智慧水务解决方案(智慧水务解决方案提供商)

智慧水务指什么？智慧水务解决方案都包含什么？

近年来，物联网、云计算技术不断创新完善，为创建智慧城市提供了有利条件。同时，为了确保水安全，节约有限的资源，传统的水务行业正不断地探索智慧水务建设。以实现智慧生产、智慧经营、智慧服务和智慧管控，智慧水务应运而生。

1、在城市供水、排水体系中，基本依靠人工管理和巡检，确保各环节供水、排水正常，效率较低，反馈周期较长;

2、人工抄表存在扰民、“抄不准”、“估值”等多种情况，客户服务体验较差;

3、水质、水压、及关联环境数据等不能清晰掌握，不利于水务的精细化管理;

4、对于水泵、水闸、取水栓、污水处理器等水务设备状态不能实现统一管理，设备管理难度较大;

5、排水管网、污水处理设施、再生水回用等排水体系不健全。

针对水务行业市场需求， HT for Web 打造的污水处理厂泵站自控系统基于物联网理念，采用信息化手段，实现对管网运行指标的实时监测，包括管网液位、流量、水质、气体、泵站运行状态等信息，保证管网安全高效地发挥作用，通过构建安全预警平台，提高应急指挥及快速处置能力，保障城市排水管线的安全运行，使得整个城市排水管线的安全运行可把握、可控制、可预测，提供科学、先进的城市级水力分析能力，更全面评估城市排水管网能力。

以城市排水设施数据为基础，结合管网监控数据，气象雨情状况，实现为城市汇水区智能划分、排水规划、防涝预测提供决策依据。 通过智能水表、压力传感器、开关控制阀、水质传感器、流量传感器采集数据，然后对供、排水系统中所有管线、设备 (水泵、阀门、取水栓、消防栓等) 与构筑物 (水厂、水池、水塔等) 的智能控制管理，全面掌握水务系统的运行情况如管网水位、流量、水质、水压、泵站运行状态等，保证水务系统安全高效运行。

智慧水务系统解决方案

一、行业简介：

水务行业是中国乃至全世界最重要的城市基本服务行业之一，日常的生活和生产都离不开城市供水。整个水务产业链包括供水、污水设备生产制造，原水收集与制造、存储、输送，水的生产和销售，水的供应网管、中水回用，污水排放，污水收集与处理、污泥处理等。

二、行业特点：

1、固定资产生命周期长，占用资金较大。

水务行业是一个长期保持相对稳定发展的行业，其设备、管线等固定资产生命周期都较长，比如，给水处理设施的使用年限至少为25年，输配水管线管网的年限一般为50年甚至更长，而且这些固定资产占用资金较大。

2、水价由政府统一管控，推行阶梯水价。

水务行业是关系国计民生的公共事业，所以政府对水价进行统一管控。水价偏低会造成节水意识缺乏，资源将严重浪费。总体来看，水价改革呈现价格不断上涨、价格分类不断简化、逐渐推行阶梯式水价等特征。

3、供水产销差率难把控，行业盈利低微。

供水产销差率的大小是水资源利用率的直接体现，然而，影响产销差率的因素非常多，供水量很难把控，从而造成供水成本偏高，水价与成本长期倒挂使得行业内企业盈利状况普遍不佳。

