本文部分整理自珠海水務(wù)環(huán)境控股集團(tuán)有限公司副總工程師張世濱在《環(huán)球表計(jì)》2018珠海年度大會(huì)上的演講，原演講題目為智慧水務(wù)實(shí)現(xiàn)路徑。

政策背景  

2008年，IBM首次提出“智慧地球概念”，由物聯(lián)化、互聯(lián)化和智能化三要素組成；2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，其中包含六個(gè)核心系統(tǒng)：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源；后來在“智慧地球”、“智慧城市”、“工業(yè)4.0”、黨的十九大以來圍繞“三去一降一補(bǔ)”要補(bǔ)齊城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的短板、改善民生，“智慧水務(wù)”正當(dāng)其時(shí)。

技術(shù)背景

大體來看我國(guó)智慧水務(wù)技術(shù)背景發(fā)展主要分為自動(dòng)化、數(shù)字化和智慧化三個(gè)階段。目前，我國(guó)大多數(shù)水務(wù)企業(yè)的信息化建設(shè)正在從數(shù)字化水務(wù)階段向智慧化水務(wù)階段邁進(jìn)。

1. 自動(dòng)化階段

這一階段我國(guó)水務(wù)企業(yè)信息化主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)信息的自動(dòng)化采集上，逐步實(shí)現(xiàn)了閥門、泵站、生產(chǎn)工藝過程等的自動(dòng)化操控，水質(zhì)、水壓和流量等涉水?dāng)?shù)據(jù)的測(cè)量水平也得到很大的提高。

2. 數(shù)字化階段

在這一階段，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)水務(wù)企業(yè)相繼搭建了各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，大大提高了信息存儲(chǔ)、查詢和回溯的效率，初步實(shí)現(xiàn)了行政辦公和業(yè)務(wù)管理的信息化。

3. 智慧化階段

這一階段我國(guó)水務(wù)企業(yè)成熟運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)信息化和管理提升的充分結(jié)合，緊跟市場(chǎng)、隨需速動(dòng)、智慧經(jīng)營(yíng)，充分支持企業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的背景下，水資源窘境倒逼發(fā)展轉(zhuǎn)型，而自動(dòng)化及信息技術(shù)的成熟， 催生智慧水務(wù)的建設(shè)與發(fā)展。借助智慧水務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水務(wù)工作的優(yōu)化升級(jí)已成為我們水利事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為不可避免的技術(shù)被應(yīng)用在智慧水務(wù)中，其中包含傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)（射頻識(shí)別技術(shù)）、智能嵌入技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)。源自于ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）的定義，在智慧水務(wù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要用于水資源管理、水務(wù)信息管理以及制水過程管理。通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)水務(wù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)采集、調(diào)度以及遠(yuǎn)程管理方面，并利用水務(wù)專網(wǎng)、無線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)完成相關(guān)設(shè)備標(biāo)定、管理以及監(jiān)控，提高效率，實(shí)現(xiàn)供水、用水以及決策制定的智能化。

云技術(shù)

云技術(shù)中包含了虛擬化技術(shù)，計(jì)算元件運(yùn)行于虛擬環(huán)境中，擴(kuò)大硬件容量，簡(jiǎn)化軟件的配置過程，減少投資成本，并實(shí)現(xiàn)更廣泛的 OS 支持。隨著虛擬化技術(shù)的竄紅，五種主流的虛擬化技術(shù)逐步展露，這五種虛擬化技術(shù)分別是：CPU虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和應(yīng)用虛擬化；分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，只需要大量的服務(wù)器，并同時(shí)服務(wù)于大量的用戶，采用分布式儲(chǔ)存和冗余儲(chǔ)存，提高數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的可靠性。海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)，主要包括 Big Table 和HBase。這是為大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)源的關(guān)鍵。平臺(tái)管理技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)云端運(yùn)行的應(yīng)用軟件的管理，協(xié)調(diào)大量服務(wù)器，使其協(xié)調(diào)工作。

云技術(shù)是在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)當(dāng)中將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等資源集成起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、儲(chǔ)存、處理和共享的一種托管技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)、信息、整合、管理平臺(tái)、應(yīng)用等技術(shù)的總稱。在智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)當(dāng)中主要用于搭建數(shù)據(jù)中心。所以要了解云技術(shù)的關(guān)鍵即云計(jì)算。

移動(dòng)互聯(lián)

移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，成為一體。這是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、平臺(tái)、商業(yè)模式和應(yīng)用與移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合并實(shí)踐的活動(dòng)的總稱?；谝苿?dòng)互聯(lián)的移動(dòng) APP，可以將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，提高廠站運(yùn)作效率和管理服務(wù)水平；可以結(jié)合智能手機(jī)的 OS 特性，開發(fā)出操作簡(jiǎn)單、高效便捷，專注于水務(wù)行業(yè)的移動(dòng)管理系統(tǒng)，并連接PC端實(shí)現(xiàn)信息的共享，使水務(wù)企業(yè)的成本管理、KPI展示、過程監(jiān)控、關(guān)鍵數(shù)據(jù)錄入進(jìn)行數(shù)字化。而移動(dòng)互聯(lián)將作為網(wǎng)絡(luò)通信的補(bǔ)充，打通信息孤島和業(yè)務(wù)隔閡，實(shí)現(xiàn)信息之間的無縫銜接，既有利于企業(yè)掌握經(jīng)營(yíng)全貌，也利于市民方便快捷的接受信息。

