每當講起水資源短缺的最壞情況，我們總會提到南非開普敦“歸零日”（城市陷入斷水絕境之日）的倒計時，而在開普敦掙扎著解決水資源短缺問題的同時，全球各地相繼出現(xiàn)了類似的噩夢：巴西圣保羅水資源供應(yīng)不足；中國深圳面臨控制雨季溢流污染的挑戰(zhàn)；美國邁阿密海平面上升；印度尼西亞雅加達地下水資源日益短制缺，諸如此類，不勝枚舉。

鑒于水資源問題如此嚴峻，水務(wù)公司需要尋求革新性的解決措施數(shù)字技術(shù)。數(shù)字技術(shù)擁有無限潛力，可對全球水系統(tǒng)產(chǎn)生變革性影響，提高水務(wù)公司的適應(yīng)力、創(chuàng)新力和效率，幫助水務(wù)公司建立更強大、更具經(jīng)濟可行性的發(fā)展基礎(chǔ)。水務(wù)公司如果能充分發(fā)掘數(shù)據(jù)、自動化和人工智能的價值，就能獲益頗豐，如增加手中的水資源、減少無收益水量、延長基礎(chǔ)設(shè)施的壽命、鞏固財務(wù)安全的基礎(chǔ)等。

水務(wù)公司始肩負著提供關(guān)鍵服務(wù)的責(zé)任，這些服務(wù)涉及基本人權(quán)人類獲得清潔水和良好衛(wèi)生條件的權(quán)利，這對人類健康、社會社區(qū)福祉至關(guān)重要。要保障這些人權(quán)，水務(wù)公司必須起帶頭作用，加快打造一個更加數(shù)字化、更具關(guān)聯(lián)性的未來，逐漸淘汰傳統(tǒng)的遺留基礎(chǔ)設(shè)施，以便繼續(xù)為社會提供足夠的服務(wù)，滿足社會的需求。

數(shù)字水務(wù)的基本要素

在水務(wù)行業(yè)的價值鏈上，環(huán)境、水資源與水務(wù)公司相互關(guān)聯(lián)，水務(wù)公司與其消費者相互關(guān)聯(lián)，消費者又與環(huán)境相互關(guān)聯(lián)。無論是物理基礎(chǔ)設(shè)施、水質(zhì)、服務(wù)還是其它，水務(wù)價值鏈上的所有關(guān)鍵節(jié)點都可以應(yīng)用數(shù)字水務(wù)技術(shù)。需要注意的是，水務(wù)價值鏈這個概念不僅涉及水務(wù)公司，還涉及水源（如流域等源頭）和用戶（如公共部門和用戶）。IWA的《流域城市行動議程》（IWA Action Agenda for Basin-Connected Cities) 就體現(xiàn)了此點，其中概述了水務(wù)價值鏈的原理，并提供了相應(yīng)的行動框架，以便協(xié)調(diào)流域內(nèi)的城鎮(zhèn)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)需求。

理論說起來容易，但要真正在廣義價值鏈及其節(jié)點上部署數(shù)字方案并不簡單。水務(wù)公司是復(fù)雜的組織機構(gòu)，由多個不同目標的部門、組織層級、物理資產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)孤島體系組成。如下圖所示，水務(wù)公司一般具有如下技術(shù)輸入和解決方案。

鑒于水系統(tǒng)和水務(wù)管理越來越復(fù)雜，變革性數(shù)字方案變得越來越有必要，相關(guān)的 應(yīng)用機會也越來越多：遙感技術(shù)和數(shù)字孿生可以實現(xiàn)水務(wù)公司與其各供水系統(tǒng)的互 聯(lián)；運用不同的數(shù)字技術(shù)，可以實現(xiàn)水務(wù)公司內(nèi)部運營的互聯(lián)；用戶服務(wù)和分析工具 可以加強水務(wù)公司與其用戶的聯(lián)系；開放性數(shù)據(jù)平臺、公民科學(xué)項目可以實現(xiàn)用戶與 其供水系統(tǒng)的互聯(lián)。上述解決方案都運用了最先進的使能技術(shù)，包括云端、移動技術(shù)、智能基礎(chǔ)設(shè)施、傳感器、通訊網(wǎng)絡(luò)、分析和大數(shù)據(jù)等。

