智慧水务建设效益浅析

李美玲

（上海威派格智慧水务股份有限公司，上海200000）

1 前言

智慧水务是水务发展到数字化后的高级形态，它充分利用物联网、大数据、云计算、工业互联网等新一代信息技术，深入挖掘和广泛运用水务信息资源，逐步构建水务企业生产管控能力、业务协同能力、经营管控能力、财务管控能力、用户服务能力等新型能力，全面提升水务管理的效率和效能，最终建成为城市级水务智慧化支撑体系，以辅水务企业实现全要素生产率和可持续竞争力的提升，并实现“省-市-县-村镇”四级精细化管理，促进水务从传统服务到数字化、智慧化转型升级。

图1 智慧水务新型能力图谱与建设价值分析

智慧水务的业务体系和价值模式是基于数字生产力的新型能力共建、共创、共享形成的开放生态，其产生的效益不仅是应用新一代信息技术改造提升存量业务，实现提升效率、降低成本、提高质量，而且赋能延伸业务和增值服务，实现产品/服务创新与业态转变。本文从生产管控、运营决策、管理协同、用户服务这四方面开展分析。

1.智慧水务建设价值分析

1.1 生产精益化

1.1.1 提高供水水质综合达标率

通过物联网技术，在水源地、水厂、管网、供水节点、二次供水、用户端等布置水质在线监测设备，实时监测余氯、氨氮、总氮、COD、TDS等水质指标，实现超标报警、快速维修，有效控制水质污染事件的发生。同时，通过源水养护、水厂自动化、管网养护、泵站管理、二供管理等系统，从水厂进出厂水、管网输送、设备末端到用户龙头，全流程保障居民水质的安全稳定，提升供水水质综合达标率，为市民创造出更加优质的供水、用水、饮水环境，保障用水水质安全。

1.1.2 提高能源利用率

通过源水调度、管网调度、错峰调蓄等系统，平衡供水能力与用水需求，实现水资源的合理分配，降低设备能耗；通过水厂智能加药系统和生产管理系统，可根据水质情况实时调控药剂量，实现药剂精准计算、投加，大大节约铝盐、铁盐、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧等药剂量，并使药剂得到安全储存；通过设备管理、二供管理系统，寻求设备最优搭配组合，减少“大马拉小车”现象，大大提升能源利用率，降低能耗，降低城市供水综合单位电耗与成本。

1.2 决策科学化

1.2.1 提高供水保障率

通过智慧水务系统，第一时间发现和减少安全事故和突发事件的损失，最大限度地保障国家财产不受损失和人民生活不受影响；通过源水调度、管网调度、错峰调蓄等系统实现水资源合理分配，缓解高峰期“抢水”现象；通过DMA分区管理、漏损分析与管理、产销差管理、大表管理等系统，及时预警、处置泄漏事故，高效处置、抢修，降低漏损率，提升漏损抢修效率；通过GIS、管网水力模型辅助工作人员全面了解供水管网运行情况，作出决策；通过事故预警预测系统和管网外业工单系统，及时启动事件预警机制，并及时派发维修工单，提高应急处置能力，提高供水保障率。同时公众可以通过公共监测平台或移动在线软件等举报黑臭水体，及时发现水污染，保障用水安全。

图2 供水水质综合达标率提升分析

图3 能源利用率提升分析

图4 供水保障率提升分析

1.2.2 提高运营效率

改善供水企业的管理现状以及提高供水的安全性能，为城市居民提供更加便捷、更加高效、更加舒适的供水服务。使得供水企业的运营与管理更加智能化，进而提升企业的运营效率，使城市用水更加安全。有效提升水资源的使用效率，在智慧化城市用水与排水方面能够更加高效，减少水资源的浪费，同时在防洪等自然灾害方面等更加有效。使水务业务更加的智能化，进而为城市居民提供更加高效便捷的服务，通过智慧化的水业务，实现实时、自动的水务服务。

1.3 管理协同化

通过设备统一接入平台，实现稳定高效、可拓展的物联网接入，提供物联网设备基础信息管理和维护；通过设备管理平台，统一管理“水源-水厂”全流程设备，同时实现各设备的全生命周期管理，科学预测设备剩余寿命，提示更换，降低供水设备剩余寿命预测失效率，提高设备利用率；通过数据中台，进行统一的数据采集、数据传输、数据存储、数据处理与数据缓存，打通各系统间数据孤岛，提高信息资源利用率；通过公共服务基础支撑中台，实现多业务系统间的打通，提高各业务部门间信息同步，实现水务应用一体化管理，提高了任务协同度。

实现信息技术由被动支撑管理向融入水务管理模式的转变，推动了水务业务流程的再造，不仅可以更加合理地利用水资源，确保水量、水质、水压和供水安全，还可以提高水司运维水平，保持合理的运维成本，从而减缓供水成本升高对水价的压力。

