王愛杰¹  許冬件²  錢志敏¹ 王儲(chǔ)君²  劉廣齊²  遠(yuǎn)野³

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)，廣東 深圳 518055；2.珠海卓邦科技有限公司，廣東 珠海 519070；3.鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

智慧水務(wù)是指通過信息化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等手段，對(duì)水資源的監(jiān)測(cè)、調(diào)度、管理和利用進(jìn)行智能化、自動(dòng)化和系統(tǒng)優(yōu)化的一種水務(wù)管理模式。智慧水務(wù)的發(fā)展不僅可以提高水資源的利用效率和水質(zhì)安全，還可以為水務(wù)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。在數(shù)字中國(guó)蓬勃發(fā)展及水務(wù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的趨勢(shì)下，智慧水務(wù)建設(shè)和發(fā)展成為行業(yè)的共識(shí)，經(jīng)過多年的建設(shè)，智慧水務(wù)取得了一定成效，同時(shí)也面臨著挑戰(zhàn)。為促進(jìn)智慧水務(wù)的健康發(fā)展，本文結(jié)合大量行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)、智慧水務(wù)工程實(shí)踐以及思考，對(duì)我國(guó)智慧水務(wù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)闡述，并對(duì)未來(lái)發(fā)展提出展望。

在數(shù)字和數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，智慧水務(wù)成為行業(yè)共同關(guān)注的發(fā)展方向。結(jié)合行業(yè)調(diào)研和實(shí)際案例，闡述了智慧水務(wù)的發(fā)展現(xiàn)狀，深入分析了智慧水務(wù)發(fā)展的內(nèi)部和外部驅(qū)動(dòng)力、科研水平和數(shù)字化產(chǎn)品，尤其是人工智能、數(shù)字孿生和智能硬件產(chǎn)品等方面取得的重要進(jìn)展。最后，總結(jié)和提煉了該領(lǐng)域發(fā)展的問題和挑戰(zhàn)，并展望了智慧水務(wù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)于行業(yè)和企業(yè)而言，必須要回答的命題是我們?yōu)槭裁匆l(fā)展智慧水務(wù)？我們的核心需求是什么？我國(guó)智慧水務(wù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力可分為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力和外部驅(qū)動(dòng)力兩種情況，兩者處于協(xié)同驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)。

內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力源于行業(yè)和企業(yè)的自我要求，比如對(duì)高品質(zhì)/優(yōu)質(zhì)飲用水的追求、對(duì)環(huán)保達(dá)標(biāo)的硬性要求、對(duì)城市安全的韌性要求、對(duì)低碳綠色發(fā)展的要求、對(duì)城市生命線建設(shè)的要求，以及對(duì)未來(lái)智能化服務(wù)的期望和對(duì)數(shù)字意識(shí)的逐步覺醒等。

高品質(zhì)/優(yōu)質(zhì)飲用水需求是智慧水務(wù)發(fā)展的重要內(nèi)驅(qū)力。高品質(zhì)飲用水是人民生活的重要保障和必需品。近年來(lái)，全球氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響不斷加劇，水資源短缺和污染問題越來(lái)越嚴(yán)重。隨著居民對(duì)于水資源稀缺性的認(rèn)識(shí)不斷加深，對(duì)于水質(zhì)和供水的要求也越來(lái)越高。他們往往通過自己的經(jīng)驗(yàn)和觀察對(duì)水質(zhì)和供水的問題進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)。隨著信息技術(shù)和社交媒體的發(fā)展，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)和社交平臺(tái)了解到水質(zhì)和供水的相關(guān)信息和問題。通過數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)和水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和調(diào)整，保證供水的質(zhì)量和可靠性。數(shù)字化水務(wù)系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用水的智能監(jiān)測(cè)和計(jì)量，實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)費(fèi)和用水管控，減少浪費(fèi)和濫用。

