智能水务论文

人工智能与智慧水务的关系“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实时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”。就技术方面而言，智慧水务就是依托传感器、人工智能、自动控制、大数据分析、增强现实等技术，通过对系统中压力、流量、水质等参数的在线采集，借助以人工智能为核心分析手段对供水系统状态进行认知和决策，进而通过阀门、泵站等设施实现供水系统的工艺优化运行、漏损控制、调度决策、水质安全保障等控制过程。人工智能在国内外的应用墨尔本WInneke水厂是墨尔本饮用水的主要水厂之一。每天平均约 350000m³ 的水流入此厂。通过水处理工序，分配给城市周围的数百万家庭和企业。该水厂每天设定目标水流量，以确保墨尔本始终有适量的饮用水。为了确保水厂泵在最高效率下运行，同时仍能达到所需的流量，墨尔本水务公司使用定制开发的人工智能（AI）程序。该程序通过挖掘水泵历史运行数据，计算任何给定泵的最有效的配置时间，确定最节能的泵组合，以及相关的运行速度，达到必要的流量。此系统能够通过历史数据分析出一些独特的系列因素如可用泵和过去的性能等。在运行模式下确定最佳泵组合设置参数，并将其直接发送到水泵系统，实时应用无需任何人为干预。美国美国使用AI，发明智能机器人用来检查下水道系统泄露和使用年限老化等问题。另外，针对大型或高层建筑物水管漏水的问题，位于美国内华达州里诺市的亚特兰蒂斯赌场度假村使用WINT公司开发的AI解决方案，应用人工智能检测并阻止泄漏源。当漏水时，它会发出警报并自动关闭。智能实时监控系统可以识别漏水和浪费的来源，减少用水量，防止损坏，并且，此AI自动监测系统还可用于异地监控。国内现状人工智能技术在供水行业的发展主要应用场景包括设计、运行管理、调度决策等各个层面，其中供水优化设计、优化调度等领域已经取得了大量的研究和应用成果，但受限于传感器、通讯技术以及核心算法等发展水平，供水系统智能化近几年才取得较大突破。

城市化的发展加剧水务行业老矛盾多元升级与新矛盾涌现，智慧水务成为传统水务转型的必然趋势。然而建设中的数据孤岛、信息孤岛、业务孤岛等问题成为普遍存在且难以解决的“拦路虎”。工业互联网以数据为核心要素，以平台为能力枢纽，打通从“生产前线”到“企业决策”的全链条，辅以水务企业实现持续竞争力与精细化管理能力的提升，实现水务从传统服务到智慧化转型升级。本文基于工业互联网核心理念，提出智慧水务建设原则、整体架构与业务应用，对水务企业如何科学的进行智慧水务建设和可持续性发展提供思路和指导。 随着城市一体化的发展，城市用水压力不断增加，供水安全保障要求匹配智联基础设施，水资源短缺形势呼吁节水手段升级，供水系统精细化监管需全流程数字化贯通，人民对高品质饮用水需求日益高涨，当前“智慧水务”建设从概念阶段发展到先行者的探索阶段，面对水务行业以上矛盾仍难以应对。工业互联网是企业数字化转型的核心生产要素，是全球第四次工业革命的核心驱动力。将工业互联网核心技术与理念应用于传统水务行业，构建从源头到龙头全产业链的基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑资源泛在连接、弹性供给、高效配置的载体，可以促进各类资源要素优化和产业链协同，帮助水务行业创新研发模式、优化生产流程，带动大数据分析以更快速度、在更大范围、更深层次拓展[7]，实现全行业业务数字化、网络化、智能化。 一、 工业互联网智慧水务是什么？ 工业互联网智慧水务是指运用工业互联网架构与应用理念，融合云计算、大数据、5G、AI等新一代信息通讯技术，以物联网络为基础，建设自主可控的水务感知体系；以平台为枢纽，支撑智慧水务数据弹性扩容与业务灵活集成；以安全为保障，实现“从源头到龙头”的生产、监控、调度、营收、客服、运营、运维等各个环节实时安全可控，全面提升水务管理的效率和效能，并可灵活应对可持续运维与运营、可持续赋能、可持续响应业务需求变化。 二、 工业互联网智慧水务建设的必要性 智慧水务具备智能感知、系统协同、智慧管理、服务优质等特征，可更好的实现城市供水系统安全、稳定、可靠运行，提高城市水系统应急安全水平和运行管理效率，是中国水务行业向智慧化的方向发展的必然趋势。新时代下，智慧水务建设需要：（1）顶层规划，统筹建设；（2）全系统统一架构、灵活扩展、数据打通、安全可靠；（3）ICOT全技术栈能力；（4）统一标准，挖掘数据；（5）涵盖IT、水务、制造等多领域的复合型人才。 工业互联网的实施功能架构可实现层级之间打通、内外网融合，并最终演变为边缘层、平台层和应用层三层，同时端到端的安全体系贯穿三层架构。在边缘层的网络互联方面，各种智能装备及第三方系统实现充分网络化，无线成为有线的重要补充，新型网关推动异构互联和协议转换，工厂与产品、外部信息系统与用户充分互联；平台层的数据智能方面，工业云平台成为三层架构的关键核心，实现工厂内外部数据的充分汇聚，支撑数据的存储、挖掘和分析，有效支撑工业信息控制系统和各种创新应用；在安全保障方面，各种安全机制与工业互联网各层深度融合，实现纵深防御、立体防护，通过多种安全措施保障网络互联和数据集成安全。 工业互联网是结构性的、蛙跳式、融合式的战略技术，它改变的是基础设施，而不是表面应用；它带来的是技术革命，而不是技术渐进。尽管水务行业投资启用工业互联网的目的、场景与其他行业不尽相同，但是它们实施架构的逻辑和步骤是相似的，其试错成本和经验可以共享。基于工业互联网的智慧水务建设，势必给水务行业带来颠覆性变革。

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实时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，从而达到“智慧”的状态。