每当讲起水资源短缺的最坏情况，我们总会提到南非开普敦“归零日”（城市陷入断水绝境之日）的倒计时，而在开普敦挣扎着解决水资源短缺问题的同时，全球各地相继出现了类似的噩梦：巴西圣保罗水资源供应不足；中国深圳面临控制雨季溢流污染的挑战；美国迈阿密海平面上升；印度尼西亚雅加达地下水资源日益短制缺，诸如此类，不胜枚举。

鉴于水资源问题如此严峻，水务公司需要寻求革新性的解决措施数字技术。数字技术拥有无限潜力，可对全球水系统产生变革性影响，提高水务公司的适应力、创新力和效率，帮助水务公司建立更强大、更具经济可行性的发展基础。水务公司如果能充分发掘数据、自动化和人工智能的价值，就能获益颇丰，如增加手中的水资源、减少无收益水量、延长基础设施的寿命、巩固财务安全的基础等。

水务公司始肩负着提供关键服务的责任，这些服务涉及基本人权人类获得清洁水和良好卫生条件的权利，这对人类健康、社会社区福祉至关重要。要保障这些人权，水务公司必须起带头作用，加快打造一个更加数字化、更具关联性的未来，逐渐淘汰传统的遗留基础设施，以便继续为社会提供足够的服务，满足社会的需求。

数字水务的基本要素

在水务行业的价值链上，环境、水资源与水务公司相互关联，水务公司与其消费者相互关联，消费者又与环境相互关联。无论是物理基础设施、水质、服务还是其它，水务价值链上的所有关键节点都可以应用数字水务技术。需要注意的是，水务价值链这个概念不仅涉及水务公司，还涉及水源（如流域等源头）和用户（如公共部门和用户）。IWA的《流域城市行动议程》（IWA Action Agenda for Basin-Connected Cities) 就体现了此点，其中概述了水务价值链的原理，并提供了相应的行动框架，以便协调流域内的城镇、工业、农业和生态需求。

理论说起来容易，但要真正在广义价值链及其节点上部署数字方案并不简单。水务公司是复杂的组织机构，由多个不同目标的部门、组织层级、物理资产网络以及数据孤岛体系组成。如下图所示，水务公司一般具有如下技术输入和解决方案。

鉴于水系统和水务管理越来越复杂，变革性数字方案变得越来越有必要，相关的 应用机会也越来越多：遥感技术和数字孪生可以实现水务公司与其各供水系统的互 联；运用不同的数字技术，可以实现水务公司内部运营的互联；用户服务和分析工具 可以加强水务公司与其用户的联系；开放性数据平台、公民科学项目可以实现用户与 其供水系统的互联。上述解决方案都运用了最先进的使能技术，包括云端、移动技术、智能基础设施、传感器、通讯网络、分析和大数据等。

数字水务的使能技术

水务公司涉及的数字方案有很多，但致力于改进方案设计、部署方式和运营方式 的技术供应商和初创公司更多。许多数字方案都运用了各行各业最先进的创新技术、 高级传感器、数据分析技术、区块链集成技术以及人工智能。

传感器：监控与预测

传感器、遥感器、地理信息系统（geographic information systems, GIS）技术及可视化工具正逐渐成为管理服务区域、流域和地区水资源的关键要素。如卫星、无 人机等远程传感/成像技术，无论单独使用还是结合使用，都能进行数据收集，方便绘制水资源地图、测量水通量以及管理水务公司的资产。有了这些数据，水资源管理人员和水务公司就能准备得更加充分，更自如地应对暴雨径流（如调整方案以防止污水溢流）；这些数据还有助于确定旱灾期间采取保护措施的时机，确保所有处理好的水资源可以重新分配到各个用户手中。此外，使用卫星，还可以收集水质数据（如浑浊度、赤潮数据等），进行水文预测，乃至将水文预测和现场测量结合起来，以便水务 公司运营人员更充分地做好准备，更从容地处理水质问题和其他挑战。

新设置的和已有的传感器，无论是固定设备也好，还是移动设备也好，都可以提 供水质、流量、水压、水位等几近实时的数据。我们可以在系统中分散部署传感器， 通过优化资源使用（如水处理用的化学药剂）来优化日常运营。这些传感器还能检 测、诊断和主动预防事故（如管道爆裂、水体变色、下水道坍塌或堵塞等），为预防 性维护提供实用的参考信息，提高水务公司规划的适用时长和合理性（比如通过帮助 设定老化基础设施修复和替换的优先级来实现这一目的）。传感器还可以记录管道腐蚀情况，一旦水质不达标，就会警告业主和水务公司。此外，智能水表可以直观地记录用户的用水情况，并将数据发送给用户和水务公司，进一步提高了水务管理的力度。

