全球水务领域的数字化转型浪潮
IWA全球水行业动态
数字化转型
摘要：数字化转型和数字水务是水务行业多年来一直存在的概念，但世界各地的实践情况参差不齐。
数字化转型和数字水务是水务行业多年来一直存在的概念，但世界各地的实践情况参差不齐。依据所在地不同，该行业面临着许多不同的挑战，但所有这些挑战的基础都是可持续发展目标（SDG）6的范畴，即 “确保人人享有水和卫生设施并对其进行可持续管理”。然而实现这一目标的进展缓慢。2021 年，联合国报告称，“平均而言，世界必须将目前的进展速度翻两番，才有机会在 2030 年之前实现SDG 6”。我们在看待数字化转型时，对它的实际含义一直存在一些困惑。至少对我来说，它是一系列数字化工具的集合，作为一个全球性行业，我们可以利用这些工具来告知我们的绩效和需要做的事情，无论是解决温室气体排放（GHGs）问题、通过提高运营和资产管理效率来减少能源密集型流程，还是限制水行业可能造成的污染影响等。
在这篇文章中，我将列举三个数字化转型的实例：
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在巴西，利用 LoRaWAN 帮助减少气候变化造成的暴风雨对人们的影响。
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在中国，利用污水收集网络数字孪生系统提高效率，降低污染发生率。
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在英国，使用先进的资产管理激光扫描技术，提高设计和运营管理的效率。
增强巴西的气候变化应对能力
第一个案例研究展示了如何利用数字化转型提高城市抗灾能力。
政府间气候变化专门委员会第六次评估报告（AR6）预计，即使在气温上升较为保守的情况下，全球范围内的暴风雨也将增加 1.5 倍。强风暴的增加已经在许多国家出现，包括巴基斯坦、巴西和德国。
鉴于全球 55% 的人口生活在城市中，迫切需要加强城市供水、卫生和雨水排放基础设施的抗灾能力。数字工具的使用有助于通过恢复、缓解和准备这三个应对步骤来提高城市适应力。
其中一个例子是利用 ASTHON Tecnologia 公司开发的远距离广域网 (LoRaWAN) 遥测水文监测系统，对巴西中型城市伊塔胡巴（Itajubá）城区的极端水文事件进行监测、预测和警报发送。
萨普卡伊河（Sapucaí River）是横穿该市城区的主要水道，长期以来洪水泛滥。近年来，萨普卡伊河支流--市区内--的山洪暴发越来越频繁。短时强降雨导致河岸泛滥，多个街区的街道被淹。多山的复杂地形需要高密度的监测站，以便全面掌握降雨的空间变化。此外，流域的响应时间很短，需要在很短的时间间隔内进行遥测测量。
由于伊塔胡巴是一个中等城市，资金有限。因此，利用 LoRaWAN 开发遥测系统被选为一种低成本解决方案。该系统由一个数字电路板组成，结构非常紧凑，能耗低，只需一个小型电池，其电量可持续数月，无需太阳能电池板充电。使用的传感器是本国制造的，成本低。整个系统的开发是基于团队成员与市政民防团队多年的合作。他们的经验使我们能够确定市政当局对极端水文事件发生的要求。在系统运行和收集水文数据的过程中，一个用于水质预测的 ANN 应用程序正在接受培训，以帮助提高预测的准确性。
