大數(shù)據(jù) → 大智慧：水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)設(shè)計實踐

通過借助新IT技術(shù)與水務(wù)應(yīng)用結(jié)合，建立水務(wù)大數(shù)據(jù)標準規(guī)范、大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)交換中心、大數(shù)據(jù)云計算平臺、大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐平臺、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)及安全與備份系統(tǒng)等框架體系。為達到“三全”（大數(shù)據(jù)全過程覆蓋、全要素分析、全流程輔助決策）目標，力爭在水務(wù)行業(yè)生產(chǎn)、管網(wǎng)、服務(wù)、管理及安全等細分領(lǐng)域取得突破，最終實現(xiàn)水務(wù)企業(yè)從“大數(shù)據(jù)”分析演變?yōu)椤按笾腔邸狈?wù)。

借助新一代IT技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢，與水務(wù)行業(yè)結(jié)合，推動水務(wù)智慧化深入應(yīng)用，在供排水領(lǐng)域數(shù)據(jù)具備4V的特征：體量大（Volume）、類型豐富（Variety）、價值密度低（Value）和實時在線（Velocity）。如此，也給水務(wù)企業(yè)在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展提出了新的更高要求。大數(shù)據(jù)融合IT技術(shù)和系統(tǒng)思維，再加上大數(shù)據(jù)場景應(yīng)用，更加給水務(wù)行業(yè)帶來了新機遇和新挑戰(zhàn)。如今，“誰掌握了數(shù)據(jù)，誰就掌握了主動權(quán)”已是行業(yè)的共識。在這種背景下，建設(shè)水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺，已成為水務(wù)企業(yè)發(fā)展的目標和增強核心競爭力優(yōu)勢的重要手段，也是打造水務(wù)“智慧化”的重要體現(xiàn)。

01 水務(wù)企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

結(jié)合水務(wù)行業(yè)自身的需求和特點，發(fā)現(xiàn)水務(wù)企業(yè)存在的主要問題和面臨的挑戰(zhàn)主要包括：

信息系統(tǒng)多且太分散，維護成本高；

數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)統(tǒng)一共享，對數(shù)據(jù)的整合集成及互聯(lián)互通造成了阻礙，增加了信息整合的復(fù)雜度；

數(shù)據(jù)質(zhì)量存在不可靠問題；

數(shù)據(jù)來源復(fù)雜，終端多而分散，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集及存儲的安全存在問題。

數(shù)據(jù)眾多，對于數(shù)據(jù)的分析處理能力有限，無法有效的進行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘、利用和輔助決策支持。

02 水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)目標和意義

水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)以“1+1+1+X”（一個平臺，一個中心，一個標準，X項應(yīng)用）模式為基礎(chǔ)，通過新IT技術(shù)應(yīng)用，融合水行業(yè)需求，把“數(shù)字化”應(yīng)用于公司治理與為民服務(wù)中，創(chuàng)造新型的管理與服務(wù)模式。在數(shù)據(jù)的價值創(chuàng)造與價值傳遞過程中，數(shù)據(jù)將價值鏈的更多環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)略優(yōu)勢，實現(xiàn)技術(shù)、物質(zhì)、資金、人才、服務(wù)等資源的優(yōu)化配置，進一步提升管理精細化、為民服務(wù)精準化和水務(wù)企業(yè)管理現(xiàn)代化的目標，數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新，讓大數(shù)據(jù)技術(shù)能力轉(zhuǎn)化為企業(yè)發(fā)展的新動力。

03 水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

3.1 水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺頂層設(shè)計

系統(tǒng)總體架構(gòu)的5個層次分別是全面感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源管理層、應(yīng)用支撐層及系統(tǒng)應(yīng)用層，且包括標準規(guī)范和安全保障及運維體系。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

3.2 標準規(guī)范建設(shè)內(nèi)容

水務(wù)企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺是一個大規(guī)模的建設(shè)工程。該項目以業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)處理核心，以其他相關(guān)部門為信息交換對象，實現(xiàn)水務(wù)企業(yè)內(nèi)跨部門的大型綜合與分布式的信息化系統(tǒng)。

