深汕智慧水务一期喜提2024智慧城市先锋榜优秀案例二等奖

2024年7月18日，以“推进城市全域数字化转型，促进智慧城市高质量发展”为主题的第十七届中国智慧城市大会在湖南长沙召开。会上，“2024智慧城市先锋榜”评选结果正式揭晓，深汕水务公司智慧水务(一期)项目从全国400余个案例中脱颖而出，荣获中国智慧城市优秀案例二等奖。本项目建设单位为上海昊沧系统控制技术有限责任公司，运行管理单位为深圳市深汕特别合作区深水水务有限公司。

01 建设背景

《深圳市深汕特别合作区水务发展“十四五”规划》中提到智慧水务目标：水务管理智慧化实现水务资产数字化全覆盖，建设数字孪生流域，建成水务预报、预警、预案、预演智慧管理体系;河湖岸线有效管控比例达到100%;人才队伍结构合理，科学素养明显提升;科技创新能力进一步增强，智慧水务建设取得明显进展。

《规划》中水务发展主要任务中重点提到需强化供水监管、建立健全排水长效管理机制、强化河湖监督管理、完善调度决策系统、推进水务智慧管理。加快建设智慧水务感知体系、构建城市智慧水务立体监测体系、完善水务管理基础支撑体系、构建区级城市水务数据中心、打造区域特色智慧应用。

深圳市深汕特别合作区深水水务有限公司位于深圳市第”10+1”个区深汕特别合作区，主营深汕特别合作区自来水集中生产、输配、经营业务，雨、污水收集处理、回用及再生利用，工业废水处理、污泥处理，水库、河道运维管理等涉水业务。公司运营有1座总规模10万m3/d的现代化直饮水水厂(西部水厂)，3座小型水厂，1座设计规模5万m3/d的现代化水质净化厂(鹅埠水质净化厂)，管理市政供水管网长度为559km、排水管网已接管长度303km、28座水库、52条河道。

本项目以创建粤港澳大湾区第一家“综合水务大管家”先行示范样本，打造国内“综合水务大管家”的运营管理范例为建设目标。符合《深圳市水务发展“十四五”规划》要求，全面推进深汕水务从标准化、自动化向数字化、智慧化阶段发展。

02 建设内容

本项目建设单位为上海昊沧系统控制技术有限责任公司，运行管理单位为深圳市深汕特别合作区深水水务有限公司。项目建设内容主要包括全厂自控升级改造，信息安全等保2.0三级建设，全厂关键工艺位置智能交互屏以及包含厂站和水库河道在内的智慧运营管控平台建设。

本项目结合深汕水务的实际情况，以行业先进技术为标杆，以水司发展战略为导向，以提升绩效表现和决策管理水平为最终目标，提供一套应用于公司的集物联网接入采集、一体化中央监控、移动化管控、大数据分析和科学化决策于一体的高度自动化、智能化、智慧化的智慧水务整体解决方案。

总体架构

感知层:基于HBase的分布式时间序列存储,将厂站的生产设备、仪器仪表、传感器、视频监控等进行平台化采集接入，兼容不同厂家的设备协议，并且支持第三方数据接入，智慧感知、按需入网、互联互通，打破信息孤岛,提高数据查询效率。

基础设施层:为上层平台提供算力、存储、通信、安全等基础支撑和运行环境，保证系统能稳定、安全、高效的运行，主要包括数据采集网关、算力基础设施(服务器、存储器等)，网络基础设施等。

平台层:设计使用微服务分布式架构，打造组件化的资源包，将核心业务能力以服务的方式进行有效沉淀，实现服务在不同场景中的业务能力重用，提高功能的扩展性，并通过横向扩展服务:有效提高系统并发能力。

应用层:基于多租户、“统一认证、分权分域”原则，提供用于用户使用的系统服务单元，主要包括智慧水厂运管平台和水库河道综合管控平台。

触点(交互层):支持Web网站、移动终端、大屏、交互屏终端的数据交互，使用websocket技术保障数据实时性，重要数据，通过RSA非对称算法加密保障消息安全性。