分布式對(duì)象技術(shù)

分布式對(duì)象技術(shù)其中有我們熟知的Java技術(shù)，Java技術(shù)是一種可以撰寫擴(kuò)平臺(tái)應(yīng)用軟件的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有卓越的通用性、高效性、平臺(tái)一致性和安全性，它對(duì)于智慧水務(wù)移動(dòng)APP的開發(fā)具有顯著的作用。另外CORBA 技術(shù)可兼容各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過該技術(shù)組件網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)，先在每臺(tái)設(shè)備上構(gòu)筑信息通道，保證數(shù)據(jù)傳輸，并由該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與上層軟件的信息交互和 NAP 功能，同時(shí)可在該子系統(tǒng)配置標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口，實(shí)現(xiàn)用戶自定義程序與上層軟件的信息交互。智慧水務(wù)當(dāng)中比較核心的技術(shù)——數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，智慧水務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)信息采集的實(shí)時(shí)性要求高，DRTDBS( 分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)) 可滿足要求，商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，通過建立起 RTDB，形成數(shù)據(jù)處理的子系統(tǒng)。這些技術(shù)的實(shí)質(zhì)在于構(gòu)建出數(shù)據(jù)中心的硬件基礎(chǔ)，然后向云計(jì)算轉(zhuǎn)型。通過虛擬化服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、軟件定義的存儲(chǔ)、混合等技術(shù)，架構(gòu)軟件定義數(shù)據(jù)中心，目的是解決大數(shù)據(jù)分析。

智慧水務(wù)實(shí)現(xiàn)路徑第一階段 — 頂層設(shè)計(jì)

智慧水務(wù)建設(shè)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，首先必須依據(jù)整體規(guī)劃做好頂層設(shè)計(jì)。其重點(diǎn)是數(shù)據(jù)資源規(guī)劃，主要涵蓋兩個(gè)階段，第一階段是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要細(xì)化的內(nèi)容分為四部分：

1. 系統(tǒng)總體架構(gòu)：依照預(yù)定目標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)中心架構(gòu)、通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、云平臺(tái)架構(gòu)。

2. 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定制與設(shè)計(jì)：生產(chǎn)、營(yíng)業(yè)、計(jì)財(cái)?shù)葦?shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)制定。數(shù)據(jù)的獲取應(yīng)遵循考核、分析、監(jiān)控、挖掘的有利原則，如：壓力、水量、電量、銷售收入、用戶信息等。

3. 接口標(biāo)準(zhǔn)定制與設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)共享服務(wù)接口與各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)制定。

4. 主數(shù)據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)字典、用戶信息、水表信息，設(shè)備信息等數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)的制定。

經(jīng)過第一階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)形成了一個(gè)構(gòu)架，但依據(jù)實(shí)際情境我們還是需要進(jìn)一步做個(gè)性化設(shè)計(jì)，這是頂層設(shè)計(jì)的第二階段。其內(nèi)容包含數(shù)據(jù)集成方式及接口設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)利用與模型設(shè)計(jì)。

智慧水務(wù)實(shí)現(xiàn)路徑第二階段 — 實(shí)施設(shè)計(jì)方案

依據(jù)頂層設(shè)計(jì)，制定詳細(xì)的實(shí)施計(jì)劃方案。由信息部門牽頭，設(shè)立由公司和各個(gè)業(yè)務(wù)部門的主要領(lǐng)導(dǎo)及專家組成的項(xiàng)目建設(shè)機(jī)構(gòu)，在機(jī)構(gòu)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、指揮、協(xié)調(diào)和部署下，開展工作。

1. 數(shù)據(jù)中心和通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。數(shù)據(jù)中心建設(shè)包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和云平臺(tái)構(gòu)建。通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要采用光纖專網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊；

2. 完善生產(chǎn)、營(yíng)銷、計(jì)財(cái)業(yè)務(wù)體系，將現(xiàn)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一存儲(chǔ)；

3. 集成異構(gòu)信息系統(tǒng)，將生產(chǎn)、營(yíng)銷、OA、財(cái)務(wù)、人事等系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享，搭建企業(yè)管理信息平臺(tái)和公共服務(wù)信息平臺(tái)；

4. 大數(shù)據(jù)的挖掘、利用與展現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘是以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)作為數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)，采用概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，結(jié)合人工智能技術(shù)（專家知識(shí)庫(kù)），從海量的數(shù)據(jù)中挖掘出潛在的、有價(jià)值的信息，再以最熟悉、最直觀的形式表現(xiàn)出來，如：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析圖表、供水模型、管網(wǎng)壓力模型、水質(zhì)模型、產(chǎn)銷差分析、成本費(fèi)用分析等。在此階段應(yīng)健全信息管理體系，強(qiáng)化信息管理部門的職能，利用大數(shù)據(jù)，監(jiān)控企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的各種指標(biāo)，為科學(xué)決策提供支持。