面對這樣一個大型的信息項目，水務(wù)企業(yè)首先必須建立完善的標準體系和相關(guān)制度。保障水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)標準的可持續(xù)發(fā)展能力，實現(xiàn)真正意義上的互聯(lián)互通，解決了數(shù)據(jù)統(tǒng)一標準、統(tǒng)一共享及統(tǒng)一運維體系的問題。水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)標準規(guī)范由8個分部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)集成標準、大數(shù)據(jù)分析指標規(guī)范、數(shù)據(jù)交換與共享規(guī)范、數(shù)據(jù)庫更新維護機制、管理制度、應(yīng)用評估規(guī)范及信息安全保障體系。

3.3 大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)采集分兩個單元功能模塊，一個是終端的數(shù)據(jù)采集，另一個是服務(wù)端的數(shù)據(jù)匯聚共享交換。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)肩負著實時在線數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合集成及人工填報數(shù)據(jù)的收集工作，為提高集成效率，實現(xiàn)一體化物聯(lián)網(wǎng)采集平臺，集各類型數(shù)據(jù)采集任務(wù)于一體。數(shù)據(jù)獲取層級如圖2所示，系統(tǒng)設(shè)計以物聯(lián)網(wǎng)方式搭建感知網(wǎng)，解決并實現(xiàn)了一數(shù)一源、一源多用及分布式實時采集的功能。

3.4 大數(shù)據(jù)交換中心

搭建水務(wù)企業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫（或中心數(shù)據(jù)庫）與大數(shù)據(jù)交換中心，實現(xiàn)水務(wù)企業(yè)各部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享交換，作為今后數(shù)據(jù)共享與交換的基礎(chǔ)支撐平臺。通過該平臺實現(xiàn)生產(chǎn)、管網(wǎng)、服務(wù)等數(shù)據(jù)共享、治理及挖掘，為企業(yè)管理提供決策數(shù)據(jù)。

基于統(tǒng)一匯集與共享交換平臺構(gòu)建供水、排水、生產(chǎn)、營銷、管網(wǎng)、客服、項目和水質(zhì)等數(shù)據(jù)的交換中心，系統(tǒng)主體架構(gòu)分為源數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)治理層、數(shù)據(jù)管理服務(wù)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層、用戶層、標準體系、安全體系及運維體系。實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)匯聚能力、數(shù)據(jù)服務(wù)能力和數(shù)據(jù)處理能力，為未來水務(wù)大數(shù)據(jù)微服務(wù)應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。

3.5 水務(wù)大數(shù)據(jù)云計算平臺

水務(wù)大數(shù)據(jù)云計算平臺是順應(yīng)目前信息化技術(shù)水平發(fā)展、供排水服務(wù)職能改革的架構(gòu)平臺，為決策提供及時、準確、可靠的信息依據(jù)，提高水務(wù)企業(yè)集團化工作的前瞻性和針對性，為水務(wù)企業(yè)生產(chǎn)運營管控提高決策支持效率和水平。

水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)目標是搭建私有云平臺，包括云平臺管理、服務(wù)器集群、存儲平臺等，滿足海量數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算的需要，平臺必須具有高可用性、彈性且高擴展性、高可靠性要求。在大數(shù)據(jù)分析監(jiān)測基礎(chǔ)上，為水務(wù)企業(yè)把握經(jīng)濟發(fā)展趨勢、預(yù)見運營發(fā)展?jié)撛趩栴}、輔助決策提供基礎(chǔ)支撐。水務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺的系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖3所示。