系统和平台

平台运用“物联网+移动化+云平台+大数据+三维可视化”等先进技术，采用系统思维构建新一代水务生产运营管理的整体逻辑架构，以移动信息化方式管理水务运营的整体过程，为未来智慧水务的管理和运行提供了统一的运营和管理标准。平台集成了水厂自控、安防、资产管理、算法模型、水库河道监测、运维等多种应用数据，打通深汕涉水业务内在关联，对深汕涉水业务统一监管，提升供排水监管调度的公共服务水平，实现深汕水务的集中化运营管理。并且提供PC和移动APP等多种操作体验，是智慧水务实现“少人/无人值守”的“操作面板“。

(1)生产实时掌控

能对水厂实现远程监视，对现场设备设施及工艺流程中的真实运行采集的数据做专业分析，以表格、饼状图等可视化的方式展现，实现在调度中心或者中控室看到的数据与现场画面一致，管理和运行人员不去现场也能全面掌控水厂的运行情况，提高工作效率。

(2)运营风险主动报警预警

能根据现场的情况，设定报警规则，报警接受人和接受方式。通过在线消息发给值班人员第一时间做出响应;系统可以根据工艺段，设备等的报警情况进行统计和报警综合分析，为管理决策提供支持。

(3)自动生成统计报表

提供用于数据挖掘和智能分析用的业务报表，集成的专业的数据分析和报表的集成方案，通过对整个生产过程数据的统计，令各级管理人员和调度人员能够及时、准确、全面的了解和掌握生产的实时数据和历史数据。管理人员可以随时主动调取水厂的各类运行报表，加强监管。

(4)完善的设备管理

建立全厂设备资产的信息化的完善管理流程，对设备台账管理、设备巡检管理、设备维修养护管理等流程建立制度化、流程化、科学化管理。从而提高整个厂区管理人员、执行人员的效率。

(5)数据分析挖掘价值

对水厂产生过程中的大量生产运行数据、水质化验数据、设备运行数据，借助云计算优势，对这些海量数据进行深度挖掘、数据分析，对基础数据进行二次加工。发挥数据背后价值。如KPI指标、设备故障诊断、预防性维护、决策支持等，提升企业科技实力。

(6)建立科学化的决策支持

结合全厂内人员组织结构情况，建立一套科学、高效的办公流程方式，降低人员日常工作的劳动负荷同时，又能对数据进行综合运用，为设备故障诊断、生产调度、方案择优、运营管理提供科学化的辅助决策支持。为各级领导提供更为科学有效的监管考核手段。比如值班、巡检、维养工作。

(7)移动作业应用

借助移动应用App实现对平台上的各设备设施的运行状态进行集中管控，用户可通过移动应用轻松查询已在软件平台上配置的所有测点的实时数据和信息，并以适合移动设备展示的方式浏览和操作使用，办公不再局限地理位置与场合，极大的提高了生产、运营的效率。

(8)可感可知的水库河道运维管理

与其他水务公司不同，深汕水务对区域内的自然水体和水库具有管辖权。水库相对于厂站而言距离较远、自动化水平低，自然水体相对管网更难感知，因此需要合理有效的工具进行远程感知与监视。利用无人机和感知层监测等新技术，对河道和水库进行远程监管，结合人员的移动巡查，将水库河道管理在线化。

典型应用场景

(1)“智慧运营”-三维、GIS数字化结合

三维可视化1:1建模整个厂区，使用户在屏幕前就能了解整个厂区全貌及工艺流程，三维可视化同时也展示各工艺点的基本信息、指标数据、工艺画面、报警信息及相关出勤人员任务执行情况。

三维GIS地图对当下合作区的水雨情进行监控并进行数据定位，能够在第一时间掌握河道、水库、人员、事件等现场相关信息，做到人在线、数据在线、运营在线三线合一，节约管理时间，降低人工成本。

(2)“智慧决策”-专家保障水厂生产

工艺及设备故障预警产生，自动触发专家决策建议，辅助厂内人员调整工艺及设备故障分析，建立完善的工艺决策库。一方面通过对生产过程中，工艺或设备的运行数据进行监控分析，提前诊断可能会出现的风险点，并通知运行人员进行处理，另一方面在发生问题后，查找引起问题的具体原因，并为相关人员提供处置方案。