智慧水務(wù)是環(huán)保達(dá)標(biāo)的重要手段。環(huán)境污染和破壞對(duì)人體健康及生命安全造成嚴(yán)重威脅。通過數(shù)字化技術(shù)和管理手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的全面監(jiān)測(cè)和控制，可以極大地提高污水處理的效率和性能，達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。

智慧水務(wù)是城市安全的重大需求。智慧水務(wù)可以提高城市防洪排澇的能力，提高供水和排水系統(tǒng)的安全性。智慧水務(wù)逐步發(fā)展對(duì)提高城市水資源的利用效率和管理效率起著重要的作用，并推進(jìn)城市節(jié)水和環(huán)保工作，對(duì)城市安全起著至關(guān)重要的作用。

智慧水務(wù)是低碳綠色發(fā)展的重要推動(dòng)力。智慧水務(wù)可以提高城市水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，推動(dòng)水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)，提高城市的智慧化水平和可持續(xù)發(fā)展能力。而隨著對(duì)低碳綠色的要求越來(lái)越高，對(duì)智慧水務(wù)也提出了更高要求。

目前，越來(lái)越多的水務(wù)企業(yè)開始逐步完善信息化建設(shè)。信息化建設(shè)是智慧水務(wù)內(nèi)驅(qū)力的重要表現(xiàn)，可以提高水務(wù)企業(yè)的智能化水平、安全性和管理效率，從而推動(dòng)智慧水務(wù)的循序發(fā)展。數(shù)字化意識(shí)覺醒是智慧水務(wù)發(fā)展的另一個(gè)重要標(biāo)志。數(shù)字化（包括數(shù)據(jù)化）是現(xiàn)代智慧型企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)特征。隨著數(shù)字化意識(shí)的覺醒，人們逐漸認(rèn)識(shí)到智慧水務(wù)的重要性和潛在價(jià)值，積極探索智慧水務(wù)的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)和新模式。數(shù)字化意識(shí)的提升可以促進(jìn)智慧水務(wù)在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、智能化調(diào)度、可持續(xù)發(fā)展等方面的創(chuàng)新，促使水務(wù)企業(yè)的運(yùn)行從傳統(tǒng)的手工管理向數(shù)字化管理轉(zhuǎn)變，提高智慧水務(wù)的運(yùn)營(yíng)水平和效率。此外數(shù)字化意識(shí)覺醒還可以加速智慧水務(wù)和其他行業(yè)的融合發(fā)展。

1）政策驅(qū)動(dòng)。

政策驅(qū)動(dòng)來(lái)源于數(shù)字中國(guó)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)，已成為我國(guó)的核心戰(zhàn)略，未來(lái)將共同推動(dòng)水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)的高質(zhì)量發(fā)展。近幾年，國(guó)家陸續(xù)頒布了《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》、《關(guān)于構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度更好發(fā)揮數(shù)據(jù)要素作用意見》、組建國(guó)家數(shù)據(jù)局等一系列政策，智慧水務(wù)是一個(gè)非常關(guān)鍵的組成部分。2023年，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》，提出數(shù)字中國(guó)建設(shè)的“2522”整體框架，即夯實(shí)“兩大基礎(chǔ)”，推進(jìn)數(shù)字技術(shù)與“五位一體”深度融合，強(qiáng)化“兩大能力”，優(yōu)化數(shù)字化發(fā)展國(guó)內(nèi)國(guó)際“兩個(gè)環(huán)境”。2023年5月25號(hào)，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》，目標(biāo)到2025年，建設(shè)一批國(guó)家水網(wǎng)骨干工程，國(guó)家骨干網(wǎng)建設(shè)加快推進(jìn)，水網(wǎng)工程智能化水平得到提升。到2035年，基本形成國(guó)家水網(wǎng)總體格局，國(guó)家水網(wǎng)主骨架和大動(dòng)脈逐步建成，省市縣水網(wǎng)基本完善，構(gòu)建與基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化相適應(yīng)的國(guó)家水安全保障體系。規(guī)劃綱要中提到“加快智慧發(fā)展”的3個(gè)重點(diǎn)：1）加強(qiáng)水網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)，深化國(guó)家水網(wǎng)工程和新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)融合，推動(dòng)水網(wǎng)工程數(shù)字化智能化建設(shè)；2）提升水網(wǎng)調(diào)度管理智能水平，加快推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中心、大數(shù)據(jù)中心及流域分中心建設(shè)，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系；3）完善水網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系，推動(dòng)新一代通信技術(shù)、高分遙感衛(wèi)星、人工智能等新技術(shù)新手段應(yīng)用，提高監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平，打造全覆蓋、高精度、多維度、保安全的水網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系。