三、分析重点

指标与维度是BI 建设的数据基础，也是挖掘分析需求的重要依据。对于水务企业来说，可以从业绩分析和财务分析两个角度总结出分析重点。

1、业绩分析

业绩分析主要是分析水务企业的目前运营及未来发展情况，下图是水务集团业绩分析常用维度。

其中，项目增量与存量是水务集团比较关注的一个分析维度，包含建设增量、建设存量、运营增量、运营存量等四个指标。

通过这些指标可以有效地动态监控企业的发展能力。

请图-水务集团业绩分析常用维度

2、财务分析

水务企业的财务分析主要是基于ROE进行的经营效率分析，下图是从财务分析领域切入时的一般构建方法和水务企业的特征财务分析逻辑。

图-水务企业财务分析构建方法

其中有两个分析重点：资本及资产结构分析和产销差率分析。

(1) 资本及资产结构分析

一方面，因为水务企业的固定资产生命周期长，占用资金大；另一方面，水务市场投资和运营主体多元化的态势，所以水务企业对资本及资产结构管理非常关注。

(2)产销差率分析

对供水企业来说，产销差率的大小是水资源利用率的直接体现，是作为企业赢利能力的重要因素。为此，降低产销差率，提高有效供水成为目前供水企业的工作重点。

四、应用场景

如果水务应用系统可以实时监控并主动预警，那么会很大程度上降低漏失率，从而降低产销差率。

举例：某污水处理系统在分析云中实现“实时监控，主动预警”的解决方案。

Step1：数钥分析云可以实现及时的数据采集，直观展现当前装置的运行情况。

Step2：依据设定的阈值进行正常性判断，数钥分析云可以实现对责任管理人实施主动预警。

方案小结：分析云能够帮助水务行业提升信息资源整合和开发利用管理水平，使得水务管理日益科学合理，加快数字化转型的步伐。

智慧水利具体的解决方案是什么？

通过智慧水利水电工程案例可直观地查看大坝主体数个泄洪闸门实时的启闭状态，辅以气象信息、水位信息数据显示，帮助集控中心的人员在汛期及时作出决策。

水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力。将水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，从而得到电力。

水力发电系统主要由压力引水管、水轮机、发电机和尾水管等组成。河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂。利用三维组态还原电力生产过程，监控机组运行状态，提高发电效率。

Ⅰ水力势能到机械能的转变

江水水位在坝前升高形成落差，积蓄了水力势能。当机组准备发电时，对机组尾水管、引水压力钢管和蜗壳进行充水平压，提起机组下游尾水管闸门和上游闸门。

开机后，调速系统操作导水机构开启活动导叶，蜗壳内的高压水流经其内侧均匀排列的固定和活动导叶形成一定环面后，均匀可控地进入水轮机转轮，连续的带压水流从转轮叶片外缘整周径向流入，从转轮出口轴向流出，水力反作用于转轮叶片，使转轮产生旋转力矩并带动转轮旋转，水力势能转变为机械能。在可视化系统内接入了单个机组的转速、导叶开度等数据。

利用渲染还原该过程的每个步骤，可用于新员工的培训和安全讲解。

Ⅱ机械能到电能的转变

水轮机转轮带动机组大轴旋转，并将扭矩传递给与其同轴的发电机转子，转子通过励磁形成的磁场，在定子绕组中作同步旋转，发电机定子在交变磁场的作用下，在绕组中产生感应电势，由此完成了从机械能到电能的转换。

水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。将传感器数据上传可视化系统可判断工艺流程的合理性，发现阻碍电能转变的因素时及时修正，提高电能输出率。

Ⅲ初级电能到合格电能

通过接线端子引出，将导线连成闭合回路，回路中产生电流与电压，经过发电机出口母线，电流进入升压变压器，在这里电压被升至 500kV，然后进入六氟化硫气体绝缘开关站（GIS），连接输电线路进入电网，从而完成水轮发电机组的电力生产到输送的最后一个环节。

三维组态还原了水力资源从势能转变为电能的过程，一方面可以给学员提供仿真教学示例，另一方面可以向外界普及水力发电知识。融合数字建模、数字孪生、仿真模拟等技术，轻松构建低代码、零代码物联网 IoT 平台，辅助水利水电工程实现智慧化管理。

不仅是 3D 上的效果展现，支持绘制二维组态。可视化技术采用 B/S 架构，通过对传统二维的发电工艺组态图进行重构设计，对接测点数据实现 Web 化跨平台多端访问，无论是 PC、PAD 或是智能手机打开浏览器，即可随时访问监控场景。

将大屏组态集成至 B/S 端，与其他主流前端框架如 Angular、React 和 Vue 等无缝融合，打破了以往用户在控制室内控制场景的局限性。

二维组态基于 SCADA 系统，将图纸进一步美化升级。以平面图的形式展示了坝顶高程、大坝门机、主变压器、大坝库区、引水钢管、500kV 出线架、主厂房行车、发电机、水轮机在水力发电的过程中运行的先后顺序，并模拟水力势能—机械能—电能的转变，再通过 500kV 线路输送到 500kV 变电站的过程。

水库中水能转化为电能的多少与压力引水管管口处作用力大小密切相关。水库水量、水库水位、压力引水管倾斜角度等影响引水管管口作用力的因素直接影响着水能到电能的转换效率。

以蓝色的深浅代表水流的速度，以动态的点状线路模拟输电过程，整个过程清晰明了，一张图掌握水力发电站运行态势。高效协调水库和水机电系统之间以及水机电系统各部分之间的运行问题，提高发电效率。