3.6 大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐平臺

為各個應(yīng)用系統(tǒng)提供應(yīng)用支撐平臺系統(tǒng)，主要系統(tǒng)設(shè)計包括數(shù)據(jù)庫軟件、操作系統(tǒng)、統(tǒng)一視頻監(jiān)控平臺、虛擬化軟件平臺、中間件、統(tǒng)一用戶認證、GIS平臺、大數(shù)據(jù)可視化平臺、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)能力平臺及云平臺管理軟件。這些軟件平臺系統(tǒng)均采用采購整體或組件的方式進行直接使用和二次開發(fā)，以符合大數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用和管理需求。

3.7 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)功能

3.7.1 大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)

系統(tǒng)設(shè)計既圍繞集團、公司及廠級等不同層級構(gòu)建管理駕駛艙，又從業(yè)務(wù)和分析指標維度，建立分析視圖，最終以分類預(yù)警方式實現(xiàn)企業(yè)全局態(tài)勢掌控。

（1）集團級管理駕駛艙。面向水務(wù)企業(yè)集團管理層領(lǐng)導(dǎo)或監(jiān)管部門，建設(shè)個性化“企業(yè)駕駛艙”門戶。從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)抽取相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成在對應(yīng)的主管領(lǐng)導(dǎo)門戶中，如一些關(guān)鍵指標的分析展示等使領(lǐng)導(dǎo)可以及時、便捷的獲取所需的數(shù)據(jù)和文件，部門也可在第一時間將業(yè)務(wù)狀況展現(xiàn)給領(lǐng)導(dǎo)。主要功能包括：營業(yè)管理指標監(jiān)控、生產(chǎn)績效指標監(jiān)控及管網(wǎng)績效指標監(jiān)控。

（2）公司級運營決策分析。公司級管理駕駛艙主要針對財務(wù)、人力、計劃、資產(chǎn)、投資項目等經(jīng)營管控KPI進行分析、挖掘，并以各種圖表、曲線及雷達圖的形式展現(xiàn)企業(yè)運營態(tài)勢情況。支持從不同維度進行分析，如對歷史同往期業(yè)務(wù)對比等。主要功能包括經(jīng)營管理分析、營銷管理分析及業(yè)務(wù)運營分析。

（3）廠級決策分析。廠級管理駕駛艙主要實現(xiàn)多維圖形展現(xiàn)方式，具體包括支持餅圖、柱圖、雷達圖、儀表盤、指示燈等主流圖形展現(xiàn)方式。支持綜合報表展現(xiàn)的展現(xiàn)方式，具體包括支持二維表、旋轉(zhuǎn)透視表等各種綜合報表的展現(xiàn)及監(jiān)視。

（4）業(yè)務(wù)主題分析。業(yè)務(wù)主題分析匯集供排水生產(chǎn)、服務(wù)、營銷、工程建設(shè)及管理相關(guān)部門（包括供水管網(wǎng)、水廠和二次供水等）的實時和歷史數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運行及調(diào)度相關(guān)的主要指標、視頻監(jiān)控、報警和事件的面板信息呈現(xiàn)。

（5）大數(shù)據(jù)分析指標監(jiān)測預(yù)警。以關(guān)鍵績效指標的目標值作為企業(yè)的一定時間區(qū)間內(nèi)的業(yè)績目標，實現(xiàn)“智能知識庫”，根據(jù)設(shè)定各種指標的警戒值，在指標值不能很好的吻合目標值的時候，進行預(yù)警提示。

3.7.2 人工智能應(yīng)用示范

鑒于人工智能應(yīng)用，需借助大數(shù)據(jù)和云計算平臺，得以讓供水調(diào)度模型、污水處理廠工藝仿真建模及智能語音機器人等實時在線計算和應(yīng)用功效發(fā)揮到極致。

