智慧水務解決方案(智慧水務解決方案提供商)

智慧水務指什么？智慧水務解決方案都包含什么？

近年來，物聯網、云計算技術不斷創新完善，為創建智慧城市提供了有利條件。同時，為了確保水安全，節約有限的資源，傳統的水務行業正不斷地探索智慧水務建設。以實現智慧生產、智慧經營、智慧服務和智慧管控，智慧水務應運而生。

1、在城市供水、排水體系中，基本依靠人工管理和巡檢，確保各環節供水、排水正常，效率較低，反饋周期較長;

2、人工抄表存在擾民、“抄不準”、“估值”等多種情況，客戶服務體驗較差;

3、水質、水壓、及關聯環境數據等不能清晰掌握，不利于水務的精細化管理;

4、對于水泵、水閘、取水栓、污水處理器等水務設備狀態不能實現統一管理，設備管理難度較大;

5、排水管網、污水處理設施、再生水回用等排水體系不健全。

針對水務行業市場需求， HT for Web 打造的污水處理廠泵站自控系統基于物聯網理念，采用信息化手段，實現對管網運行指標的實時監測，包括管網液位、流量、水質、氣體、泵站運行狀態等信息，保證管網安全高效地發揮作用，通過構建安全預警平臺，提高應急指揮及快速處置能力，保障城市排水管線的安全運行，使得整個城市排水管線的安全運行可把握、可控制、可預測，提供科學、先進的城市級水力分析能力，更全面評估城市排水管網能力。

以城市排水設施數據為基礎，結合管網監控數據，氣象雨情狀況，實現為城市匯水區智能劃分、排水規劃、防澇預測提供決策依據。 通過智能水表、壓力傳感器、開關控制閥、水質傳感器、流量傳感器采集數據，然后對供、排水系統中所有管線、設備 (水泵、閥門、取水栓、消防栓等) 與構筑物 (水廠、水池、水塔等) 的智能控制管理，全面掌握水務系統的運行情況如管網水位、流量、水質、水壓、泵站運行狀態等，保證水務系統安全高效運行。

智慧水務系統解決方案

一、行業簡介：

水務行業是中國乃至全世界最重要的城市基本服務行業之一，日常的生活和生產都離不開城市供水。整個水務產業鏈包括供水、污水設備生產制造，原水收集與制造、存儲、輸送，水的生產和銷售，水的供應網管、中水回用，污水排放，污水收集與處理、污泥處理等。

二、行業特點：

1、固定資產生命周期長，占用資金較大。

水務行業是一個長期保持相對穩定發展的行業，其設備、管線等固定資產生命周期都較長，比如，給水處理設施的使用年限至少為25年，輸配水管線管網的年限一般為50年甚至更長，而且這些固定資產占用資金較大。

2、水價由政府統一管控，推行階梯水價。

水務行業是關系國計民生的公共事業，所以政府對水價進行統一管控。水價偏低會造成節水意識缺乏，資源將嚴重浪費。總體來看，水價改革呈現價格不斷上漲、價格分類不斷簡化、逐漸推行階梯式水價等特征。

3、供水產銷差率難把控，行業盈利低微。

供水產銷差率的大小是水資源利用率的直接體現，然而，影響產銷差率的因素非常多，供水量很難把控，從而造成供水成本偏高，水價與成本長期倒掛使得行業內企業盈利狀況普遍不佳。