平面图、塑料静态模型或者到水电站实地参观都无法使人直观、简单、全面、系统的了解水轮机内、外部结构组成以及工作原理。

“水轮机仿真拆解”通过三维仿真动画全方位表现，不仅给人以身临其境的感受，还能不受时间、地域的限制，系统、全面的了解水轮机各部件组成及动作原理。Hightopo数字孪生水轮机拆解过程，实现了在数字世界对物理实体状态和运行的全面精准呈现。场景中设备零件，浮现相应的属性信息，准确掌握设备内部业务流程、行为逻辑、状态变化等。

进入主厂房后，支持以第一人称视角自由漫游（W A S D 方向键结合鼠标操作），可查看发电机详细运行参数、摄像头监控画面等信息。

支持绘制并保存常用巡检路线，每次进入后按照固定路线自动漫游，满足个性化的巡检需求。通过巡检模拟人或者巡检车巡检的过程，经过设备时可以停留查看设备信息。

将 GIS 创新融入可视化中，为可视化赋予更强大的地理智慧。支持接入多源异构数据，标注各个水电站位置信息，即时还原高精度真实现场。

采集江河流域范围内的 DOM（数字正射影像）和 DEM（数字高程模型）数据，以真实的城市河道现状信息和周边景物信息为依据，对河道、河底的三维空间数据进行三维几何建模；然后叠加精细建模的水电站模型，并进行渲染优化；最后采用显示列表、纹理优先级、细节层级模型（LOD）等渲染技术，实现三维河流实时逼真的虚拟场景显示，并提供丰富的人机交互手段。

通过可视化建立整条流域的虚拟漫游，远景和近景背景区别设置，添加了水雾、大气、云层等环境效果，让场景更真实、灵动。漫游将客观真实存在的场景通过浏览器以虚拟漫游形式达到异地浏览的目的，用户足不出户即可游历景物景点和建筑物内部场景。

一个优秀的智慧水务系统是怎么样的？

一个优秀的智慧水务系统应该是“硬件+软件+物联网技术+服务”的整体系统，拿威派格智慧水务举例，智能水务的核心优势是：
1、工业互联网下智慧水务行业的协同创新与深度应用能力；
2、以ICOT全面知识与经验为基准的智慧水务顶层系统规划能力；
3、打通底层硬件信息孤岛，全面处理分析多方数据能力；
4、智慧水务产业生态体系深度融合能力；
5、水源地到水龙头供水全业务链的实践落地能力；
6、以客户需求为中心的调研摸排、建模分析、咨询服务能力；
7、以工业4.0为标准的高品质数字化生产能力；
8、以数据中台为核心的端到端技术研发能力；
9、ICOT解决方案的交付能力；
同时，智慧水务系统还包括了多种智慧水务解决方案，比如农村饮水智慧化解决方案、直饮水综合解决方案、校园水资源智慧管理综合解决方案、医院水系统智慧管理解决方案、地产集团供水全流程建管综合解决方案、二次供水旧改及优质饮用水解决方案、智慧水厂一体化解决方案、二次供水高效运维管理解决方案、数据打通为核心的智慧水务方案、智慧水务综合解决方案、工业互联网智慧水务一体机、智慧水务营收客服整体解决方案、供水漏损管理解决方案等等。

智慧水务是什么意思?

通俗理解为通过在各泵站、管道、水渠、污水处理厂安装传感器、控制器、数采仪、网关等，实现将生产运行数据实时传输到数据平台，数据平台通过对各类关键数据的实时监控和智能分析，并提供分类、分级预警。

以供水调度数据为基础，为给水系统、排水系统、污水处理系统等众多子系统提供运营数据分析、设备运转、水量管理、安全管理等业务支撑。形成感知、诊断、调度、预警、校正一体化水务管理体系，为用户打造规范化、精细化、智能化的水务运作流程。

回头看传统的水务管理，水厂位置普遍分散且缺乏统一集中管控，导致各厂区运营水平不均衡，频繁出现数据汇总不及时不全面、问题反馈滞后、事件处置缓慢等问题。运营管理过度依赖人工经验对其进行生产控制、故障判断、设备维修，人力成本过高且效率低下，难以复用。

水务行业在当下作为供排水民生保障类行业，需要实现以碳达峰、碳中和目标为契机，开发绿色低碳和可持续新型工艺，挖掘碳减排潜力，达到减污与降碳协同增效的目的。在未来，污水处理则是将能源与资源回收视为实现水务部门碳中和的重要手段，是能量平衡和能量自给。

智慧水务是智慧城市发展的一部分，近年来一直受到政府的扶持。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整体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。智慧水务可通过所获得的数据进行分析判断，结合实际情况生成方案辅助水务管理，协助水务运行更加的科学高效。