（1）供水管網(wǎng)智能調(diào)度。在水力模型和仿真技術(shù)的發(fā)展過程中，勢必與全網(wǎng)自動化智能控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。壓力、流量、水質(zhì)等管網(wǎng)感知儀表和視頻是智能供水系統(tǒng)的“千里眼”，壓力控制閥就是遠程“機械手臂”，模型仿真平臺就是通過分析“聽”到供水系統(tǒng)中的問題，在調(diào)度平臺中集合“智能的眼、耳、手”，打造未來的智能供水調(diào)度系統(tǒng)平臺，也為今后城市供水調(diào)度AI智慧大腦奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（2）排水設(shè)備故障診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、運行異常預(yù)警、設(shè)備綜合效率分析。①設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：是對生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員的設(shè)備進行實時監(jiān)測的工具。可通過狀態(tài)監(jiān)測對整個生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備狀態(tài)一目了然，可以快速定位到需要關(guān)注的設(shè)備，從而提升設(shè)備利用率。②運行異常預(yù)警：通過收集設(shè)備實時運行參數(shù)、故障記錄、點檢記錄等信息，運行異常預(yù)警模塊通過對設(shè)備的不同運行狀態(tài)進行建模，匯總分析多維實時參數(shù)，識別異常模式從而給出預(yù)警信號。③設(shè)備綜合效率分析：通過獲取設(shè)備的實時狀態(tài)，可以對設(shè)備異常狀態(tài)、累計停機時間超限等推送實時報警信息，并且支持自定義報警規(guī)則。提供客戶自定義時間范圍內(nèi)設(shè)備時間利用率、性能利用率以及綜合效率的歷史數(shù)據(jù)查詢，同時對比展示各個效率指標與歷史平均值的對比可視化效果。

（3）污水處理輔助決策系統(tǒng)。污水處理過程工藝極其復(fù)雜，涉及數(shù)據(jù)種類眾多，污水處理過程涉及的數(shù)據(jù)處理、控制過程、工藝診斷與過程優(yōu)化、運營成本分析等都與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)息息相關(guān)。數(shù)據(jù)挖掘是從大量的數(shù)據(jù)中提取出隱含的、未知的、潛在的有用信息的過程。水質(zhì)預(yù)測：對污水處理廠設(shè)備和工藝等運行狀態(tài)分析，準確預(yù)測未來幾個小時的生產(chǎn)水質(zhì)情況，提前為生產(chǎn)情況提供參考信息，以便及時調(diào)整，實現(xiàn)達標排放。對溶解氧、污泥濃度、進水水質(zhì)、進水溫度等影響水質(zhì)有關(guān)的參數(shù)提供調(diào)整和參考意見。

（4）智能語音服務(wù)機器人。語音識別技術(shù)是借助計算機算法機器人理解和識別人的語音并轉(zhuǎn)換為可讀的輸入。系統(tǒng)所設(shè)計的智能化語音識別，對于水務(wù)企業(yè)客服機器人的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的創(chuàng)新意義：人工智能語音機器人，為水務(wù)企業(yè)“服務(wù)賦能”，標志著在水務(wù)企業(yè)AI技術(shù)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新與行業(yè)應(yīng)用開端。實現(xiàn)功能包括人機對話、查水費、自動派單、語言質(zhì)檢及人工智能機器人的操作。

3.7.3 大數(shù)據(jù)可視化展示系統(tǒng)

水務(wù)大數(shù)據(jù)KPI集中展示，“總覽監(jiān)管圖”以城市GIS地圖為背景，將對該地區(qū)的自來水廠、污水處理廠、供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、建設(shè)項目及資金等專題信息進行集中展示與分析，為管理者提供決策支持。決策支持平臺對來自不同系統(tǒng)的生產(chǎn)、管網(wǎng)、服務(wù)與管理數(shù)據(jù)等進行梳理、轉(zhuǎn)換、分析，最終轉(zhuǎn)變成對決策更有價值的各種KPI指標，為決策過程提供支持視圖及分析結(jié)果展示。指標分析展現(xiàn)采用主題桌面的形式，通過儀表盤、直方圖、趨勢圖等多樣化的圖形結(jié)構(gòu)對各類指標、數(shù)據(jù)進行展示。