數(shù)字水務(wù)的使能技術(shù)

水務(wù)公司涉及的數(shù)字方案有很多，但致力于改進方案設(shè)計、部署方式和運營方式 的技術(shù)供應(yīng)商和初創(chuàng)公司更多。許多數(shù)字方案都運用了各行各業(yè)最先進的創(chuàng)新技術(shù)、 高級傳感器、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、區(qū)塊鏈集成技術(shù)以及人工智能。

傳感器：監(jiān)控與預(yù)測

傳感器、遙感器、地理信息系統(tǒng)（geographic information systems, GIS）技術(shù)及可視化工具正逐漸成為管理服務(wù)區(qū)域、流域和地區(qū)水資源的關(guān)鍵要素。如衛(wèi)星、無 人機等遠程傳感/成像技術(shù)，無論單獨使用還是結(jié)合使用，都能進行數(shù)據(jù)收集，方便繪制水資源地圖、測量水通量以及管理水務(wù)公司的資產(chǎn)。有了這些數(shù)據(jù)，水資源管理人員和水務(wù)公司就能準備得更加充分，更自如地應(yīng)對暴雨徑流（如調(diào)整方案以防止污水溢流）；這些數(shù)據(jù)還有助于確定旱災(zāi)期間采取保護措施的時機，確保所有處理好的水資源可以重新分配到各個用戶手中。此外，使用衛(wèi)星，還可以收集水質(zhì)數(shù)據(jù)（如渾濁度、赤潮數(shù)據(jù)等），進行水文預(yù)測，乃至將水文預(yù)測和現(xiàn)場測量結(jié)合起來，以便水務(wù) 公司運營人員更充分地做好準備，更從容地處理水質(zhì)問題和其他挑戰(zhàn)。

新設(shè)置的和已有的傳感器，無論是固定設(shè)備也好，還是移動設(shè)備也好，都可以提 供水質(zhì)、流量、水壓、水位等幾近實時的數(shù)據(jù)。我們可以在系統(tǒng)中分散部署傳感器， 通過優(yōu)化資源使用（如水處理用的化學(xué)藥劑）來優(yōu)化日常運營。這些傳感器還能檢 測、診斷和主動預(yù)防事故（如管道爆裂、水體變色、下水道坍塌或堵塞等），為預(yù)防 性維護提供實用的參考信息，提高水務(wù)公司規(guī)劃的適用時長和合理性（比如通過幫助 設(shè)定老化基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)和替換的優(yōu)先級來實現(xiàn)這一目的）。傳感器還可以記錄管道腐蝕情況，一旦水質(zhì)不達標，就會警告業(yè)主和水務(wù)公司。此外，智能水表可以直觀地記錄用戶的用水情況，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶和水務(wù)公司，進一步提高了水務(wù)管理的力度。

數(shù)據(jù)處理的力量

機器學(xué)習(xí)和人工智能（AI）不僅可以處理由傳感設(shè)備等技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，還可優(yōu)化勞動力，確保用戶需求得到滿足。AI技術(shù)能夠識別數(shù)據(jù)規(guī)律模型模式，不斷學(xué)習(xí)， 隨著信息更新根據(jù)新的數(shù)據(jù)不斷升級算法，而一旦與軟件即服務(wù)（SaaS）平臺、傳感 器以及通訊網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合時，AI就能幫助水務(wù)公司運營的在戰(zhàn)略性和成本效益的指導(dǎo)下 進行運營，包括讓水務(wù)公司使之更好地進行規(guī)劃，使之更好地執(zhí)行項目，更好地實時跟蹤和掌握資源損耗動態(tài)，形成更有效高效的集水和配水集散網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)營收和客戶 滿意度最大化。由此可見，機器學(xué)習(xí)/AI技術(shù)有助于解決水務(wù)行業(yè)雖富有數(shù)據(jù)卻匱乏信 息利用不善于提取信息這一關(guān)鍵難題。此外，AI服務(wù)還包括聊天機器人，這類機器人 可提供可靠的全天候服務(wù)，可以及時為用戶答疑解惑，有利于客戶滿意度的提高。