三、分析重點

指標與維度是BI 建設的數據基礎，也是挖掘分析需求的重要依據。對于水務企業來說，可以從業績分析和財務分析兩個角度總結出分析重點。

1、業績分析

業績分析主要是分析水務企業的目前運營及未來發展情況，下圖是水務集團業績分析常用維度。

其中，項目增量與存量是水務集團比較關注的一個分析維度，包含建設增量、建設存量、運營增量、運營存量等四個指標。

通過這些指標可以有效地動態監控企業的發展能力。

請圖-水務集團業績分析常用維度

2、財務分析

水務企業的財務分析主要是基于ROE進行的經營效率分析，下圖是從財務分析領域切入時的一般構建方法和水務企業的特征財務分析邏輯。

圖-水務企業財務分析構建方法

其中有兩個分析重點：資本及資產結構分析和產銷差率分析。

(1) 資本及資產結構分析

一方面，因為水務企業的固定資產生命周期長，占用資金大；另一方面，水務市場投資和運營主體多元化的態勢，所以水務企業對資本及資產結構管理非常關注。

(2)產銷差率分析

對供水企業來說，產銷差率的大小是水資源利用率的直接體現，是作為企業贏利能力的重要因素。為此，降低產銷差率，提高有效供水成為目前供水企業的工作重點。

四、應用場景

如果水務應用系統可以實時監控并主動預警，那么會很大程度上降低漏失率，從而降低產銷差率。

舉例：某污水處理系統在分析云中實現“實時監控，主動預警”的解決方案。

Step1：數鑰分析云可以實現及時的數據采集，直觀展現當前裝置的運行情況。

Step2：依據設定的閾值進行正常性判斷，數鑰分析云可以實現對責任管理人實施主動預警。

方案小結：分析云能夠幫助水務行業提升信息資源整合和開發利用管理水平，使得水務管理日益科學合理，加快數字化轉型的步伐。

智慧水利具體的解決方案是什么？

通過智慧水利水電工程案例可直觀地查看大壩主體數個泄洪閘門實時的啟閉狀態，輔以氣象信息、水位信息數據顯示，幫助集控中心的人員在汛期及時作出決策。

水力發電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發電機產生電力。將水的位能轉為水輪的機械能，再以機械能推動發電機，從而得到電力。

水力發電系統主要由壓力引水管、水輪機、發電機和尾水管等組成。河川的水經由攔水設施攫取后，經過壓力隧道、壓力鋼管等水路設施送至電廠。利用三維組態還原電力生產過程，監控機組運行狀態，提高發電效率。

Ⅰ水力勢能到機械能的轉變

江水水位在壩前升高形成落差，積蓄了水力勢能。當機組準備發電時，對機組尾水管、引水壓力鋼管和蝸殼進行充水平壓，提起機組下游尾水管閘門和上游閘門。

開機后，調速系統操作導水機構開啟活動導葉，蝸殼內的高壓水流經其內側均勻排列的固定和活動導葉形成一定環面后，均勻可控地進入水輪機轉輪，連續的帶壓水流從轉輪葉片外緣整周徑向流入，從轉輪出口軸向流出，水力反作用于轉輪葉片，使轉輪產生旋轉力矩并帶動轉輪旋轉，水力勢能轉變為機械能。在可視化系統內接入了單個機組的轉速、導葉開度等數據。

利用渲染還原該過程的每個步驟，可用于新員工的培訓和安全講解。

Ⅱ機械能到電能的轉變

水輪機轉輪帶動機組大軸旋轉，并將扭矩傳遞給與其同軸的發電機轉子，轉子通過勵磁形成的磁場，在定子繞組中作同步旋轉，發電機定子在交變磁場的作用下，在繞組中產生感應電勢，由此完成了從機械能到電能的轉換。

水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功率也就越大。將傳感器數據上傳可視化系統可判斷工藝流程的合理性，發現阻礙電能轉變的因素時及時修正，提高電能輸出率。

Ⅲ初級電能到合格電能

通過接線端子引出，將導線連成閉合回路，回路中產生電流與電壓，經過發電機出口母線，電流進入升壓變壓器，在這里電壓被升至 500kV，然后進入六氟化硫氣體絕緣開關站（GIS），連接輸電線路進入電網，從而完成水輪發電機組的電力生產到輸送的最后一個環節。

三維組態還原了水力資源從勢能轉變為電能的過程，一方面可以給學員提供仿真教學示例，另一方面可以向外界普及水力發電知識。融合數字建模、數字孿生、仿真模擬等技術，輕松構建低代碼、零代碼物聯網 IoT 平臺，輔助水利水電工程實現智慧化管理。