数据处理的力量

机器学习和人工智能（AI）不仅可以处理由传感设备等技术获取的数据，还可优化劳动力，确保用户需求得到满足。AI技术能够识别数据规律模型模式，不断学习， 随着信息更新根据新的数据不断升级算法，而一旦与软件即服务（SaaS）平台、传感 器以及通讯网络相结合时，AI就能帮助水务公司运营的在战略性和成本效益的指导下 进行运营，包括让水务公司使之更好地进行规划，使之更好地执行项目，更好地实时跟踪和掌握资源损耗动态，形成更有效高效的集水和配水集散网络，实现营收和客户 满意度最大化。由此可见，机器学习/AI技术有助于解决水务行业虽富有数据却匮乏信 息利用不善于提取信息这一关键难题。此外，AI服务还包括聊天机器人，这类机器人 可提供可靠的全天候服务，可以及时为用户答疑解惑，有利于客户满意度的提高。

AR、VR以及数字孪生技术

增强现实与虚拟现实（AR和VR）技术对数字水务自有其独特的贡献。通过提供管道、线缆等资产的全息图像，为员工开展浸入式场景培训，AR和VR技术对于决策制定 有着相当大的帮助。如果将数字孪生技术与GIS、传感器和VR应用结合起来，就可以生成物理系统的运行副本，将物理数据（卫星图片）和实时实测数据（传感器/物联 网）结合起来，对水务公司的功能进行模拟。数字孪生技术有助于水务公司直观地监 控现状，发现问题并预测现实场景。

水务区块链应用

各种区块链应用可有望实现资源供应商、用户、业内人士、水务公司等水务行业人士之间的直接、安全交易。水务行业现在已有若干个区块链项目和试点，其中部分项目还结合了能源应用，如：有个某项目整合了澳大利亚弗里曼特尔的能源和水资源 分布式系统；有个澳大利亚政府资助的一个项目致力于开发区块链支持系统，以便监 控水权交易并自动更新国家登记信息；美国一家水处理技术供应商称，为开发国际化水处理工厂，其自己正着手创建新的区块链新付款协议的创建，以便发展国际化水处理工厂的发展。

遥感技术、高级实测传感器、AI、机器学习、AR/VR、数字孪生技术和区块链共同形成了数字水务的基石，而随着新兴数字技术的涌现，一些市场参与者、组织及协会则成为了关键参与者，代表了数字水务的典型群体。

数字水务的生态圈

数字水务生态圈由水务公司的价值链及其利益相关方组成，而水务公司则位于数字水务生态圈的核心，生态圈各水务公司的数字需求不同，数字化进程不同，因而生态圈其数字水务利益相关方组成的圈子也各具特色，但基本上各生态圈都包括水务部 门的利益相关方，如私营水务公司以及国营水务公司同行、政府机构、技术方案供应商、学术机构、咨询公司、行业协会和技术推动组织等。各水务公司的数字化程度不同（见3.1节），与其生态圈互动的方式也就各不相同，但毋庸置疑的是，一旦水务公司应用了数字方案，他们的生态圈就不再是局限的线性体系了，届时，体系会演化得更加完备，其内部关联性也会更强，如图2所示。

如图2所示，“交易型”数字水务生态圈是最基础的模型，其特点在于数字水务技术方案供应商、行业协会和学术界等与该生态圈的交涉是点对点的。一旦水务公司开始应用数字水务方案，在水务公司领导层（如CEO、董事会等）或功能部门（如IT部 门、采购部门等）的推动下，就会形成过渡型生态圈。如果过渡型生态圈进一步演变，就会进入下一阶段，此时一些先进的水务公司会发挥催化剂的作用，动员数字利益相关方一起合作、试点并推广这些极具影响力的数字方案，建立动态流动型的生态圈。

无论水务或污水水务公司的生态圈有多复杂，一个成功的生态圈总是离不开最核心的那部分相关方群体：全球水务基础设施和技术公司在数字水务生态圈中扮演着相当重要的角色，毕竟他们是这个领域的专家，拥有许多通过市场检验的方案；商业方案供应商、SaaS供应商和通讯供应商等也与数字水务公司常有互动；除此之外，为了 开发创新平台和技术并从中获益，水务公司与初创企业、水务技术中心和推动组织的 合作也日益增多。

因为学术机构、行业协会、水务技术中心和推动组织不仅推动各方开展合作并学习新的研究方法和技术，而且提供了相应的技术和平台应用工具，所以他们也是生态 圈的主要相关方。此外，投资商也自成一个生态圈，其中包括天使投资人、风险投资、家庭办公室以及参与到识别和推广数字水务技术创新方案过程中的社会责任基金。

公共部门在水务公司数字生态圈中扮演的角色也不容忽视。在大多数国家中，当 地政府和联邦政府是监管水务公司的最后一道防线，他们制定了相应的标准和法规来 规范水务公司的运营活动，因此，就资金和行业需求这方面的事务，水务公司需要与公共部门频繁互动。

探索数字水务的定义

有时候，这个广义的“数字水务”概念看起来十分晦涩难懂，毕竟该定义涉及数字水务公司的组织结构、上游用户和下游终端用户以及整个数字水务生态圈，但在概念探索一事上，水务公司并非踽踽独行，专业机构和行业机构也可以参与进来，水务 公司间还可以开展同行对话，届时，广义的“数字水务”概念将不再是一团乱麻，而是一张藏宝图，一旦我们成功解读，就有机会实现水务管理经济的变革。

来源：本文来自IWA国际水协会，仅供分享交流不做商业用途，不代表净水技术观点，版权归原作者与原作者出处

排版：西贝

校对：王佳