AR、VR以及數(shù)字孿生技術(shù)

增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實（AR和VR）技術(shù)對數(shù)字水務(wù)自有其獨特的貢獻。通過提供管道、線纜等資產(chǎn)的全息圖像，為員工開展浸入式場景培訓(xùn)，AR和VR技術(shù)對于決策制定 有著相當大的幫助。如果將數(shù)字孿生技術(shù)與GIS、傳感器和VR應(yīng)用結(jié)合起來，就可以生成物理系統(tǒng)的運行副本，將物理數(shù)據(jù)（衛(wèi)星圖片）和實時實測數(shù)據(jù)（傳感器/物聯(lián) 網(wǎng)）結(jié)合起來，對水務(wù)公司的功能進行模擬。數(shù)字孿生技術(shù)有助于水務(wù)公司直觀地監(jiān) 控現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)問題并預(yù)測現(xiàn)實場景。

水務(wù)區(qū)塊鏈應(yīng)用

各種區(qū)塊鏈應(yīng)用可有望實現(xiàn)資源供應(yīng)商、用戶、業(yè)內(nèi)人士、水務(wù)公司等水務(wù)行業(yè)人士之間的直接、安全交易。水務(wù)行業(yè)現(xiàn)在已有若干個區(qū)塊鏈項目和試點，其中部分項目還結(jié)合了能源應(yīng)用，如：有個某項目整合了澳大利亞弗里曼特爾的能源和水資源 分布式系統(tǒng)；有個澳大利亞政府資助的一個項目致力于開發(fā)區(qū)塊鏈支持系統(tǒng)，以便監(jiān) 控水權(quán)交易并自動更新國家登記信息；美國一家水處理技術(shù)供應(yīng)商稱，為開發(fā)國際化水處理工廠，其自己正著手創(chuàng)建新的區(qū)塊鏈新付款協(xié)議的創(chuàng)建，以便發(fā)展國際化水處理工廠的發(fā)展。

遙感技術(shù)、高級實測傳感器、AI、機器學(xué)習(xí)、AR/VR、數(shù)字孿生技術(shù)和區(qū)塊鏈共同形成了數(shù)字水務(wù)的基石，而隨著新興數(shù)字技術(shù)的涌現(xiàn)，一些市場參與者、組織及協(xié)會則成為了關(guān)鍵參與者，代表了數(shù)字水務(wù)的典型群體。

數(shù)字水務(wù)的生態(tài)圈

數(shù)字水務(wù)生態(tài)圈由水務(wù)公司的價值鏈及其利益相關(guān)方組成，而水務(wù)公司則位于數(shù)字水務(wù)生態(tài)圈的核心，生態(tài)圈各水務(wù)公司的數(shù)字需求不同，數(shù)字化進程不同，因而生態(tài)圈其數(shù)字水務(wù)利益相關(guān)方組成的圈子也各具特色，但基本上各生態(tài)圈都包括水務(wù)部 門的利益相關(guān)方，如私營水務(wù)公司以及國營水務(wù)公司同行、政府機構(gòu)、技術(shù)方案供應(yīng)商、學(xué)術(shù)機構(gòu)、咨詢公司、行業(yè)協(xié)會和技術(shù)推動組織等。各水務(wù)公司的數(shù)字化程度不同（見3.1節(jié)），與其生態(tài)圈互動的方式也就各不相同，但毋庸置疑的是，一旦水務(wù)公司應(yīng)用了數(shù)字方案，他們的生態(tài)圈就不再是局限的線性體系了，屆時，體系會演化得更加完備，其內(nèi)部關(guān)聯(lián)性也會更強，如圖2所示。