2）技術(shù)驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)驅(qū)動(dòng)來(lái)源于數(shù)據(jù)成為繼土地、資本、技術(shù)、勞動(dòng)力之后的第5大生產(chǎn)要素。大數(shù)據(jù)、5G/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備和數(shù)字孿生等技術(shù)的逐漸成熟，尤其是生成式AI在2023 年的突破式進(jìn)展，已經(jīng)將智慧水務(wù)的發(fā)展推入快車道。2022年，國(guó)家啟動(dòng)大尺度空間統(tǒng)籌調(diào)度核心資源的超級(jí)工程——東數(shù)西算，將東部的數(shù)據(jù)需求和西部的算力綜合調(diào)度，是實(shí)現(xiàn)資源跨區(qū)域調(diào)配重大戰(zhàn)略工程。上述多項(xiàng)技術(shù)作為數(shù)據(jù)的主要生產(chǎn)工具和使用者，快速推動(dòng)智慧水務(wù)的發(fā)展。

3）經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)。

經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)來(lái)源于當(dāng)下是數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合的新經(jīng)濟(jì)時(shí)代。正處在快速發(fā)展階段的水務(wù)行業(yè)也面臨著許多問題，例如供水管網(wǎng)的迅速擴(kuò)張導(dǎo)致水務(wù)部門和企業(yè)管理壓力增加，急需建立支撐性的智慧管控平臺(tái)；高漏損率使企業(yè)對(duì)智慧管網(wǎng)需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，需要通過大量的智能監(jiān)測(cè)設(shè)備作為技術(shù)輔助加強(qiáng)設(shè)施和管網(wǎng)的維護(hù)與管理；污水排放量持續(xù)增長(zhǎng)，帶動(dòng)了污水處理需求的同步上升，并增加了管控的智能化和智慧化需求。智慧水務(wù)可以實(shí)現(xiàn)水務(wù)行業(yè)管理的智能化、高效、透明和可持續(xù)，提高用水效率、降低管理成本、保障水質(zhì)安全。

圖1 水務(wù)行業(yè)發(fā)展需求

4）需求驅(qū)動(dòng)。

需求驅(qū)動(dòng)來(lái)源于城市水安全、水生態(tài)、水環(huán)境、水服務(wù)難以滿足人民群眾對(duì)美好生活的向往。2023年3月22日，聯(lián)合國(guó)重啟水事會(huì)議，目的是尋求突破性解決方案應(yīng)對(duì)全球水危機(jī)，加快普及安全用水和衛(wèi)生設(shè)施。會(huì)議通過了具有里程碑意義的《水行動(dòng)議程》，包含700多項(xiàng)承諾，旨在保護(hù)“人類最寶貴的全球共同利益”。