1.4 服务主动化

1.4.1 提高服务水平

利用移动终端和互联网为市民提供一站式涉水业务服务，实现水质实时投诉、网上办理行政许可、电子支付水费、智能水表等功能，进而使水务公共服务水平得以大幅度提高。充分改善了传统供水公司、政府机构、用户之间的交流方法，提高了资源的合理利用效率，便于进行高效合理的信息传输。

图5 任务协同度提升分析

表1 智慧水务效益指标列表

1.4.2 提高用户满意度

通过网上营业厅系统、服务热线，搭建与居民之间的桥梁，解决城市取水、供水、用水等问题的诉求和矛盾，提高用户服务便捷度；通过营业收费管理系统、客户信息管理系统，记录客户信息，为水务企业提供精细化管理所需的统计分析信息，提高服务质量，实现智慧客服；通过营销类工单系统、报装管理系统、抄表管理系统、工程管理系统、表务管理系统等，提高任务响应速度，快速派发工单，提高工单完成及时率，提高报装、抄表效率，实现计量表具的及时维修与更换，提高用户满意度。

1.4.3 提高首次来电解决率

通过客户信息管理、抄表管理、服务热线、设备管理等系统，实现大数据时代下对数据的智能分析，以更加精细、动态的方式管理水资源生产、经营、服务的各个环节，充分采集、记录、展示客户信息，快速排查用户来电原因，提高用户首次来电解决率。

2.智慧水务建设效益指标

智慧水务效益分析可以从基础设施、人员、资金、管理、服务五个方面展开。通过客户信息管理、抄表管理、服务热线、设备管理等系统，实现大数据时代下对数据的智能分析，以更加精细、动态的方式管理水资源生产、经营、服务的各个环节，充分采集、记录、展示客户信息，快速排查用户来电原因，提高用户首次来电解决率。

3.典型智慧水务建设项目效益分析

3.1 基于智能互联的城市智慧供水管理平台效益分析

3.1.1 项目实施概况

本项目为市级二次供水改造项目，其中二次加压最高日用水量104m3/d；二次加压最高时用水量为10.8m3/h,系统流量为24m3/h；分区情况：加压楼宇共四栋，楼层15层，加压户数130户，均为一厨二卫；泵房尺寸：14000mm（L）×7500mm（W）；泵房拟从室外市政给水管上接出两根DN100的来水管进入泵房，市政供水水压为0.25MPa。原供水设备为变频供水。

项目改造前存在以下问题：

（1）缺乏科学的用水规律分析，使设备持续运转，保持恒压供水满足最不利点的用水需求；缺乏对设备重要零部件的全生命周期管理，无法预测更换零部件时间，导致零部件寿命较短；缺乏设备的实时监控与报警，当设备出现故障时，无法第一时间进行维修，导致缩短设备寿命。一般情况下一套供水设备以常态运行的寿命是15年即131400小时，高效状态运行的寿命是10年即87600小时，项目改造前一套设备一天中连续高效运转24h。

图6 用户满意度及首次来电解决率提升分析

（2）运维人员每个月进行一次设备检查，无法实时掌控设备状态，当设备发生故障时，只能通过自检、用户投诉两种方式得知设备故障状态，另外维修人员派单慢，无法第一时间赶赴现场维修。据统计，一般情况下，从设备发生故障到运维人员维修需要5个小时。

（3）水箱清洗无规律，导致水质有二次污染的风险，无法预防水质污染事件；另外仅定期取样检测水质情况，无法掌控水质实时情况，当检测出水质有问题时水已经供给用户了，不能保障供水水质实时达标。

3.1.2 实施效果

3.1.2.1 设备能耗降低

原有项目情况：系统流量Q=25m3/h，水泵扬程H=62m；水泵的参数为：50/DL12-12.5X5，N=5.5kw，流量Q=12.6m3/h，扬程：H=62m（二用一备）。针对该项目进行了现场的实地考察及检测，并通过检测工具检测出一年设备供水量1508吨，耗电量1695度。通过平台对设备、水泵进行科学选择，达到了高效节能的目的，具体如下：原变频供水设备的千吨水耗电量为1813 kWh/（km3.Mpa）。带有水质改善功能的新型无负压设备的千吨水耗电量为726 kWh/（km3.Mpa）。因此，带有水质改善功能的新型无负压设备相对于原有变频设备的节能率为：59.96%。

3.1.2.2 设备寿命延长

平台建设后，通过供水设备管理平台对用水高峰时段规律进行分析，用水量较低的时段，采取小流量保压；使用算法对水箱进水合理排程，并通过平台下控，使水箱有序进水，从而缓解区域供水压力；平台中具有对设备类型进行重要零部件管理，包括零部件名称、标识码、类别、1年~20年的生命值、影响权重等，并根据设备调试完成上线使用时间，计算设备零部件的使用期限，并得出整体设备的生命值；在平台中，可根据PLC底层上传数据，对设备实时数据判断水泵故障并报警，可在第一时间进行维修。