不僅是 3D 上的效果展現，支持繪制二維組態。可視化技術采用 B/S 架構，通過對傳統二維的發電工藝組態圖進行重構設計，對接測點數據實現 Web 化跨平臺多端訪問，無論是 PC、PAD 或是智能手機打開瀏覽器，即可隨時訪問監控場景。

將大屏組態集成至 B/S 端，與其他主流前端框架如 Angular、React 和 Vue 等無縫融合，打破了以往用戶在控制室內控制場景的局限性。

二維組態基于 SCADA 系統，將圖紙進一步美化升級。以平面圖的形式展示了壩頂高程、大壩門機、主變壓器、大壩庫區、引水鋼管、500kV 出線架、主廠房行車、發電機、水輪機在水力發電的過程中運行的先后順序，并模擬水力勢能—機械能—電能的轉變，再通過 500kV 線路輸送到 500kV 變電站的過程。

水庫中水能轉化為電能的多少與壓力引水管管口處作用力大小密切相關。水庫水量、水庫水位、壓力引水管傾斜角度等影響引水管管口作用力的因素直接影響著水能到電能的轉換效率。

以藍色的深淺代表水流的速度，以動態的點狀線路模擬輸電過程，整個過程清晰明了，一張圖掌握水力發電站運行態勢。高效協調水庫和水機電系統之間以及水機電系統各部分之間的運行問題，提高發電效率。

平面圖、塑料靜態模型或者到水電站實地參觀都無法使人直觀、簡單、全面、系統的了解水輪機內、外部結構組成以及工作原理。

“水輪機仿真拆解”通過三維仿真動畫全方位表現，不僅給人以身臨其境的感受，還能不受時間、地域的限制，系統、全面的了解水輪機各部件組成及動作原理。Hightopo數字孿生水輪機拆解過程，實現了在數字世界對物理實體狀態和運行的全面精準呈現。場景中設備零件，浮現相應的屬性信息，準確掌握設備內部業務流程、行為邏輯、狀態變化等。

進入主廠房后，支持以第一人稱視角自由漫游（W A S D 方向鍵結合鼠標操作），可查看發電機詳細運行參數、攝像頭監控畫面等信息。

支持繪制并保存常用巡檢路線，每次進入后按照固定路線自動漫游，滿足個性化的巡檢需求。通過巡檢模擬人或者巡檢車巡檢的過程，經過設備時可以停留查看設備信息。

將 GIS 創新融入可視化中，為可視化賦予更強大的地理智慧。支持接入多源異構數據，標注各個水電站位置信息，即時還原高精度真實現場。

采集江河流域范圍內的 DOM（數字正射影像）和 DEM（數字高程模型）數據，以真實的城市河道現狀信息和周邊景物信息為依據，對河道、河底的三維空間數據進行三維幾何建模；然后疊加精細建模的水電站模型，并進行渲染優化；最后采用顯示列表、紋理優先級、細節層級模型（LOD）等渲染技術，實現三維河流實時逼真的虛擬場景顯示，并提供豐富的人機交互手段。

通過可視化建立整條流域的虛擬漫游，遠景和近景背景區別設置，添加了水霧、大氣、云層等環境效果，讓場景更真實、靈動。漫游將客觀真實存在的場景通過瀏覽器以虛擬漫游形式達到異地瀏覽的目的，用戶足不出戶即可游歷景物景點和建筑物內部場景。

