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對于一份指向未來(lái)5——8年的行動(dòng)指南來(lái)說(shuō)，晚解讀32天也算不上“遲到”。
當下，智慧水務(wù)可以說(shuō)是整個(gè)水務(wù)圈最火爆的“團寵”。向上看，智慧水務(wù)是智慧城市不可或缺的基礎拼圖；向下看，智慧水務(wù)是未來(lái)水務(wù)升級的方向。那么作為一塊拼圖，智慧水務(wù)應當具有哪些功能？作為未來(lái)升級的方向，智慧水務(wù)又必須實(shí)現哪些提升與突破呢？
這兩個(gè)問(wèn)題的答案，其實(shí)就是智慧水務(wù)“下半場(chǎng)”破局的鑰匙，而這把鑰匙就藏在二十大報告的3個(gè)關(guān)鍵詞里。
1 關(guān)鍵詞1：安全
關(guān)于“安全”，二十大報告是這樣描述的：
從這些紅框標出的，與水務(wù)有關(guān)的信息可以發(fā)現，對于水務(wù)來(lái)說(shuō)，“安全”有三層含義：一是常規水務(wù)安全，二是應急狀態(tài)下的社會(huì )安全，三是極端情形下的國家安全。
首先，常規水務(wù)安全，包括供水安全、水質(zhì)安全以及基礎設施安全。前兩項對于現在的水務(wù)圈來(lái)說(shuō)，基本已不存在問(wèn)題，然而地下管道漏水造成的破壞，這些年來(lái)卻一直威脅著(zhù)城市基礎設施的安全。2012年以前，管網(wǎng)每年的爆管次數非常驚人。不過(guò)，這幾年隨著(zhù)管網(wǎng)升級，爆管次數已經(jīng)大幅下降，然而有的城市一年爆管次數仍然高達十幾二十幾次。
地下管網(wǎng)漏水不僅會(huì )導致道路塌陷，在許多城市，地下土質(zhì)決定了如果主管道長(cháng)時(shí)間爆管，就會(huì )導致附近地上建筑開(kāi)裂、傾斜甚至坍塌。因此，漏損與爆管對城市基礎設施和公眾生命安全都構成了嚴重的潛在威脅。
隨著(zhù)智慧水務(wù)的升級，不少水務(wù)集團都構建了基于GIS(地理信息系統)的地下管網(wǎng)調度檢測系統，這種基于GIS的系統能夠幫助水務(wù)企業(yè)快速定位爆管位置，但是僅僅依靠這個(gè)系統，并不能完全解決問(wèn)題，要想徹底消除漏損和爆管風(fēng)險，智慧水務(wù)還必須實(shí)現兩個(gè)突破：一是高頻次無(wú)人巡檢，二是預測早于搶修。
地下管網(wǎng)布局復雜，縱橫交錯，因此很多漏損甚至爆管都是直到造成損害后才被發(fā)現，要解決這個(gè)問(wèn)題，就一定需要無(wú)人探測設備，比如智能管網(wǎng)探測機器人，實(shí)現對管網(wǎng)運行狀態(tài)的高頻次巡檢。
此外，搶修是一種事后補救的手段，如果可以預測管道壽命，就能提前預判風(fēng)險，在事故發(fā)生前踩住剎車(chē)。因此，新一代智慧管網(wǎng)系統就不能僅僅滿(mǎn)足于管徑、埋深等基礎數據，對于管道的壁厚、內襯、防腐以及管道內水的腐蝕性等數據都要進(jìn)行采集，然后基于大數據分析，通過(guò)AI算法對管道漏損風(fēng)險提前報警。
再向前一步，如果巡檢機器人升級為智能管道修復機器人，不用挖開(kāi)地面破壞道路，就能實(shí)現隨巡隨補，那么不僅管網(wǎng)維護的社會(huì )成本和經(jīng)濟成本將大幅降低，漏損對基礎設施帶來(lái)風(fēng)險也將消弭于無(wú)形。
其次，應急狀態(tài)下的社會(huì )安全。常規水務(wù)安全應對的重點(diǎn)是漏損與爆管，而應急狀態(tài)下的社會(huì )安全指向的，其實(shí)就是在突發(fā)災害或者極端天氣時(shí)的城市安全，比如突發(fā)水污染事件，或者特大暴雨造成的城市內澇。