在2017—2020年，在中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)的帶領(lǐng)下，珠海卓邦科技有限公司對(duì)全國(guó)1000多家代表性水務(wù)企業(yè)開展了智慧水務(wù)建設(shè)調(diào)研。其中，95%以上的水務(wù)企業(yè)正在密切關(guān)注智慧水務(wù)的行業(yè)動(dòng)態(tài)，越來(lái)越多的數(shù)字化領(lǐng)先水務(wù)企業(yè)都在啟動(dòng)頂層設(shè)計(jì)工作；80%以上的水務(wù)企業(yè)認(rèn)同智慧水務(wù)在提升效率、管理增效、提升企業(yè)形象、保障安全等方面的價(jià)值；77.4%的水務(wù)企業(yè)發(fā)展智慧水務(wù)的動(dòng)力來(lái)源于公司內(nèi)部的發(fā)展戰(zhàn)略需求，46.8%的水務(wù)企業(yè)則來(lái)自于外部環(huán)境的推動(dòng)；60%以上的企業(yè)表示高管對(duì)于智慧水務(wù)支持力度極大，包括組織、資金、政策、人員支持等方面；在智慧水務(wù)發(fā)展的過程中，65%的水務(wù)企業(yè)關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，52%的水務(wù)企業(yè)關(guān)注信息系統(tǒng)覆蓋范圍的拓展，56%的水務(wù)企業(yè)關(guān)注集成整合，60%以上的水務(wù)企業(yè)關(guān)注數(shù)據(jù)資源的挖掘利用 。

圖2 代表性水務(wù)企業(yè)進(jìn)行的關(guān)注度

隨著越來(lái)越多的水務(wù)企業(yè)重視智慧水務(wù)，企業(yè)的數(shù)字化管理部門發(fā)展也在發(fā)生巨大變化。據(jù)中國(guó)水協(xié)牽頭編制的《城鎮(zhèn)水務(wù)行業(yè)智慧水務(wù)調(diào)研分析報(bào)告(2020年)》數(shù)據(jù)顯示，50%的受調(diào)研水務(wù)企業(yè)已成立獨(dú)立的數(shù)字化管理部門，且部分企業(yè)成立了智慧水務(wù)領(lǐng)導(dǎo)小組。水務(wù)企業(yè)的發(fā)展離不開行業(yè)的進(jìn)步，該報(bào)告基于大量調(diào)研數(shù)據(jù)，指出我國(guó)智慧水務(wù)在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、人才儲(chǔ)備、技術(shù)支撐和科研成果等方面都取得了較快的進(jìn)步。

在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)主要集中在直轄市和東部地區(qū)，區(qū)域發(fā)展不平衡?，F(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)涉及多家協(xié)會(huì)組織，側(cè)重方向與各協(xié)會(huì)業(yè)務(wù)范圍相關(guān)，與智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)較少。2020年9月，住建部發(fā)布《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 2020 年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃》，立項(xiàng)通過了《2020-K040-智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)研究》課題，由中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)承擔(dān)，北控水務(wù)集團(tuán)、珠海卓邦科技有限公司、福建水投集團(tuán)、福州水務(wù)集團(tuán)等單位合作參與。2023年6月1日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2023年工程建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編制及相關(guān)工作計(jì)劃》，內(nèi)容涵蓋工程建設(shè)強(qiáng)制性國(guó)家規(guī)范、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)）、標(biāo)準(zhǔn)翻譯、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和專項(xiàng)工作，合計(jì)178項(xiàng)。該標(biāo)準(zhǔn)將緊密結(jié)合水務(wù)行業(yè)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，構(gòu)建水務(wù)信息系統(tǒng)的安全架構(gòu)，同時(shí)給出架構(gòu)中各元素的具體安全技術(shù)要求。適用于城鄉(xiāng)水務(wù)行業(yè)信息系統(tǒng)的安全建設(shè)、規(guī)劃、驗(yàn)收等。在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，重慶水務(wù)集團(tuán)于2018年6月率先在行業(yè)內(nèi)啟動(dòng)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作，是行業(yè)內(nèi)首先全面和成體系推動(dòng)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的水務(wù)企業(yè)。近些年積極推動(dòng)智慧水務(wù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的水務(wù)企業(yè)還有：北控水務(wù)集團(tuán)、深圳水務(wù)集團(tuán)、杭州水務(wù)集團(tuán)、青島水務(wù)集團(tuán)、常州排水公司等。