一個優秀的智慧水務系統是怎么樣的？

一個優秀的智慧水務系統應該是“硬件+軟件+物聯網技術+服務”的整體系統，拿威派格智慧水務舉例，智能水務的核心優勢是：
1、工業互聯網下智慧水務行業的協同創新與深度應用能力；
2、以ICOT全面知識與經驗為基準的智慧水務頂層系統規劃能力；
3、打通底層硬件信息孤島，全面處理分析多方數據能力；
4、智慧水務產業生態體系深度融合能力；
5、水源地到水龍頭供水全業務鏈的實踐落地能力；
6、以客戶需求為中心的調研摸排、建模分析、咨詢服務能力；
7、以工業4.0為標準的高品質數字化生產能力；
8、以數據中臺為核心的端到端技術研發能力；
9、ICOT解決方案的交付能力；
同時，智慧水務系統還包括了多種智慧水務解決方案，比如農村飲水智慧化解決方案、直飲水綜合解決方案、校園水資源智慧管理綜合解決方案、醫院水系統智慧管理解決方案、地產集團供水全流程建管綜合解決方案、二次供水舊改及優質飲用水解決方案、智慧水廠一體化解決方案、二次供水高效運維管理解決方案、數據打通為核心的智慧水務方案、智慧水務綜合解決方案、工業互聯網智慧水務一體機、智慧水務營收客服整體解決方案、供水漏損管理解決方案等等。

智慧水務是什么意思?

通俗理解為通過在各泵站、管道、水渠、污水處理廠安裝傳感器、控制器、數采儀、網關等，實現將生產運行數據實時傳輸到數據平臺，數據平臺通過對各類關鍵數據的實時監控和智能分析，并提供分類、分級預警。

以供水調度數據為基礎，為給水系統、排水系統、污水處理系統等眾多子系統提供運營數據分析、設備運轉、水量管理、安全管理等業務支撐。形成感知、診斷、調度、預警、校正一體化水務管理體系，為用戶打造規范化、精細化、智能化的水務運作流程。

回頭看傳統的水務管理，水廠位置普遍分散且缺乏統一集中管控，導致各廠區運營水平不均衡，頻繁出現數據匯總不及時不全面、問題反饋滯后、事件處置緩慢等問題。運營管理過度依賴人工經驗對其進行生產控制、故障判斷、設備維修，人力成本過高且效率低下，難以復用。

水務行業在當下作為供排水民生保障類行業，需要實現以碳達峰、碳中和目標為契機，開發綠色低碳和可持續新型工藝，挖掘碳減排潛力，達到減污與降碳協同增效的目的。在未來，污水處理則是將能源與資源回收視為實現水務部門碳中和的重要手段，是能量平衡和能量自給。

智慧水務是智慧城市發展的一部分，近年來一直受到政府的扶持。智慧水務通過數采儀、無線網絡、水質水壓表等在線監測設備整體感知城市供排水系統的運行狀態，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供排水設施，形成“城市水務物聯網”，并可將海量水務信息進行及時分析與處理，并做出相應的處理結果輔助決策建議，以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生產、管理和服務流程。智慧水務可通過所獲得的數據進行分析判斷，結合實際情況生成方案輔助水務管理，協助水務運行更加的科學高效。

為助推“供排污”精細化運作，幫助提高水務精細作業、集中管控、數據透明，Hightopo 搭建了2D 智慧水務可視化解決方案。通過搭載數據采集設備、水質檢測傳感器、壓力傳感器、智能水表、流量計等設備，對水務信息進行實時動態采集，重點關注各水廠、水量、泵站的壓力、流量、轉速等關鍵性指標。主頁場景匯總各水庫、水廠、泵站定位信息，用戶可點擊對應區域進行詳細查看。

界面摒棄了以往傳統的地圖模式，采用更加簡潔的六邊形色塊拼接出湖泊水庫等地形，河流分支則運用更加簡化的線條予以展現，再選用不同顏色標明泵站、自來水廠、污水處理廠、非飲用水、飲用水水源及水源保護區域位置。如此設計更容易突出業務內容，讓管理達到事半功倍的效果。

根據各地水務管理需求，通過對區域用水走勢、供水量、水費總收益等層面信息的綜合采集展示，準確獲取各地區人口、水廠、水庫、泵站的動態情況，對應生成可視化圖表，清晰簡明提高辦公效率。支持基于時間、空間、質量等多維度監測管網漏損、水質超標或設備儀表超越閾值上限等類型事件，異常情況將自動觸發告警裝置，及時上報運維人員，輔助用戶科學研判。在一定程度上降低設備故障損失和管網漏損率，避免了故障導致上下游設備而出現連鎖事故，時刻保障用水安全生產。