對于突發(fā)性的水污染事件，水務(wù)企業(yè)有時(shí)處于后知后覺(jué)的狀態(tài)，許多水污染事故，都是依靠大量死魚(yú)反饋或者公眾反映自來(lái)水異常，水務(wù)公司才察覺(jué)到發(fā)生了污染情況，因此發(fā)現問(wèn)題時(shí)，污染有時(shí)已經(jīng)造成長(cháng)時(shí)間的損害。
污染進(jìn)入城市飲用水體系的途徑通常是兩條，一是通過(guò)管網(wǎng)漏損滲入水中，比如蘭州苯污染事件，另一個(gè)途徑就是通過(guò)污染上游水源河流，進(jìn)而污染城市飲用水。因此，想要更可靠的應對這種威脅，智慧水務(wù)必須在兩方面提升自己的能力：一是滲漏點(diǎn)及時(shí)修復，二是上游水源實(shí)時(shí)檢測。
想實(shí)現對滲漏點(diǎn)的及時(shí)修復，就需要及時(shí)發(fā)現、然后準確定位，而這與消除漏損、爆管隱患所需要提升的能力，實(shí)質(zhì)上是相同的。此外越早掌握上游水源的污染信息，水務(wù)企業(yè)就有越多的反應時(shí)間，因此提升水源檢測能力，能夠第一時(shí)間預警污染災害，比如利用ChV(化學(xué)機器視覺(jué))技術(shù)進(jìn)行高頻次巡檢，實(shí)現智慧水質(zhì)監測甚至預測，就顯得至關(guān)重要。如果突發(fā)水質(zhì)污染預警可以更加及時(shí)，那么城市在面對威脅時(shí)就可以更加主動(dòng)。
除了應對污染災害，城市內澇也是水務(wù)人不得不面對的嚴峻挑戰，內澇帶給城市的災難是非常慘痛的，而隨著(zhù)全球溫室效應日益嚴重，極端天氣出現的頻次正在不斷提高，強度也在不斷加大，許多之前從未面臨過(guò)水患威脅的內陸城市，如今都不得不面對降雨帶來(lái)的城市內澇問(wèn)題。
為了應對這個(gè)內澇的威脅，許多水務(wù)集團已經(jīng)構建了泵站一體化智能調節系統，通過(guò)調節各個(gè)泵站的運行狀態(tài)，實(shí)現城市的快速退水，但是在未來(lái)，智慧水務(wù)或許還應該再向前一步，實(shí)現對城市積水的智能預測與應對。
想要提前預測，就需要接入氣象數據、道路數據，然后與泵站性能、運行方案聯(lián)動(dòng)。這樣就可以利用AI算法提前預警內澇區域，對危險路段、最深水位提前標定，并且給出最佳退水方案，在雨量完全超出城市排水能力時(shí)，可以為政府發(fā)布避險信息提供決策依據，及時(shí)向公眾預警。
第三，極端情形下的國家安全。因為水務(wù)系統對于一座城市來(lái)說(shuō)，非常重要，因此水務(wù)人不得不直面的最后一項安全挑戰，就是在極端狀況下，城市水務(wù)系統很可能成為遠程網(wǎng)絡(luò )攻擊并試圖控制的重要戰略目標。
對于傳統水務(wù)來(lái)說(shuō)，這種威脅并不嚴重，因為越是機械式運行的工廠(chǎng)，面對網(wǎng)絡(luò )攻擊時(shí)，越安全，相反，越是依靠互聯(lián)網(wǎng)，依靠程序控制運行的智能系統，遭受遠程攻擊時(shí)就越危險。
在向智能化全面升級的今天，云平臺、移動(dòng)協(xié)同、智能設備這些系統都需要運行在互聯(lián)網(wǎng)上，于是這就為網(wǎng)絡(luò )攻擊提供了眾多切口，因此通過(guò)網(wǎng)絡(luò )遠程攻擊侵入管理系統，就成為了智慧水務(wù)必須面對的新威脅。
因此，在未來(lái)的智慧水務(wù)升級時(shí)，必須在一開(kāi)始就考慮到數據安全與控制安全問(wèn)題。
2 關(guān)鍵詞2：降碳