为助推“供排污”精细化运作，帮助提高水务精细作业、集中管控、数据透明，Hightopo 搭建了2D 智慧水务可视化解决方案。通过搭载数据采集设备、水质检测传感器、压力传感器、智能水表、流量计等设备，对水务信息进行实时动态采集，重点关注各水厂、水量、泵站的压力、流量、转速等关键性指标。主页场景汇总各水库、水厂、泵站定位信息，用户可点击对应区域进行详细查看。

界面摒弃了以往传统的地图模式，采用更加简洁的六边形色块拼接出湖泊水库等地形，河流分支则运用更加简化的线条予以展现，再选用不同颜色标明泵站、自来水厂、污水处理厂、非饮用水、饮用水水源及水源保护区域位置。如此设计更容易突出业务内容，让管理达到事半功倍的效果。

根据各地水务管理需求，通过对区域用水走势、供水量、水费总收益等层面信息的综合采集展示，准确获取各地区人口、水厂、水库、泵站的动态情况，对应生成可视化图表，清晰简明提高办公效率。支持基于时间、空间、质量等多维度监测管网漏损、水质超标或设备仪表超越阈值上限等类型事件，异常情况将自动触发告警装置，及时上报运维人员，辅助用户科学研判。在一定程度上降低设备故障损失和管网漏损率，避免了故障导致上下游设备而出现连锁事故，时刻保障用水安全生产。

可视化数据监管构建了涵盖生产、运营、财务、民生等综合信息，打破以往单一规划的管理形式，摆脱从前各自为政时代碎片化、补丁式信息化建设，提供综合分析辅助管理决策。

工艺组态仿真界面，支持“一张图”式远程集中监控厂区作业，点选对应厂区，呈现净水车间、清水池、加药间、送水泵房、出厂水等工艺段设备的实时运转状态。应用 2D 渲染模型，可将泥阀、液池、阀门等设备、管线及其他生产相关的构筑物进行直观呈现，并在对应区域叠加关键仪表读数，选用不同颜色区分各管线运作内容。为保证水池液位水量充足且不溢出，系统可根据监控到的水厂水池液位，联动遥控泵阀的启停和水泵站运行频率，实现自动控泵和恒压供水。

针对关键路径系统进行巡查管护，精确覆盖重点区域目标，确保全厂设备、流程、工艺整体稳定运行，让水处理在质量、决策、效率方面取得显著提升。提供历史数据回溯查询，对特定时间段某一件事进行追溯和轨迹追踪，为用户提供直观的视频图像和视图控制，如同身临其境查看现场情况。

数字化为智慧水务赋能——专访施耐德电气全国销售部水行业总监

近年来，随着对节能降耗、提升运管水平等需求不断提高，水务企业对智慧水务的需求开始呈现暴发式增长。在这条变革之路上，施耐德电气依托基于物联网的EcoStruxure™，继续深化“数字化转型领导者”和“行业应用专家”两大战略，赋能智慧水务多个维度的不断创新，解决水务企业能效运营难题，以创新技术带动绿色可持续发展。

腾飞：智慧水务的数字化翅膀

五年前，施耐德电气就已经大力布局智慧水务市场，“如果说那时的解决方案更多着眼于管网优化、调度以及漏损监测处理的话，现在数字化技术赋能智慧水务更多的‘智慧’能力。”杨虎进表示，“基于物联网的EcoStruxure三层架构，将生产控制、运营调度及企业管理结合到一起，用硬件+软件+服务的整体解决方案，实现水行业全生命周期覆盖，丰富了智慧水务的内涵。”

工业物联网（IIoT）平台的绿色智能制造正在推动水务行业数字化互联互通和管理变革，“对于工业来说，物联网是解决方法的思路，而互联网则是一门技术。基于工业物联网的智能制造，推动企业从关注资产变为数据驱动。在设备互联互通的基础上，让采集和分析数据发挥价值，提升生产效能。中国水务企业最迫切解决的问题是如何让数据运转起来，推进智能化和数字化的过程中遇到的最大问题之一是信息孤岛，如果没有数据和有效的分析方法作为基础，就谈不上云和互联互通。”杨虎进说。施耐德电气重磅打造的EcoStruxure架构平台包括互联互通产品、边缘控制和应用、分析与服务三层架构，将广泛的能源、自动化和软件产品整合行业完整解决方案，形成从连接、收集到分析、处理、优化的智慧水务闭环管理，帮助水务企业在运营效率与资产绩效上实现跨越式提升。如今，施耐德电气智慧水务解决方案已经在国内供水、流域治理、供热等行业落地了20多个案例，在建的项目也有40多个。