(3)“智慧分析”-数据曲线自由组合分析

可自由选择需要关注的数据信息，组合搭配，通过曲线分析掌握当前组合内的水质情况，我们可以配置出厂、站、网一整套水质组合曲线，让运行人员能够清晰的掌握整条链路的水质信息，保障水安全。

(4)“智慧统计”-多元化报表统计

通过智能报表、普通报表、ETF报表等工具，实现报表自定义配置功能，可以根据用户不同需求，自动生成各类统计报表，系统可根据预警定期自动发布的值守工单，将上报数据以报告的方式呈现，无论在防汛工作中，还是在防汛结束后都可随时将最新的值守情况及现场情况汇总导出，生成防汛简报。大大节约数据收集成本。

(5)“智慧管控”-HACCP水工艺过程监控

通过全厂水工艺环节数据的监测，结合智慧辅助决策，实时掌握水厂工艺运行环节下的风险情况，我们在面对异常情况时，结合时间回溯及水质数据的依存关系，快速的排查出原因，并结合辅助决策提供的解决方案，及时调整工艺参数和优化设备控制策略，防止水质突发状况的产生，为保障全厂水质安全提供依据。

(6)“智慧预警”-汛期全方位预警、报警研判

汛前预警：结合气象降雨数据，通过模型计算做到汛前超汛预警，及时做出人员调度，超前部署，以应对即将发生的汛情。汛中预警：结合水库水位上升速度及相关水雨情数据加以模型运算进行监测，预测水库多久时间会达到汛限水位，提前采取相应的措施，协调各局办开启底涵泄水。通过此类突发状况的预警监测，我们能够有效的提前做出相对应决策依据，保障整个汛期的水库河道安全。

(7)“智慧监控”-水、陆、空全方位视频监控体系

结合接入的潜航器视频、无人机视频 、车载视频、安全帽视频，为管理人员提供多维度的现场实时动态，为相关决策提供依据。

03 创新应用

数字孪生水厂

利用最新的计算机图形技术，结合三维技术，基于三维虚拟现实的最佳形式实现对智慧水厂的真实展现，把“实体空间”和“虚拟呈现”融合在一起，采集“实体空间”生产制造过程中的所有实时数据，在“虚拟呈现”环境中实现集成展示，使虚拟环境中的生产仿真与现实中的生产无缝融合利用虚拟水厂的灵活优势，促进和提高现实生产水平。

HACCP水质安全监控

通过全工艺总览，查看全厂关键指标信息，发生报警，选择相应的回溯时间，在回溯的时间段内，查看对应报警影响测点变化情况，从而获取报警的原因。

运营业务移动化-口袋里的工厂

打破中控室物理围墙的空间限制，随时随地掌握生产运行情况和设备运行状态，采用流程化移动作业，为规范化运营提供有利保障。

三维GIS地图数字化结合—实时数据全面掌握

三维GIS地图对当下合作区的水雨情进行监控并进行数据定位，能够在第一时间掌握河道、水库、人员、事件等现场相关信息，做到人在线、数据在线、运营在线三线合一。

汛期超汛预警-超前防范

结合深汕合作区的情况，系统在建设防汛专题始终围绕汛前、汛中、汛后开展工作。汛前：结合气象数据中的降雨量及区内河流的径流系数等相关数据，通过计算模型计算，预测水库多久时间会达到汛限水位，提前采取相应的措施，协调各局办开启底涵泄水;汛中：数据实时收集，分析、归纳，及时协调相关人员处理突发事件;汛后：数据整理、统计，结合数字化运营总结汛期经验，并把相关资料及时提交有关部门，通过此类突发状况的预警监测，我们能够有效的提前做出相对应决策依据，保障整个汛期的水库河道安全。

统计报告一键生成

系统根据预警定期自动发布的值守工单，将上报数据以报告的方式呈现，无论在防汛工作中，还是在防汛结束后都可随时将最新的值守情况及现场情况汇总导出，生成防汛简报报送各单位。大大节约数据收集成本。

04 推广价值

(一) 平台底座架构是整个系统使用流畅的关键

项目自2022年11月验收以来，目前公司的运营业务全面实现在线化、系统化，整个系统的底层数据维护简便、业务流转简洁顺畅、系统展示直观高效，系统运维人员及使用人员的接受度较高，整个系统的使用率及活跃率数据都十分可观。