项目改造后设备一天高效运转的时间为8h，正常状态运行16个小时，因此项目改造后设备可运行时间为：

所以相比于项目改造前，设备运行时间延长为：

通过供水设备管理平台对设备运行监管及故障预警，第一时间发现设备故障并维修，根据经验判断，可提高设备寿命10%。因此项目改造后设备寿命延长43.33%。

3.1.2.3 维保及时率提升

平台建设后，水司对泵房及设备进行日常运维，包括设备日常现场巡检，水箱清洗等；平台通过工单系统对日常运维任务实现周期性的派发工单，可实现自动派单，通过定位、排班等选择最佳运维人员，并对运维人员实现全流程的跟踪与监管；在管理上，实现及时发现设备的事故隐患，提前预知设备性能的改变，降低设备故障率，另外通过平台秒级数据采集结合异常自动诊断，系统能够实时发现供水异常，及时派发带解决方案的自动工单，大幅提升供水事故发现及时率，大幅缩短响应时间和事故解除时间，从而提升用户满意度。据统计，一般情况下，当设备发生故障后平台会立刻收到报警，再通过工单系统自动派发带解决方案的自动工单到合适的运维人员，从设备发生故障到运维人员维修整个过程仅需要2个小时。

经过对项目改造前后的分析，可见设备维保及时率提高了

3.1.2.4 水质达标率提高

通过供水管理平台查看当前用户下所有水箱的清洗周期，指导派发工单，保障水质，并对水箱清洗周期性排程（来自工单系统）；另外多参数水质在线分析系统集成平台，能直接将多种水质在线分析参数集成在一台整机内部，在触摸屏面板显示器上集中察看和管理；实时监测的水质参数包括pH、电导率、溶解氧、余氯、浊度等，测量精度在1%左右，通过对数据的监测、存储，实现智能化在线监测，当水质数据超过限定值时启动报警并停止供水；该系统集水质在线分析、数据远程传送、数据库以及分析软件、系统校准功能于一体，对现代化水质数据采集和分析提供了极大便利。

经过对项目改造前后的分析，可见在项目改造后，通过工单系统对水箱清洗周期性排程，确保水箱的定期清洗，保障水质不受到二次污染，另外通过多参数水质在线分析系统实时监测水质，可通过供水管理平台掌控水质数据，当水质超出限定值时会立刻启动报警并停水，保障了供水水质安全，确保了设备供水水质达标率100%。

3.2 智慧水务大数据中心建设效益分析

3.2.1 项目实施概况

某自来水公司相继建设了营销系统、报装系统、呼叫中心等多个系统，但因为信息化建设周期长，没有统一的技术标准和数据标准，导致信息孤岛越来越严重，严重制约协同工作的能力，生产调度和运营分析缺乏数据支撑和科学依据。通过搭建水务大数据平台打通数据孤岛，实现数据集成一体化、数据开发便捷化、数据资产规范化、数据服务流程化，形成贯穿智慧水务各系统的无边信息流，极大提升信息化系统对需求变更的响应速度，实现更进一步的精准服务和主动服务，为市民提供更好的用水服务体验。大数据中心主要建设内容如下：

（1）数据梳理。本项目的数据源系统主要围绕营销客服主题，进行系统历史数据初始化、系统增量数据抽取、系统变更数据抽取、系统全量数据抽取等。

（2）数据清洗转换。利用ETL工具将各业务系统原始数据进行清洗，并转换成可以开发建模的标准化数据结构。

（3）数据可视化应用。建设管理驾驶舱，将各类分析指标通过多维度图形直观展示；建设报表设计器，随时生成不同业务系统的组合型报表；用户画像，通过不同维度分析用户属性及用户行为信息。

（4）数据综合业务查询。业务人员可通过简易搜索条件快捷查询相关用户的基础信息、缴费记录、欠缴信息、热线服务工单、热线录音等所有血缘数据。

3.2.2 实施效果

3.2.2.1 节约人力

通过建设的水务大数据中心打通综合业务服务平台，居民可通过公众号、短信、网站等平台进行自助式查询，大大降低了对人工客服的需求。项目建设之前每日平台呼入数1000，其中接通率68%，来电分类包括故障报修、水质问题、水压问题、咨询查询、投诉建议等，平均队列长20人，最大队列长度100人，在水务大数据中心建设后，人工客服呼入数减少60%，大部分人倾向选择自助式服务，客服人员可减少50%。