3.7.4 互聯(lián)網(wǎng)+移動應(yīng)用

基于互聯(lián)網(wǎng)+理念，設(shè)計水務(wù)通移動APP應(yīng)用，讓水務(wù)大數(shù)據(jù)決策中心無處不在，一機在手，一查便有。系統(tǒng)設(shè)計功能主要包括數(shù)字水務(wù)地圖、供水指標監(jiān)視、排水指標監(jiān)視、數(shù)據(jù)指標曲線分析及數(shù)據(jù)指標報警。

3.8 安全與備份系統(tǒng)

結(jié)合企業(yè)需求、網(wǎng)絡(luò)與信息安全體系建設(shè)的實際情況，依據(jù)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求，建立企業(yè)信息安全機構(gòu)、人員、制度、系統(tǒng)及運維管理等控制措施。系統(tǒng)按照三級等保要求保障數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全和系統(tǒng)安全。其中要設(shè)計考慮數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)交換層、用戶端及移動終端等安全防護措施、已有安全資源利舊，且通過安全等保測評。

設(shè)計本地系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和綜合考慮同城備份或租用云災(zāi)備中心系統(tǒng)，形成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的異地災(zāi)備方案，滿足災(zāi)難恢復(fù)能力，并符合管理部門關(guān)于風險防范、備份和恢復(fù)的要求。

04 水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)項目實踐

4.1 項目背景

全球數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，對經(jīng)濟發(fā)展、社會治理、城市管理、人們生活都產(chǎn)生了重大影響。當今，越來越多的企業(yè)將“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”視為契機，搶占新的制高點，變數(shù)據(jù)為資產(chǎn)。信息技術(shù)與水務(wù)業(yè)務(wù)管理的真正融合，是適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的需要，在基于數(shù)字化實現(xiàn)精準運營的基礎(chǔ)上，融合生產(chǎn)、運營、管理等傳統(tǒng)業(yè)態(tài)，實現(xiàn)DT的變革與重構(gòu)。

新時代的中國開啟了數(shù)字中國建設(shè)的新征程。面對日新月異的大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略競爭態(tài)勢，水務(wù)企業(yè)結(jié)合自身需求加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，圍繞國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略做出實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略決策，亟需建設(shè)創(chuàng)新型水務(wù)企業(yè)，為建設(shè)智慧水務(wù)大腦提供有力支撐。

4.2 項目建設(shè)目標

數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)，建立水務(wù)綜合數(shù)據(jù)庫和共享交換中心，優(yōu)化信息共享流程，促進跨部門協(xié)同，有效避免信息不對稱造成的監(jiān)管漏洞，有利于開展多個部門的聯(lián)合監(jiān)管。依托水務(wù)大數(shù)據(jù)中心，形成數(shù)據(jù)共享和開放的工作機制與管理制度，建成企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一共享交換和開放平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的全面匯聚和高效利用。結(jié)合企業(yè)“三全”戰(zhàn)略目標，充分利用數(shù)據(jù)賦能水務(wù)，挖據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)新新動能，利用數(shù)據(jù)引擎帶動企業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

4.3 項目建設(shè)范圍

項目設(shè)計范圍主要內(nèi)容包括W水務(wù)所屬供排水企業(yè)的生產(chǎn)、營銷、管網(wǎng)、客服、項目和實驗室水質(zhì)、視頻安防等數(shù)據(jù)的采集、集成與整合。項目涉及的主要單位范圍包括10多個二級公司和100多座廠站。

4.4 項目主要內(nèi)容

水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)項目總體建設(shè)內(nèi)容主要包括七大方面：數(shù)據(jù)標準體系、水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)中心、水務(wù)專有云計算平臺、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)（大數(shù)據(jù)輔助決策、基于模型的供水管網(wǎng)智能調(diào)度、設(shè)備故障診斷、污水處理輔助決策系統(tǒng)、AI語音服務(wù)機器人、大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)及移動應(yīng)用APP）、系統(tǒng)集成、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息安全與備份。