在人才儲(chǔ)備方面，2023年6月9日，武漢大學(xué)智慧水利系正式揭牌成立，是融合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、電子信息、工程管理等專業(yè)發(fā)展而成立的新工科專業(yè)。智慧水務(wù)專業(yè)于2022年列入普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄的新專業(yè)名單，包括河海大學(xué)、三峽大學(xué)、華北水利水電大學(xué)等十余所高校開設(shè)了智慧水務(wù)和智慧水利專業(yè)。高校在智慧水務(wù)人才培養(yǎng)的重視和加強(qiáng)，對(duì)于推動(dòng)智慧水務(wù)行業(yè)發(fā)展具有重要積極意義。

在技術(shù)支撐方面，2023年4月14日，由中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)組織，中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司主編，32家單位聯(lián)合編制的《城鎮(zhèn)智慧水務(wù)技術(shù)指南》重磅發(fā)布。該指南明確了城鎮(zhèn)智慧水務(wù)的總體架構(gòu)、保障體系以及數(shù)字化建設(shè)、智能控制和智慧決策的技術(shù)要求，系統(tǒng)化地說(shuō)明了城鎮(zhèn)供水、城鎮(zhèn)水環(huán)境、排水(雨水)防澇等領(lǐng)域的智慧應(yīng)用，填補(bǔ)了我國(guó)城鎮(zhèn)智慧水務(wù)建設(shè)與應(yīng)用的空白。為各地行業(yè)主管部門及城鎮(zhèn)水務(wù)企事業(yè)單位推進(jìn)智慧水務(wù)建設(shè)提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)。

縱觀智慧水務(wù)的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷3個(gè)階段，目前正處于由自動(dòng)化、信息化向智慧化邁進(jìn)的過程。第1階段（1990—1999年），注重水系統(tǒng)信息化，以自動(dòng)化控制為核心，著眼于工藝優(yōu)化及生產(chǎn)效率提升，自動(dòng)化信息采集等技術(shù)得到快速發(fā)展；第2階段（2000—2009年），注重完善信息化數(shù)據(jù)建設(shè)，以企業(yè)信息化為核心，通信網(wǎng)絡(luò)得到迅速發(fā)展，水務(wù)基礎(chǔ)信息逐步實(shí)現(xiàn)聯(lián)通。第3階段（2010年—），集成應(yīng)用，建立智慧水務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)成為重點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感技術(shù)快速滲透，大數(shù)據(jù)、AI和區(qū)塊鏈得到了綜合應(yīng)用，水務(wù)管理智慧化水平顯著提升。據(jù)預(yù)測(cè)，從目前到2035年，將是智慧水務(wù)全面推進(jìn)的階段，有望實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全面智慧化自主運(yùn)行，基本排除人為干擾，形成完善的智慧水務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。智慧水務(wù)建設(shè)從自動(dòng)化、信息化向智慧化的發(fā)展過程離不開國(guó)家信息系統(tǒng)建設(shè)。其中，供水企業(yè)信息系統(tǒng)側(cè)重客戶服務(wù)管理，比如收費(fèi)系統(tǒng)、微信公眾號(hào)和報(bào)裝管理系統(tǒng)建設(shè)等；排水企業(yè)信息系統(tǒng)側(cè)重運(yùn)行控制管理，更關(guān)注水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和中控系統(tǒng)的建設(shè)等。

圖3 我國(guó)信息系統(tǒng)建設(shè)狀況

基于對(duì)水務(wù)行業(yè)企業(yè)及用戶的調(diào)研，我國(guó)水務(wù)企業(yè)智慧化建設(shè)排名前3的期望目標(biāo)是水廠調(diào)控?zé)o人化、管網(wǎng)調(diào)度科學(xué)合理、工藝控制高效，詳見圖4。未來(lái)發(fā)展方向是加強(qiáng)智慧水務(wù)頂層設(shè)計(jì)、提高運(yùn)營(yíng)管理能力、大數(shù)據(jù)中心建設(shè)。我國(guó)政府采購(gòu)智慧水務(wù)項(xiàng)目地域性特點(diǎn)較為突出，主要分布在東南部和華中地區(qū)。水務(wù)企業(yè)資金投入方面，未來(lái)5年總體上將呈現(xiàn)2個(gè)極端的趨勢(shì)。區(qū)域上，華東地區(qū)資金投入較為平均，華中區(qū)域和華北區(qū)域的資金投入呈現(xiàn)兩個(gè)極端的趨勢(shì)。規(guī)模上，50萬(wàn)t以下企業(yè)資金投入呈兩個(gè)極端的趨勢(shì); 50萬(wàn)t以上企業(yè)資金投入較平均。在招標(biāo)投標(biāo)方面，東南和華中地區(qū)處于引領(lǐng)狀態(tài)，對(duì)未來(lái)五年水務(wù)企業(yè)的資金投入預(yù)測(cè)，整體上還是有不平衡性。