可視化數據監管構建了涵蓋生產、運營、財務、民生等綜合信息，打破以往單一規劃的管理形式，擺脫從前各自為政時代碎片化、補丁式信息化建設，提供綜合分析輔助管理決策。

工藝組態仿真界面，支持“一張圖”式遠程集中監控廠區作業，點選對應廠區，呈現凈水車間、清水池、加藥間、送水泵房、出廠水等工藝段設備的實時運轉狀態。應用 2D 渲染模型，可將泥閥、液池、閥門等設備、管線及其他生產相關的構筑物進行直觀呈現，并在對應區域疊加關鍵儀表讀數，選用不同顏色區分各管線運作內容。為保證水池液位水量充足且不溢出，系統可根據監控到的水廠水池液位，聯動遙控泵閥的啟停和水泵站運行頻率，實現自動控泵和恒壓供水。

針對關鍵路徑系統進行巡查管護，精確覆蓋重點區域目標，確保全廠設備、流程、工藝整體穩定運行，讓水處理在質量、決策、效率方面取得顯著提升。提供歷史數據回溯查詢，對特定時間段某一件事進行追溯和軌跡追蹤，為用戶提供直觀的視頻圖像和視圖控制，如同身臨其境查看現場情況。

數字化為智慧水務賦能——專訪施耐德電氣全國銷售部水行業總監

近年來，隨著對節能降耗、提升運管水平等需求不斷提高，水務企業對智慧水務的需求開始呈現暴發式增長。在這條變革之路上，施耐德電氣依托基于物聯網的EcoStruxure™，繼續深化“數字化轉型領導者”和“行業應用專家”兩大戰略，賦能智慧水務多個維度的不斷創新，解決水務企業能效運營難題，以創新技術帶動綠色可持續發展。

騰飛：智慧水務的數字化翅膀

五年前，施耐德電氣就已經大力布局智慧水務市場，“如果說那時的解決方案更多著眼于管網優化、調度以及漏損監測處理的話，現在數字化技術賦能智慧水務更多的‘智慧’能力。”楊虎進表示，“基于物聯網的EcoStruxure三層架構，將生產控制、運營調度及企業管理結合到一起，用硬件+軟件+服務的整體解決方案，實現水行業全生命周期覆蓋，豐富了智慧水務的內涵。”

工業物聯網（IIoT）平臺的綠色智能制造正在推動水務行業數字化互聯互通和管理變革，“對于工業來說，物聯網是解決方法的思路，而互聯網則是一門技術。基于工業物聯網的智能制造，推動企業從關注資產變為數據驅動。在設備互聯互通的基礎上，讓采集和分析數據發揮價值，提升生產效能。中國水務企業最迫切解決的問題是如何讓數據運轉起來，推進智能化和數字化的過程中遇到的最大問題之一是信息孤島，如果沒有數據和有效的分析方法作為基礎，就談不上云和互聯互通。”楊虎進說。施耐德電氣重磅打造的EcoStruxure架構平臺包括互聯互通產品、邊緣控制和應用、分析與服務三層架構，將廣泛的能源、自動化和軟件產品整合行業完整解決方案，形成從連接、收集到分析、處理、優化的智慧水務閉環管理，幫助水務企業在運營效率與資產績效上實現跨越式提升。如今，施耐德電氣智慧水務解決方案已經在國內供水、流域治理、供熱等行業落地了20多個案例，在建的項目也有40多個。

共同打造智慧水務生態圈

“共創共贏，打造數字化的未來”是2019施耐德電氣創新峰會的主題，而創新和合作也是當下中國產業革命深刻變革的關鍵詞。“水務不僅是一個經濟行為，更是一種 社會 行為，飲用水是否水質達標?水管有沒有發生泄漏?供水高峰時節會不會停水?不僅影響水務企業的生存，還影響整個 社會 的體驗感。水務領域匯集了業主，設計院、工程總包商、工藝提供商及系統集成商等眾多參與者，大家都有一個共同的目標，即提高水資源利用率和保障公眾安全用水，圍繞著這個目標，行業分工確定，有機的生態圈就此建立起來。”楊虎進說，“在傳統的水行業，施耐德電氣通過實現多個維度、各個層級的不斷創新，用自動化技術解決水務企業能效運營的困境，為用戶與合作伙伴的數字化轉型賦能。”