4.5 數(shù)據(jù)分析指標

W水務(wù)企業(yè)廠站眾多、地域分散，對水務(wù)集中管理來說，無疑是一個巨大挑戰(zhàn)，所以，水務(wù)集團亟需建立一套有效的管理工具，結(jié)合IWA國際認可的績效指標管理體系，建立W水務(wù)企業(yè)KPI績效指標，促進企業(yè)持續(xù)、健康和高質(zhì)量發(fā)展。

項目建設(shè)一套完整的大數(shù)據(jù)分析指標規(guī)范，主要包括指標設(shè)計原則、指標篩選流程、指標定義說明及管理，數(shù)據(jù)分析指標分為兩大類：績效指標和過程指標。

（1）績效指標：設(shè)計為單項指標和復(fù)合指標。單項指標為一次數(shù)據(jù)指標；復(fù)合指標為派生數(shù)據(jù)指標，是經(jīng)過運算獲取的結(jié)果值。所有的績效指標按層級分為集團級、公司級和廠站級，并區(qū)分重要、一般等級標識。項目構(gòu)建了供排水KPI績效管理指標100多項，涉及類別包括：運行類、服務(wù)類、資產(chǎn)類、財經(jīng)類、人事類、資源類、安全類及環(huán)境類。

（2）過程指標：均為單項指標及統(tǒng)計指標組成。過程指標構(gòu)建了400多項要素指標。涉及水廠生產(chǎn)指標、污水處理廠生產(chǎn)指標、供水管網(wǎng)管理指標、排水管網(wǎng)管理指標、客戶服務(wù)指標、資產(chǎn)管理指標、財經(jīng)管理指標、營銷管理指標、經(jīng)營管理指標、工程建設(shè)指標及集團管控指標等11類全過程要素指標。

4.6 項目建設(shè)成效

W水務(wù)集團大數(shù)據(jù)平臺項目建設(shè)主要建設(shè)成效包括水務(wù)大數(shù)據(jù)物聯(lián)感知網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云計算平臺、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新示范應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析指標規(guī)范及數(shù)據(jù)資源中心。

（1）構(gòu)建了水務(wù)大數(shù)據(jù)物聯(lián)感知網(wǎng)：①構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)感知終端采集系統(tǒng)：廠、站、網(wǎng)實時數(shù)據(jù)一體化采集，其中也包含人工填報、化驗、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接及共享擴展接口。②構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)感知服務(wù)端統(tǒng)一數(shù)據(jù)匯聚平臺：數(shù)據(jù)接入、視頻整合、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)控及共享交換等統(tǒng)一匯聚，完成“數(shù)據(jù)暢通”。③未來可任意擴展供排水的設(shè)備、儀表、視頻、系統(tǒng)等多源數(shù)據(jù)對接。構(gòu)建了“一數(shù)一源、一源多用”、“誰生產(chǎn)、誰管理”的管理思路，解決了數(shù)據(jù)多源頭、無維護的問題。

（2）構(gòu)建了水務(wù)云計算大數(shù)據(jù)中心：①構(gòu)建“數(shù)據(jù)云”：建立數(shù)據(jù)一體化平臺（提供大數(shù)據(jù)采集能力）：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、處理及管理。②構(gòu)建“設(shè)施云”：建立云資源池（提供彈性計算能力）：可彈性分配資源，按需供應(yīng)，按需使用。③提升“應(yīng)用云”：建立私有云構(gòu)架平臺，構(gòu)建了大數(shù)據(jù)計算、服務(wù)能力。④加強“云管理”：建立云平臺運維、安全防護體系和措施，建立云平臺運維團隊。

（3）建立了大數(shù)據(jù)創(chuàng)新示范應(yīng)用系統(tǒng)：實現(xiàn)大數(shù)據(jù)計算與分析處理能力。①通過智能調(diào)度、設(shè)備故障診斷、水質(zhì)預(yù)測、智能客服等四大應(yīng)用，初步構(gòu)建了供水、排水方面的大數(shù)據(jù)計算分析能力應(yīng)用。②建立城市供水管網(wǎng)模型、故障診斷模型、污水處理廠工藝仿真模型、AI語音識別與語義能力模型。③讓供水調(diào)度更加科學；污水處理廠設(shè)備故障預(yù)判、降本增效；水質(zhì)預(yù)測、安全達標排放；智能客服、高質(zhì)量服務(wù)。