圖4 我國(guó)水務(wù)企業(yè)智慧化建設(shè)目標(biāo)

目前，從水務(wù)企業(yè)數(shù)字化管理部門來(lái)看，在如何提高運(yùn)營(yíng)管理的能力和增強(qiáng)大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方面已經(jīng)基本達(dá)成了共識(shí)，據(jù)目前調(diào)研的水務(wù)企業(yè)，已有一半以上成立了這種獨(dú)立的數(shù)字化管理部門。領(lǐng)導(dǎo)高度重視和業(yè)務(wù)部門深度參與，是智慧水務(wù)建設(shè)和應(yīng)用成效好的水務(wù)企業(yè)的共同特征，這在水務(wù)企業(yè)數(shù)字化管理部門是非常重要的一點(diǎn)。

圖5 水務(wù)企業(yè)數(shù)字化管理部門發(fā)展?fàn)顩r

相較于歐美的數(shù)字水務(wù)注重理論和基礎(chǔ)方法創(chuàng)新，我國(guó)智慧水務(wù)科研注重技術(shù)應(yīng)用和解決實(shí)際水務(wù)問題，例如水質(zhì)監(jiān)測(cè)和污染控制，主要以政府機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)和企業(yè)等多方合作的方式?？蒲谐晒矫?，如圖6所示，圍繞“智慧+水務(wù)”作為關(guān)鍵詞的國(guó)家級(jí)課題共計(jì)95個(gè)，其中與城市相關(guān)的主題資助率較高。但資助領(lǐng)域交叉性強(qiáng)，與水務(wù)直接相關(guān)性小，水務(wù)科研人員參與度有待提高。華北院自主研發(fā)的一體機(jī)大腦Simuwater，是國(guó)內(nèi)首款集機(jī)理模型、概化模型及人工智能于一體的混合模型，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫耦合流域城市排水系統(tǒng)仿真，打破了排水系統(tǒng)仿真受限于國(guó)外的瓶頸。而哈爾濱工業(yè)大學(xué)主導(dǎo)開發(fā)的基于AI的碳排核算模型（馬頭崗污水廠項(xiàng)目），結(jié)合機(jī)理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法，建立了生物處理過程“碳代謝”模型，發(fā)展了水處理碳排放實(shí)時(shí)計(jì)量方法，實(shí)現(xiàn)了碳排放的分鐘級(jí)別計(jì)量。博愛第二污水廠項(xiàng)目應(yīng)用數(shù)字孿生賦能污水廠低碳運(yùn)維，采用三維可視化建模，工藝仿真、自控仿真和三維可視化等技術(shù)構(gòu)建了三維虛擬水廠，整合了設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)預(yù)測(cè)、水量預(yù)測(cè)、生化分析、物料平衡、運(yùn)行調(diào)整、設(shè)備維護(hù)、故障診斷等功能。