3.2.2.2改善工单处理状况

通过水务大数据中心把热线工单系统、供水管网地理信息系统（GIS）系统、工单系统对接，客服人员在接到故障信息后，可根据受理地址定位，立即确认故障点，并上传至工单系统，在工单系统上按照工单类型分类进行自动派单，完成故障维修后及时进行回访。从收到故障信息到派单整个过程不超过三分钟，而在过去需要十分钟才能进行派单，派单效率提高了70%，另外故障维修后并通过回访提高服务质量，回访及时率提高了90%。

3.2.2.3 提高工作效率

在水务大数据中心建设后，客服人员台席接通率98%，示忙时长减少90%，抄表员在抄表数8000个时，抄表及时率提高40%，外勤人员处理及时率可达80%，比之前提高40%，营业厅的柜员处理用户问题的平均时间为8分钟，相比于之前减少了50%。水务大数据中心的建设，大大提高了各个岗位工作人员的工作效率，工作效率的提高也相应增加了用户的满意度。

3.2.2.4 强化安全保障

在水务大数据中心建设之前未建立数据安全保障措施，在项目建设后，通过对每个数据服务进行监控，具体业务对数据服务设置输出规则，避免数据被非法利用，保障用水户信息安全；通过大数据分析用户用水行为，分析供水区域内疑似群租房群体，并接合抄表核实形成相关报告，提供给相关部门，为强化社会治安控制提供辅助能力。

3.2.2.5 提升社会服务满意度

通过对客户服务相关的数据资源进一步集成和整合，充分发掘利用数据资产价值，为客户服务工作人员提供更便捷的工具用于支撑服务工作，在进一步提升服务于响应速度和质量的同时，通过用户画像，实现更进一步的精准服务和主动服务，为市民提供更好的用水服务体验。

3.3 工业互联网智慧水务一体机项目效益分析

3.3.1 项目实施概况

某贫困县，长期经济欠发达，为响应国家号召，打好脱贫攻坚站，采用“工业互联网智慧水务一体机”以解决农村饮水难问题，通过营业收费，客户服务，抄表系统的上线部署，使农村供水运营水平实现整体提高，完成了农村分水站信息化提升和饮用水安全保障任务。

该县供水系统主要存在以下问题：（1）整个供水过程缺少水质检测设施和水质处理设备，存在二次污染问题，水质污染事件无预警机制。（2）县32个分水站的水池进水跟城区用水高峰期重合，造成高峰期抢水。由于数字化程度低，管网资料遗失问题严重，同时，无法及时发现管网的爆管、跑水事故，即使发现也很难精确定位，供水管道漏损严重，漏失率个别高达65%。（3）缺少必要的监督机制和人员考核机制，设备、管网、水表的维护无法满足规定要求，造成设备故障率极高，损坏严重。（4）供水系统自动化程度低，供水设备、水池液位无法远程监控，分水站运营成本过高。（5）未做到抄表到户，个别不交水费或超量用水，影响其他村民正常用水，同时给分水站的经营造成很大压力。（6）水质事故、停水通知、用户意见建议等，缺少沟通渠道，严重影响用户的用水体验。

“工业互联网智慧水务一体机”是为中小水司提供智慧水务建设的应用软件、计算及存储硬件、网络设备、信息安全为核心的一站式解决方案，含管理门户、大屏数据可视化、DMA漏损控制管理系统、大口径水表监控管理系统、工单系统、二供管理平台、错峰供水、智能故障诊断、水厂监控集成、综合调度管理系统、管网运维管理系统、APP移动端、安全防护系统、后台支撑系统、运维管理系统、WPG营业收费管理系统、热线（呼叫中心）系统共16个软件系统，汇聚了从水源、净水厂、泵站、管道以及送水的配输管网城市水系统全流程的设备和业务系统的关键数据，承载了工艺知识、机理模型、软件工具等关键资源，实现对供水设备状态、水质、能耗等进行实时监控与优化管控。通过工业互联网智慧水务一体机的建设，该县成功向“城乡供水一体化”的目标迈出了第一步。

3.3.2 实施效果

通过智慧水务一体机的应用实现：运营成本降低20%以上，供水设备剩余寿命预测失效率低于25%，设备能耗降低30%，供水设备故障预警准确率＞80%，设备供水水质达标率100%，城市供水综合单位电耗与成本降低10%~15%。

4 总结

智慧水务聚焦供水安全保障与水务精细化管理，以新技术应用带动水务信息化技术水平的全面提升。正在建设或计划建设智慧水务的水务企业和管理单位可以从生产运营优化、产品/服务创新、业态转变等方面，明确数字化、智慧化转型过程中不断跃升的价值效益，在实现主营业务增长方面价值效益基础上，通过产品/服务创新开辟业务增量发展空间，获取新技术/新产品、服务延伸与增值、业态转变，依托产业合作伙伴共建的开放价值生态，在数字新业务和绿色可持续发展等方面实现更大的价值效益和社会效益。