共同打造智慧水务生态圈

“共创共赢，打造数字化的未来”是2019施耐德电气创新峰会的主题，而创新和合作也是当下中国产业革命深刻变革的关键词。“水务不仅是一个经济行为，更是一种 社会 行为，饮用水是否水质达标?水管有没有发生泄漏?供水高峰时节会不会停水?不仅影响水务企业的生存，还影响整个 社会 的体验感。水务领域汇集了业主，设计院、工程总包商、工艺提供商及系统集成商等众多参与者，大家都有一个共同的目标，即提高水资源利用率和保障公众安全用水，围绕着这个目标，行业分工确定，有机的生态圈就此建立起来。”杨虎进说，“在传统的水行业，施耐德电气通过实现多个维度、各个层级的不断创新，用自动化技术解决水务企业能效运营的困境，为用户与合作伙伴的数字化转型赋能。”

杨虎进用一个南水北调工程举例，“这个工程包含十几个泵站，是调配供水量的关键，业主需要进行智能化管控，把能耗降到最低。在这个过程中，我们联合设计院，工程总包商以及施耐德电气集成的多个软件平台，共同搭建了智慧水务管理系统，实现了统一的中控室操控和无人值守。数字化改造后的项目应急储吐能力比以前提高了30%以上，能及时应对上游出现的例如暴雨，山洪等地质灾害，保障下游的水量供给和水质标准。” 对此，杨虎进表示，水循环始末，无论企业管理层、运营调度层、或是生产控制层，都可以进行主动监测、采集、分析和辅助日常及应急决策，使水务资产更加高效、长期和可靠运行，真正实现智慧水务。

IT赋能OT

借势工业物联网，基于施耐德电气长期积累的细分行业专业技术经验，EcoStruxure通过融合IT与OT技术，帮助客户实现数据价值最大化，尤其是将数据转化为切实可行的智能化信息与更加有效的业务决策，将物联网的战略远景逐一实现。如今，智慧水务解决方案正与IT系统和大数据服务手段紧密结合，帮助实现从“连接—收集—分析—决策—连接”全过程的闭环控制。

以污水处理中的“曝气”这一工艺环节举例，杨虎进说：“过去我们靠的是经验和人工操作，来控制曝气时间和曝气量。现在一步步发展到以模型代替，把不可控、非线性的过程变成有据可查的线性过程。再通过数据提炼和发展，反过来提高工艺使用的效能。”再例如污泥搅拌过程的电机，用先进的软件为过程工艺赋能，通过细致的电力、速率和功率参数设定，提高能效。据杨虎进介绍，这种节能化的改造一般能带来15%，甚至20%以上的能耗节约，也提高了设备的全生命周期。

致力于行业进步

“中国的水务企业，特别是污水处理企业，不管是项目投资还是数字化建设的力度都要远远超过欧洲同类型企业，因为中国有世界第一的污水量处理量，也拥有全世界最完善的工业体系。然而需要注意的是，虽然投入了大量人力和财力在智能化系统和设备上，但是否真正发挥了这些设备效能，做到物尽其用需要画个问号。”杨虎进分析了目前水务市场存在的诸多问题，“到目前为止，我国的水务管理还处在相对粗狂的水平，常常局限于一些短期行为，如短期内水质达标或者大型活动的保障等，而缺乏长期的水务规划。再者，从从顶层设计层面看，我国智慧水务发展也缺乏统一的行业标准，中国的水务市场在精细化管理方面有有很长的路要走。”

目前，各个水务企业对于整体智慧水务的理解有很大的偏差，杨虎进认为，这种“各自为站”的局面还会持续一段时间。需要行业管理机构给出指导性的意见，建立共同目标，使企业间达成行业共识，行成合力。“大家都处在摸索的阶段，不能号称自己的智慧水务系统就是最完善的，每家都有自己的技术特点和产品局限性。拿施耐德电气来说，我们也有自己的角色，我们只做生产和运营，不涉及营收等子系统。”

施耐德电气将自己定位为“能效管理和自动化控制领域的数字化转型专家”，杨虎进表示，施耐德电气通过互联互通的产品、强大的本地控制、云技术以及应用程序、分析工具与服务，确保通过全生命周期的解决方案，因地制宜支持水务企业高效利用能源资源，实现可持续发展。施耐德电气拥有智慧水务行业的核心技术和全球经验，也一直围绕一条主线：水务行业智慧化升级与数字化改造，不断将国内外治水的行业经验分享给“施耐德电气的朋友圈”，共同为水行业的智慧未来发力。