò)程控制參數(shù)而言，單獨(dú)用數(shù)據(jù)模型尋找最優(yōu)解并進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，其效率和精準(zhǔn)程度明顯低于機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型耦合的策略。當(dāng)然，隨著數(shù)據(jù)模型的不斷研究演進(jìn)以及大模型的日益成熟，未來(lái)模型應(yīng)用的價(jià)值會(huì)更加凸顯。