如圖2所示，“交易型”數(shù)字水務(wù)生態(tài)圈是最基礎(chǔ)的模型，其特點在于數(shù)字水務(wù)技術(shù)方案供應(yīng)商、行業(yè)協(xié)會和學(xué)術(shù)界等與該生態(tài)圈的交涉是點對點的。一旦水務(wù)公司開始應(yīng)用數(shù)字水務(wù)方案，在水務(wù)公司領(lǐng)導(dǎo)層（如CEO、董事會等）或功能部門（如IT部 門、采購部門等）的推動下，就會形成過渡型生態(tài)圈。如果過渡型生態(tài)圈進一步演變，就會進入下一階段，此時一些先進的水務(wù)公司會發(fā)揮催化劑的作用，動員數(shù)字利益相關(guān)方一起合作、試點并推廣這些極具影響力的數(shù)字方案，建立動態(tài)流動型的生態(tài)圈。

無論水務(wù)或污水水務(wù)公司的生態(tài)圈有多復(fù)雜，一個成功的生態(tài)圈總是離不開最核心的那部分相關(guān)方群體：全球水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)公司在數(shù)字水務(wù)生態(tài)圈中扮演著相當重要的角色，畢竟他們是這個領(lǐng)域的專家，擁有許多通過市場檢驗的方案；商業(yè)方案供應(yīng)商、SaaS供應(yīng)商和通訊供應(yīng)商等也與數(shù)字水務(wù)公司常有互動；除此之外，為了 開發(fā)創(chuàng)新平臺和技術(shù)并從中獲益，水務(wù)公司與初創(chuàng)企業(yè)、水務(wù)技術(shù)中心和推動組織的 合作也日益增多。

因為學(xué)術(shù)機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會、水務(wù)技術(shù)中心和推動組織不僅推動各方開展合作并學(xué)習(xí)新的研究方法和技術(shù)，而且提供了相應(yīng)的技術(shù)和平臺應(yīng)用工具，所以他們也是生態(tài) 圈的主要相關(guān)方。此外，投資商也自成一個生態(tài)圈，其中包括天使投資人、風(fēng)險投資、家庭辦公室以及參與到識別和推廣數(shù)字水務(wù)技術(shù)創(chuàng)新方案過程中的社會責(zé)任基金。

公共部門在水務(wù)公司數(shù)字生態(tài)圈中扮演的角色也不容忽視。在大多數(shù)國家中，當 地政府和聯(lián)邦政府是監(jiān)管水務(wù)公司的最后一道防線，他們制定了相應(yīng)的標準和法規(guī)來 規(guī)范水務(wù)公司的運營活動，因此，就資金和行業(yè)需求這方面的事務(wù)，水務(wù)公司需要與公共部門頻繁互動。

探索數(shù)字水務(wù)的定義

有時候，這個廣義的“數(shù)字水務(wù)”概念看起來十分晦澀難懂，畢竟該定義涉及數(shù)字水務(wù)公司的組織結(jié)構(gòu)、上游用戶和下游終端用戶以及整個數(shù)字水務(wù)生態(tài)圈，但在概念探索一事上，水務(wù)公司并非踽踽獨行，專業(yè)機構(gòu)和行業(yè)機構(gòu)也可以參與進來，水務(wù) 公司間還可以開展同行對話，屆時，廣義的“數(shù)字水務(wù)”概念將不再是一團亂麻，而是一張藏寶圖，一旦我們成功解讀，就有機會實現(xiàn)水務(wù)管理經(jīng)濟的變革。

來源：本文來自IWA國際水協(xié)會，僅供分享交流不做商業(yè)用途，不代表凈水技術(shù)觀點，版權(quán)歸原作者與原作者出處

排版：西貝

校對：王佳