（4）建立了大數(shù)據(jù)分析指標規(guī)范：建立集團層、公司層和廠站層分析指標規(guī)范，構(gòu)建了集團生產(chǎn)運營績效管理指標KPI和全過程管理指標。

（5）構(gòu)建了水務(wù)大數(shù)據(jù)資源中心：建立了大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)運營是一個持續(xù)的數(shù)據(jù)資源價值利用的話題。存儲了生產(chǎn)、調(diào)度、設(shè)備、水質(zhì)、服務(wù)、項目等相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，建立數(shù)據(jù)資源共享目錄，為實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享提供基礎(chǔ)服務(wù)能力。

4.7 項目經(jīng)驗

4.7.1 項目實施過程中遇到的問題及解決方案

水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺項目建設(shè)過程中遇到4個主要問題：一是數(shù)據(jù)可靠性問題；二是數(shù)據(jù)管理問題；三是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（視頻）分析問題；四是多廠站多業(yè)務(wù)系統(tǒng)如何構(gòu)建水務(wù)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺。具體解決方案如下：

（1）數(shù)據(jù)可靠性解決方案：數(shù)據(jù)從水務(wù)集團二級單位獲取，二級單位從三級廠網(wǎng)單位獲取，三級單位從終端儀表設(shè)備獲取。為保障數(shù)據(jù)的可靠性，一是儀表精準可靠，二是軟件采集可靠。在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性需要從技術(shù)和管理兩個角度去把控，①通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)優(yōu)化實時數(shù)據(jù)來提高和保障數(shù)據(jù)的質(zhì)量（如系統(tǒng)內(nèi)置偏差，如跳點、噪聲數(shù)據(jù)的優(yōu)化算法功能）。②通過管理人員審核負責制度確認數(shù)據(jù)的準確性和定期抽查督查，實現(xiàn)數(shù)據(jù)審核管控流程的閉環(huán)管理。

（2）數(shù)據(jù)的管理解決方案：從儀表中獲取的原始數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)分析需求，進行數(shù)據(jù)治理和生命周期管理，以便今后數(shù)據(jù)對比分析。由原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生的二次派生數(shù)據(jù)，應(yīng)注明標識，以便區(qū)分，保障原始數(shù)據(jù)安全。

（3）視頻數(shù)據(jù)存儲輕量化解決方案：結(jié)合視頻結(jié)構(gòu)化處理技術(shù)，極大地節(jié)約了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬，提升了視頻利用效率。在監(jiān)控終端上部署帶有邊緣計算功能的智能設(shè)備，實現(xiàn)監(jiān)控終端完成視頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化分析。當需要分析時，可隨時回傳分析結(jié)果給到服務(wù)端實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以此達到快速分析管理的目標。視頻存儲及分析流程如圖4所示。

（4）水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺解決方案：水廠、污水廠、管網(wǎng)、二次供水、泵站等在線數(shù)據(jù)的采集，目前均采集到廠部調(diào)度中心、供水公司、排水公司、管網(wǎng)公司等，這些數(shù)據(jù)都分散存儲在各自所屬管理單位，造成了數(shù)據(jù)分散、信息孤島、整合集成困難的問題?；谖磥硭畡?wù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺的考慮，采用“端到平臺+系統(tǒng)到平臺”方式進行數(shù)據(jù)匯聚。即：新建設(shè)備及儀表等終端統(tǒng)一匯聚到水務(wù)大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺。歷史已建設(shè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中已存儲的數(shù)據(jù)根據(jù)需求對接整合集成到本平臺。

4.7.2 實踐經(jīng)驗總結(jié)