關(guān)于“降碳”，二十大報告的描述是這樣的：
雖然比不上“高耗能”8大金剛，但水務(wù)的排碳威力也絕對不容忽視，僅污水處理過(guò)程中的碳排放量就占了全國碳排放總量的1%——2%。不僅排放量不小，而且由于城市水務(wù)剛性需求的特性，使得水務(wù)完全無(wú)法通過(guò)壓縮產(chǎn)能實(shí)現碳排放控制。因此，有的城市這兩年來(lái)已開(kāi)始逐漸將大型水廠(chǎng)納入了碳排放重點(diǎn)監測名單，隨著(zhù)2030年的臨近，碳達峰壓力越來(lái)越大，把水廠(chǎng)納入碳排重監名單的城市應該會(huì )越來(lái)越多。
水務(wù)碳排放量不低，但是它卻不是直接的排碳大戶(hù)，而是間接的排碳巨鱷，這其中源自電能消耗的排放占比接近7成，剩余的主要是投放藥劑帶來(lái)的間接碳排放。
電耗和藥劑占了絕對的大頭，因此降能耗和減藥自然也就成了減碳的有效途徑。因為城市供水與污水處理隨著(zhù)人口的增多和經(jīng)濟的發(fā)展，規模必然越來(lái)越大，因此水務(wù)降碳只能依靠技術(shù)升級，通過(guò)降低單位水碳排放量的方式實(shí)現降碳。舉個(gè)例子，國內污水處理的平均能耗為0.292KWh/m3，日本是0.254KWh/m3，美國則只有0.2KWh/m3，，因此相比之下，國內污水廠(chǎng)至少還有15%——30%的降耗空間。
污水廠(chǎng)的電能源消耗主要集中在水處理和排水上，而供水的電能源消耗則主要集中在管網(wǎng)輸水以及二次供水這2個(gè)部分。
其實(shí)無(wú)論排水、輸水還是二次供水，高耗能的罪魁禍首都是泵機，因此許多水務(wù)企業(yè)更新了變頻技術(shù)，希望通過(guò)降低頻率，有效降低能耗。然而泵機降頻后，如果不能運行在高性能區，效率就會(huì )迅速下降，最終算起來(lái)未必節能。所以單純依靠變頻技術(shù)，實(shí)際中無(wú)法有效實(shí)現降碳目標，想要切實(shí)降低能耗，智慧水務(wù)必須在3個(gè)維度上實(shí)現突破：高效的水務(wù)調度、智能二次供水系統、智能水處理技術(shù)。
首先，城市飲用水廠(chǎng)和污水處理廠(chǎng)都需要更智能的智慧水務(wù)調度系統。通過(guò)智能供水排水，確保降頻泵機工作在高效區間，實(shí)現能源利用率的提升，降低單位能耗。
其次，智能二次供水系統。在供水中，二次供水能耗占比最高，但是小、亂、散的特點(diǎn)，導致二次供水節能改造難度最大。此外由于此前并不歸水務(wù)管理，因此對于二次供水管網(wǎng)、設備以及過(guò)往運行數據，水務(wù)企業(yè)都沒(méi)有積淀。所以想實(shí)現二次供水的能源降耗，首先需要更換智能水表，實(shí)現數據有效采集；然后基于大數據，運用人工智能算法，計算預測二次供水模型；最后逐步更換更加專(zhuān)業(yè)的二次供水設備，最終才能實(shí)現有效節能。
第三，智能水處理技術(shù)。曝氣系統是污水處理中的能耗大頭，占比超過(guò)50%，因此利用智慧曝氣系統實(shí)現對水質(zhì)按需供氣，降低曝氣能耗，是未來(lái)水務(wù)的必然選擇。對于藥劑投放帶來(lái)的碳排放來(lái)說(shuō)，智慧水務(wù)需要研發(fā)突破性的智慧投藥系統，通過(guò)人工智能算法控制智能硬件實(shí)現智慧加藥，在保障水質(zhì)不降的前提下，降低碳源、絮凝劑等藥劑投加量，從而實(shí)現單位水的降碳。從一些領(lǐng)跑者的反饋看，智慧投藥系統可以幫助他們降低20%左右的藥劑消耗。