除了AI技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)水務(wù)行業(yè)也涌現(xiàn)出大量數(shù)字化產(chǎn)品，如智能井蓋、智能水泵、智能閥門、智能水樁、水力控制裝備、網(wǎng)格化積水識(shí)別系統(tǒng)等。智能井蓋可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、防溢漏控制、遠(yuǎn)程控制等功能；智能水泵可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水壓、節(jié)能環(huán)保、防護(hù)功能、智能化運(yùn)行等功能；智能閥門實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)流量、遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)、安全保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳云端及數(shù)據(jù)分析等功能。這些數(shù)字化產(chǎn)品是下一步如何獲得真正實(shí)時(shí)有效大數(shù)據(jù)的重要前提，也是如何把數(shù)據(jù)能夠真正納入到數(shù)據(jù)資產(chǎn)體系框架內(nèi)的一個(gè)重要基礎(chǔ)條件。運(yùn)用這些數(shù)字化產(chǎn)品，可以迅速響應(yīng)國(guó)家的重大需求和新的挑戰(zhàn)。

圖6 我國(guó)智慧水務(wù)科研水平

目前，我國(guó)發(fā)展智慧水務(wù)尚存在3個(gè)難點(diǎn)問題：1）數(shù)字化技術(shù)與業(yè)務(wù)難以融合。水務(wù)公司有很多業(yè)務(wù)專家對(duì)業(yè)務(wù)研究很深，但是對(duì)數(shù)字化技術(shù)缺乏了解，而IT專家則對(duì)業(yè)務(wù)和場(chǎng)景的理解不夠深刻，因此出現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)和業(yè)務(wù)融合度不夠的情況，技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐不充分，智能設(shè)備設(shè)施、工業(yè)軟件需要突破水處理工藝的多個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。2）智慧水務(wù)效益難以衡量。數(shù)字化項(xiàng)目目標(biāo)在于優(yōu)化商業(yè)模式、提升業(yè)務(wù)能力和轉(zhuǎn)變運(yùn)營(yíng)方式，難以用標(biāo)準(zhǔn)量化。同時(shí)，智慧水務(wù)建設(shè)自身很難獨(dú)立產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。3）難以形成有效的產(chǎn)業(yè)協(xié)同。因?yàn)檎麄€(gè)智慧水務(wù)鏈條特別長(zhǎng)，需要核心技術(shù)滿足水務(wù)企業(yè)對(duì)智慧水務(wù)的發(fā)展需求，但這其中包括比較多的技術(shù)困難和應(yīng)用瓶頸，因此難以形成有效產(chǎn)業(yè)協(xié)同。

為此，亟需在以下3方面盡快產(chǎn)生突破：1）亟需提升認(rèn)知，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要理念革新和企業(yè)數(shù)字化認(rèn)同感，部分企業(yè)數(shù)字化認(rèn)知停留在生產(chǎn)過程信息化控制上，而決策者應(yīng)對(duì)數(shù)字化有更深刻的理解。2）亟需統(tǒng)籌建設(shè)，智慧水務(wù)建設(shè)發(fā)展也亟需行業(yè)認(rèn)可的智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。一些大型水務(wù)集團(tuán)業(yè)務(wù)眾多、子公司眾多，大多情況是各自為戰(zhàn)，缺少統(tǒng)籌，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)。3）亟需專門人才，這是一個(gè)突出的行業(yè)痛點(diǎn)。因?yàn)橹腔鬯畡?wù)是相對(duì)特別的跨專業(yè)融合領(lǐng)域，企業(yè)亟需足夠的信息科技專業(yè)人士賦能智慧水務(wù)的建設(shè)。而人才培養(yǎng)和企業(yè)的需求存在一定的脫節(jié)，高校缺乏智慧水務(wù)相關(guān)課程的設(shè)置，無(wú)法為行業(yè)輸出合適的人才。

AI大模型的技術(shù)發(fā)展已受到越來(lái)越大的關(guān)注，應(yīng)當(dāng)積極探索AI在水務(wù)領(lǐng)域可能產(chǎn)生的新突破，下一步會(huì)逐步把辨識(shí)性AI向生成式AI推進(jìn)，其中包括防洪排澇、水資源估算和預(yù)測(cè)、水質(zhì)異常監(jiān)測(cè)、水文過程模擬、水資源分配優(yōu)化、水力發(fā)電和能源管理、水質(zhì)參數(shù)的測(cè)量等方面。同樣，也包含行業(yè)的知識(shí)沉淀、行業(yè)知識(shí)圖譜，未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的人工智能助理，輔助解答各種各樣專業(yè)領(lǐng)域問題。