整個水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺項目建設(shè)過程中，有一些經(jīng)驗和啟發(fā)值得分享和借鑒：一是設(shè)計經(jīng)驗；二是實踐難點啟發(fā)。

設(shè)計經(jīng)驗分享，主要包括①數(shù)據(jù)治理應(yīng)提前設(shè)計和實施，為實現(xiàn)精準大數(shù)據(jù)分析決策做鋪墊；②大數(shù)據(jù)分析指標規(guī)范，旨在建立績效KPI指標，為水務(wù)大數(shù)據(jù)分析和輔助決策提供抓手；③云計算平臺，定位要清晰，既非虛擬機，也非超融合一體機，而是要構(gòu)建基于應(yīng)用服務(wù)集群、數(shù)據(jù)庫服務(wù)集群和大數(shù)據(jù)服務(wù)集群等三大集群為核心的私有云計算平臺；④管理駕駛艙和輔助決策支持，它是一個成效體現(xiàn)窗口，應(yīng)優(yōu)先建設(shè)，并結(jié)合企業(yè)運營和管理需求，實現(xiàn)分主題、多維度、自定義可視化管理駕駛艙。

實踐難點啟發(fā)，主要涉及①人工智能應(yīng)用成效不明顯，比如，供水管網(wǎng)模型所需的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)缺失，對模型的模擬結(jié)果產(chǎn)生影響，啟發(fā)是管網(wǎng)模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)保持完整性、正確性、連續(xù)性和高質(zhì)量；②數(shù)據(jù)采集，多廠站，不同廠商等廠站數(shù)據(jù)采集和集成問題，啟發(fā)是部分廠站數(shù)據(jù)測點Tag未知、數(shù)據(jù)格式差異等造成的復(fù)雜性，影響數(shù)據(jù)準確性及增加工作量；③設(shè)備故障診斷，啟發(fā)有3點，首先是考慮定位診斷高價值設(shè)備類型，其次是設(shè)備故障診斷需要配套對應(yīng)的測軸溫、轉(zhuǎn)數(shù)、振動等參數(shù)的設(shè)備儀器和運行健康評價系統(tǒng)，第三是故障診斷的精準性和預(yù)知水平，與工藝、巡檢、電氣、環(huán)境溫度等息息相關(guān)，需較多品牌設(shè)備廠家的配合，因此，增加了該系統(tǒng)實施的復(fù)雜度。

05 結(jié)語

綜上所述，城市水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，是企業(yè)智慧化水平提升的重要標志之一。逐步落實水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，提升城市水務(wù)核心競爭力，須持續(xù)加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐，完善標準規(guī)范、信息安全與管理運維等信息化支撐體系，建立績效評估體系，創(chuàng)造良好的大數(shù)據(jù)發(fā)展環(huán)境。推進水務(wù)企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)是建設(shè)服務(wù)型水務(wù)企業(yè)、高效運轉(zhuǎn)的有力措施。

對水務(wù)企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)資源進行有效整合，按照全局統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)平臺的指導(dǎo)思想，規(guī)范系統(tǒng)資源使用標準，在系統(tǒng)支撐平臺層提供更好的靈活性和擴展性，以滿足未來靈活、復(fù)雜、多變的集團化業(yè)務(wù)發(fā)展需要；建立“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的管理機制，提升水務(wù)企業(yè)運營管理和服務(wù)能力；通過統(tǒng)一規(guī)則、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)信息共享、智能分析、輔助決策，推進水務(wù)企業(yè)的信息對稱、高效運行和精準管理，最終實現(xiàn)水務(wù)大數(shù)據(jù)“三全”目標。

基于云計算的水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建設(shè)過程中和建成后的運行維護對相關(guān)技術(shù)人員的各項素質(zhì)要求很高，因此需要建立一支技術(shù)過硬、反應(yīng)迅速的技術(shù)保障團隊，加強對大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)人員的培訓，以保證平臺建設(shè)工程的順利實施和建成后系統(tǒng)的安全可靠運行。