除了直接降低單位能耗與減少藥物投加，提高管網(wǎng)效率也是非常重要的降碳方式，將運輸中的損失降的越低，浪費的非必要能源就越少，現在很多城市漏損率高于20%，最高的超過(guò)50%，這意味著(zhù)巨大的能源浪費。所以通過(guò)智慧管網(wǎng)系統，堵住漏點(diǎn)，降低漏損率，不僅能提升城市安全，降低水廠(chǎng)運營(yíng)成本，更是有效降碳的重要途徑。
最后，人也會(huì )呼出二氧化碳，因此依靠更多的智能系統，例如無(wú)人泵站、無(wú)人加藥系統等，實(shí)現廠(chǎng)站無(wú)人值班，少人值守，降低人水比，也能有效幫助水務(wù)行業(yè)實(shí)現降碳目標。
3 關(guān)鍵詞3：消除
二十大報告中，“消除”的原話(huà)是：“基本消除黑臭水體”。
這是二十大報告中唯一直接提起水務(wù)細節的描述，也是二十大報告中，極少的對某個(gè)具體問(wèn)題提出了明確要求，從這個(gè)表述中可以看出國家上層對“黑臭水體”治理的重視，因此，“黑臭水體”治理，必將成為未來(lái)的重點(diǎn)。
對于黑臭水體，有一句經(jīng)典描述，叫做“表象在水里，根源在岸上，核心在管網(wǎng)”，翻譯一下就是，黑臭體現在水上，可是污染源都來(lái)自岸上，而岸上的污染源之所以排進(jìn)水里，很多時(shí)候，是因為管網(wǎng)的錯接漏接而導致的。因此要消除黑臭水體，智慧水務(wù)必須實(shí)現2個(gè)突破：黑臭水體智慧篩查、管網(wǎng)高效改造。
要治理就要先找得到，現在查找黑臭水體，很多時(shí)候還是依賴(lài)專(zhuān)員巡檢或者公眾舉報，這樣的做法成本高效率低，所以未來(lái)一定需要一個(gè)黑臭水體智慧探尋系統，實(shí)現對黑臭水體的持續篩查，這個(gè)系統借助無(wú)人機拍攝水體圖片，同時(shí)接入城市監控數據和衛星數據，最后融合傳感器與視頻圖像數據，通過(guò)多維數據融合分析，讓黑臭水體無(wú)處藏身。
利用這套系統，不僅可以快速定位黑臭水體，還可以將事后治理轉變?yōu)槌跗谥斡?，也就是在剛出現黑臭苗頭時(shí)，立刻預警，通知多部門(mén)共同防治，避免最終黑臭水體成型。
此外，這幾年各個(gè)城市都興建了許多高端大氣的污水處理廠(chǎng)，可是由于排水管網(wǎng)的錯接漏接，雨污混排，導致許多污水處理廠(chǎng)進(jìn)水濃度非常接近出水濃度，因此想要不反彈的解決黑臭水體，就一定需要一套智能排水管網(wǎng)布局系統，能夠智能分析管網(wǎng)漏接錯接問(wèn)題，比如通過(guò)對老舊排水管網(wǎng)進(jìn)行數據采集，利用系統進(jìn)行模擬，再與實(shí)際數據進(jìn)行對比，快速定位出錯位置，同時(shí)為管道升級改造提供最佳的優(yōu)化方案。畢竟只有污水管網(wǎng)的根本改善，才能真正長(cháng)期有效的消除黑臭水體。
結語(yǔ)
“安全”、“減碳”、“消除”，做到這3個(gè)關(guān)鍵詞，水務(wù)也就實(shí)現了二十大報告中要求的“高質(zhì)量發(fā)展”。
想要實(shí)現這3個(gè)關(guān)鍵詞，智慧水務(wù)就需要從數據融合，到業(yè)務(wù)融合，再到智慧決策；從各子項獨立智能化，到廠(chǎng)站網(wǎng)河湖一體化聯(lián)動(dòng)；從超大屏數據展示，到數據深度分析與預判，從單純的軟件平臺升級，到與智慧硬件結合的全面系統升級。
總之，在智慧水務(wù)的下半場(chǎng)，機會(huì )就在“安全”、“減碳”與“消除”這3個(gè)詞中，而誰(shuí)愿意在水下踩得越深，誰(shuí)就有越有機會(huì )真正解決這些問(wèn)題，從而在智慧水務(wù)的江湖中，站得越穩，跑得越快，變得越強。(注：原文有刪改)
行業(yè)動(dòng)態(tài)