第二个案例研究探讨了污水网络数字孪生系统的快速发展，该系统的开发旨在实现低维护率，并通过全面监控来促进运营管理。该项目在中华人民共和国九江市实施，九江市是江西省长江沿岸的欠发达地区。该地区在污水收集网络管理方面面临诸多挑战，这意味着缺乏管理城市内涝和溢流污染的有效措施，以及管理风险和主动控制的能力有限。该项目汇集了运营、劳动力、资产和工具、工作流程、监测数据和数值模型等多个来源的数据，形成了一个高质量的数据平台和智能监测系统。数字孪生方法的发展使中国提出了 “城市智慧水管家 ”（Urban Smart Water Steward）的概念，以促进城市水和环境的综合管理，包括水资源、原水运输、水处理和分配、污水收集和处理、排水管网、污泥处理和露天水域。利用地理信息系统（GIS）、动态监测、数值模拟和大数据，加强智慧水务应用，促进跨部门协作和高效的信息共享。这一概念建立了一个集中的远程控制系统，实现了智能决策和调度规划。这种方法降低了城市内涝和下水道合流溢流的可能性，增强了排水系统应对紧急情况的能力，并提高了公众满意度。该平台服务于九江城区 80 平方公里的区域，包括 4 座污水处理厂、1,929 公里排水管网、70 多座泵站、3 座调节水库以及相关的管道、河流和湖泊设施，服务人口达 251 万。自上线以来，共激活 316 个用户账户，累计监测数据超过 10 亿条。日常水运行管理数据已超过 49600 条。此外，辅助运行决策的模型预测数据已超过约 1000 万条。该项目已获得 10 多项专利和 40 多项软件版权。该项目的成果包括：
- 通过深入的数据挖掘和分析，成功实现了六个污染源追踪和污染源控制案例
- 为未来几代水利工程师提供教育资源，每年吸引 100 多名利益相关者前来参观
本案例研究探讨了建筑信息模型 (BIM) 技术在英国饮用水和污水管理中的应用，以提供有效的资产管理和设计。水务行业是一个复杂的资产管理行业，由于其规模庞大，人口增长、气候变化和日益增长的环境需求导致资产规模不断扩大。工程设计已经从绘图员在纸上绘制图纸转变为采用各种日益复杂的方法来获取行业资产的相关信息。二十年前，人们使用纸质手册来记录所有这些资产作为一个系统是如何工作的。而现代的工作方式则是利用激光扫描，在点云中捕捉资产。技术发展到今天，测量精度已经可以精确到毫米。数字化工具在很大程度上实现了远程工作，减少了工程师现场设计的需要，减少了差旅及其相关的碳排放。此外，数字化技术还能记录难以到达地点的资产，并通过扫描检测故障资产，实现主动维护，从而提高设计效率。在本案例研究中，数字化使运营商能够在不中断运营的情况下迅速确定现场的竣工状态，从而更新文件和图纸等关键信息。该资产的数字化提高了对客户设备库存的了解，为运营团队提供了易于访问的数据，有助于为现场范围做准备。通过一个名为 “视觉”（Vision）的程序进行的可视化状态评估发现了未知问题，并促使采取补救措施。在全球范围内，数字工具正被越来越多地用于帮助水务行业以更高效的方式运营，提高运营和资产管理效率，以更优质的方式服务公众，并最终以更可持续的方式保护环境。数字工具在造福水务行业方面潜力巨大，而这仅仅是个开始。
本文作者
Oliver Grievson 是全球工程咨询公司阿特金斯-雷利斯（AtkinsRéalis）的副总监，也是埃克塞特大学皇家工程院数字水务客座教授。他还是国际水协会数字水务项目的主席。
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http://www.water8848.com/news/202411/07/161905.html 10月29日，住建部发布《2023年中国城市建设状况公报》。公报显示， 截至2023年末，全国城市排水管道长度 95.25 万公里， 同比增长 4.27%；污水处理厂处理能力 2.27 亿立方米/日， 同比增长4.84%；污水处理率 98.69%，比上年增加 0.58 个百分点；生活污水集中收集率 73.63%，比上年增加3.57个百分点。截至2023年末，全国城市生活垃圾无害化处理率99.98%， 比上年增加0.08个百分点；生活垃圾无害化处理能力114.44 万吨/日，同比增长 3.15%，其中，焚烧处理能力占比为 75.30%。http://www.water8848.com/news/202411/07/161912.html