總結(jié)下來(lái)，智慧水務(wù)發(fā)展呈現(xiàn)5大趨勢(shì)：

1）思維的變革。數(shù)字化思維的變革讓水務(wù)公司精益求精，不斷地提高運(yùn)營(yíng)效率，安全保障的提高，繼而推動(dòng)組織架構(gòu)和管理模式的變革，加速智慧水務(wù)建設(shè)的速度，推動(dòng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展。

2）數(shù)業(yè)融合，關(guān)鍵數(shù)字技術(shù)與水務(wù)業(yè)務(wù)不斷深入融合。智慧水務(wù)會(huì)越來(lái)越多的融合到智慧城市的建設(shè)，在城市的治理和發(fā)展當(dāng)中給予更多的貢獻(xiàn)。

3）數(shù)據(jù)引領(lǐng)，智慧水務(wù)已進(jìn)入到以數(shù)據(jù)資產(chǎn)為核心的新時(shí)代。數(shù)據(jù)資產(chǎn)驅(qū)動(dòng)著水務(wù)行業(yè)生產(chǎn)方式、治理方式的變革，也是整個(gè)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)必由之路。

4）模式創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)、AI、大模型等技術(shù)賦能，深刻改變了水務(wù)行業(yè)的生產(chǎn)、商業(yè)模式。

5）安全保障。水務(wù)系統(tǒng)作為城市的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，安全和可靠地運(yùn)行始終是最重要的要求。因此要強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)防護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)水務(wù)行業(yè)安全與發(fā)展并重，構(gòu)筑智慧水務(wù)安全屏障。

未來(lái)，智慧水務(wù)發(fā)展有望在以下幾方面產(chǎn)生新變化：

1）產(chǎn)生新職位。例如首席數(shù)據(jù)官、算法工程師、數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)管理員等。

2）商業(yè)模式變化。大數(shù)據(jù)、AI、大模型等技術(shù)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式及關(guān)系變革，進(jìn)行跨界融合，誕生新商業(yè)模式。

3）競(jìng)爭(zhēng)格局變化。競(jìng)爭(zhēng)格局逐漸由分散向集中過度，越來(lái)越多的水務(wù)企業(yè)成立數(shù)字科技公司，未來(lái)也有望誕生世界一流智慧水務(wù)龍頭企業(yè)。

4）新機(jī)遇?？h域智慧水務(wù)建設(shè)逐漸成為重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)，大廠紛紛布局智慧水務(wù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨界融合，賦能智慧水務(wù)建設(shè)，為傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。

5）新人才的培養(yǎng)，這里需要高校、企業(yè)、咨詢公司三方合作：開辦水務(wù)大學(xué)自主培養(yǎng)懂業(yè)務(wù)的科技人才和懂科技的業(yè)務(wù)人才；高校和企業(yè)合作打造產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)體系；企業(yè)和咨詢公司組成既懂技術(shù)又懂業(yè)務(wù)的復(fù)合型人才聯(lián)合團(tuán)隊(duì)。

我國(guó)智慧水務(wù)建設(shè)正處于快速發(fā)展期，未來(lái)的趨勢(shì)是數(shù)字化、智能化、可持續(xù)化。智慧水務(wù)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將為水資源的保護(hù)、利用和管理提供更多的工具和手段。同時(shí)，智慧水務(wù)的發(fā)展還需要政府、企業(yè)、學(xué)術(shù)界和社會(huì)各方的積極參與和合作，共同推動(dòng)智慧水務(wù)的發(fā)展。

整體上，我國(guó)智慧水務(wù)發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。面向未來(lái)，我們應(yīng)該高度重視智慧水務(wù)的創(chuàng)新、應(yīng)用和推廣，積極推動(dòng)智慧水務(wù)的可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)數(shù)字中國(guó)、美麗中國(guó)做出更大的貢獻(xiàn)。