楊虎進用一個南水北調工程舉例，“這個工程包含十幾個泵站，是調配供水量的關鍵，業主需要進行智能化管控，把能耗降到最低。在這個過程中，我們聯合設計院，工程總包商以及施耐德電氣集成的多個軟件平臺，共同搭建了智慧水務管理系統，實現了統一的中控室操控和無人值守。數字化改造后的項目應急儲吐能力比以前提高了30%以上，能及時應對上游出現的例如暴雨，山洪等地質災害，保障下游的水量供給和水質標準。” 對此，楊虎進表示，水循環始末，無論企業管理層、運營調度層、或是生產控制層，都可以進行主動監測、采集、分析和輔助日常及應急決策，使水務資產更加高效、長期和可靠運行，真正實現智慧水務。

IT賦能OT

借勢工業物聯網，基于施耐德電氣長期積累的細分行業專業技術經驗，EcoStruxure通過融合IT與OT技術，幫助客戶實現數據價值最大化，尤其是將數據轉化為切實可行的智能化信息與更加有效的業務決策，將物聯網的戰略遠景逐一實現。如今，智慧水務解決方案正與IT系統和大數據服務手段緊密結合，幫助實現從“連接—收集—分析—決策—連接”全過程的閉環控制。

以污水處理中的“曝氣”這一工藝環節舉例，楊虎進說：“過去我們靠的是經驗和人工操作，來控制曝氣時間和曝氣量。現在一步步發展到以模型代替，把不可控、非線性的過程變成有據可查的線性過程。再通過數據提煉和發展，反過來提高工藝使用的效能。”再例如污泥攪拌過程的電機，用先進的軟件為過程工藝賦能，通過細致的電力、速率和功率參數設定，提高能效。據楊虎進介紹，這種節能化的改造一般能帶來15%，甚至20%以上的能耗節約，也提高了設備的全生命周期。

致力于行業進步

“中國的水務企業，特別是污水處理企業，不管是項目投資還是數字化建設的力度都要遠遠超過歐洲同類型企業，因為中國有世界第一的污水量處理量，也擁有全世界最完善的工業體系。然而需要注意的是，雖然投入了大量人力和財力在智能化系統和設備上，但是否真正發揮了這些設備效能，做到物盡其用需要畫個問號。”楊虎進分析了目前水務市場存在的諸多問題，“到目前為止，我國的水務管理還處在相對粗狂的水平，常常局限于一些短期行為，如短期內水質達標或者大型活動的保障等，而缺乏長期的水務規劃。再者，從從頂層設計層面看，我國智慧水務發展也缺乏統一的行業標準，中國的水務市場在精細化管理方面有有很長的路要走。”

目前，各個水務企業對于整體智慧水務的理解有很大的偏差，楊虎進認為，這種“各自為站”的局面還會持續一段時間。需要行業管理機構給出指導性的意見，建立共同目標，使企業間達成行業共識，行成合力。“大家都處在摸索的階段，不能號稱自己的智慧水務系統就是最完善的，每家都有自己的技術特點和產品局限性。拿施耐德電氣來說，我們也有自己的角色，我們只做生產和運營，不涉及營收等子系統。”

施耐德電氣將自己定位為“能效管理和自動化控制領域的數字化轉型專家”，楊虎進表示，施耐德電氣通過互聯互通的產品、強大的本地控制、云技術以及應用程序、分析工具與服務，確保通過全生命周期的解決方案，因地制宜支持水務企業高效利用能源資源，實現可持續發展。施耐德電氣擁有智慧水務行業的核心技術和全球經驗，也一直圍繞一條主線：水務行業智慧化升級與數字化改造，不斷將國內外治水的行業經驗分享給“施耐德電氣的朋友圈”，共同為水行業的智慧未來發力。