(二) 业务流程标准化提升工作效率

以往传统线下工作模式，业务流程总是会受到干扰，全面线上运营后，各岗位职责明确，按照系统流程开展工作，各项工作节点清晰，各角色按照职责分工开展工作;有问题可通过系统及时驳回处置，问题处理的及时率和闭环率均得到提升。

(三) 数据分析提升运营质量

经过系统使用之后实现数据积累，在系统上可进行数据分析工作，及时发现业务短板，在工作上进行有针对性的调整。上阶段的数据经过分析后可以指导下一阶段的运营工作，不同数据之间的关联分析是传统工作模式无法实现的，系统可对任意数据进行关联分析，可以为解决工作难点提供拓宽思路。数据积累和分析工作使得整体运营工作质量及效率均得到跨越式提升。

(四) 协同政府资源，实现数据共享

在本项目建设过程中，通过联合当地政府部门，区水务局、区应急局以及政数局等单位，逐步完善各项业务板块的在线监测数据、底层地理数据等，为整个系统的底层框架的搭建提供重要的数据支撑，同时通过系统的搭建过程，各单位根据各自的业务需要进行数据互联共享，使数据在区域内得到高效利用。

(五)建立可拓展易运维的系统框架，用先灵活后固化的方式

在系统建立初期，要将业务全面转向在线化系统化，首先要全面梳理业务流程，定制化开发符合本地业务实际情况的运营系统。从传统的业务办理模式向线上转化是一个逐步转变的过程，需要打破过去工作的思维定式，采用先灵活后固化的方式。在系统框架的设计阶段就需要考虑到业务的现实情况和未来的发展规划，短期来看，各项业务流程仍未固化，需要开发可以自定义配置的系统供运维人员使用，后期随着系统不断使用，各项业务流程、报表、功能板块可逐步固化，固化的优点是系统在此模式下运转更加高效流畅;长期来看，要考虑到业务的拓展及远期规划，系统要能够支持业务拓展的配置及接口接入功能，能够将新的业务无障碍纳入系统中进行运营使用。

(六) 打通各级水务水利平台，实现信息一站式填报

目前各级水利、水务相关的部门均在开发建设信息化系统，且每个系统均需要填报相关信息，建议未来从顶层设计方面，考虑打通各级平台的数据信息，实现一站式填报，减轻一线工作压力;同时在数据互联互通方面，政务网和外网实现安全的数据传输。

(七) 充分结合现状痛点并加以解决

生产过程中痛点问题的解决是未来厂站项目建设的基础，是厂站安全生产的前提，是目前提升厂站管理水平的第一要务。要在项目建设前期深度挖掘生产痛点，列入项目建设内容之中，确保项目建设后效果立竿见影。

(八) 从传统运营模式向智慧运营模式转变

智慧水厂运营阶段需结合当前运营模式制定过渡阶段运营计划，针对智慧水厂运营模式做试运行，针对人员、操作模式可以做相关测试，但是暂时不做调整，对试运行情况进行总结与评估，确保可靠后逐渐转为智慧水厂运营模式，确保智慧水厂运营模式平稳着陆。

同步还要梳理智慧水厂运营管理制度，对智慧运营模式中的操作进行规范化管理，制定具体操作指导书，形成智慧化运营管理机制。

跟制度匹配相应的组织架构调整，组织架构调整是为了应对新的运营模式，提高组织工作效率，特别对于集中运营模式情况下，一定要通过组织架构的调整重新梳理各部室的岗位职责，制定新形势下各部门的岗位说明书，避免因组织架构设置不合理影响智慧化运营。

(九) 加强智慧水务运营团队组建

智慧水厂运营需要有根据综合素质的团队，要对各个专业人才加以配置，通过培训以及轮岗丰富成员综合技能，当现有条件无法满足人才需求时可适当引入专业技术人才，并建立人才培养体系。

(十) 联合高校及科研院所，提升平台先进性

目前各水务、水利平台在积极开发，但是模型建设过程中存在技术力量不足以及技术较为落后的情况，建议未来各平台建设单位积极和科研院所及高校合作，将先进的模型技术及成果应用至系统中，促进科研转化同时提升系统平台的先进性，实现良性产学研转化。

编辑：赵凡