智慧城市水系统创新发展现状及发展趋势行业研究报告
报告期：2026年。
摘要：智慧城市水系统是新一代信息技术与城市水循环管理深度融合的产物，正在深刻重塑城市水资源开发、利用、保护和管理的全生命周期。本报告系统梳理了全球及中国智慧城市水系统的发展现状，从市场规模、政策体系、技术架构、应用场景、产业格局、国际经验等维度进行深入分析，并对未来发展趋势进行前瞻性研判。
全球智慧水管理市场规模从2025年的179.5亿美元增长至2026年的198.5亿美元，预计2034年将达到444.5亿美元，年复合增长率10.6%。亚太地区以37.2%的市场份额占据主导地位。中国“十五五”规划将智慧水网纳入现代化基础设施重点建设范畴，明确全域智能化升级方向，“十五五”时期将建设改造城市地下管网约77万公里，新增投资需求超过5万亿元。数字孪生水利体系框架基本形成，94项数字孪生流域建设先行先试任务全面完成。南水北调“天河”大模型、深圳大沙河全流域鸿蒙水务示范项目等标杆工程标志着行业从“信息化”向“智能化”的跨越式发展。
本报告认为，智慧城市水系统正从单点技术应用向“全域感知—智能分析—精准决策—自动控制”的全链条闭环演进，AI大模型、数字孪生、鸿蒙操作系统、排涝机器人等新技术和新范式正在加速重塑产业格局。但管网底数不清、数据孤岛、标准缺失、资金缺口等问题仍制约行业规模化发展，需要在政策、技术、机制三个层面协同突破。
关键词：智慧水务；数字孪生水利；AI大模型；鸿蒙操作系统；韧性城市
第一章 行业概述
1.1 智慧城市水系统的定义与内涵
智慧城市水系统是指以物联网、大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术为核心驱动力，对城市水资源开发、供水调度、排水防涝、污水处理、水环境治理等全链条进行智慧化感知、分析、决策和控制的综合性系统体系。它不是单一技术或产品的叠加，而是城市水循环管理的系统性范式变革。
从系统架构来看，智慧城市水系统通常包含四个层级：感知层（智能水表、水质传感器、液位计、雨量计、压力监测设备等终端感知设备）、网络层（5G、NB-IoT、LoRa等多网融合通信）、数据层（数据中台、物联网平台、GIS地理信息系统）以及应用层（智能调度、漏损控制、防汛排涝、水质预警等业务应用）。中国生产力学会2026年发布的《智慧水务系统技术规范》团体标准对这一架构进行了规范，规定了智慧水务系统的基本原则、系统架构、感知层、网络层、数据层、应用层、信息安全及运行维护与管理的要求。
从功能定位来看，智慧城市水系统涵盖供水管理、排水防涝、污水处理和水环境治理四大核心领域。其核心目标是通过数字化、智能化手段，实现城市水系统的安全可靠、高效集约、绿色低碳运行。正如同济大学环境科学与工程学院副院长吴德礼所指出的，城市水系统治理正在从过去孤立的、被动响应的“末端治理”，转向全局的、主动调控的“系统循环”模式，管网将从被视为“成本中心”转变为“价值源泉”。
1.2 行业发展历程
中国智慧城市水系统的发展经历了从信息化到数字化再到智能化的演进历程。
**第一阶段（2010—2015年）：信息化起步期。** 以水务企业信息化建设为主，各地水司陆续建立SCADA监控系统、GIS管网信息系统和营收管理系统，实现了基础业务的电子化。但系统之间相互独立，数据孤岛问题突出。
**第二阶段（2015—2020年）：数字化加速期。** 随着“水十条”和海绵城市政策的推进，智慧水务概念正式提出。2019年《新型智慧城市评价指标》将“智慧水务”列入智慧城市建设指标体系，标志着智慧水务上升为国家层面的战略任务。各地开始建设智慧水务综合管理平台，但整体仍以数据汇聚和可视化展示为主。
**第三阶段（2020—2025年）：智能化转型期。** 物联网、大数据、AI等技术加速渗透，数字孪生技术开始在水利领域应用。“十四五”期间，94项数字孪生流域建设先行先试任务全面完成，七大江河数字孪生流域建设稳步推进，数字孪生三峡、数字孪生南水北调等11个重点工程投入实战应用，49处数字孪生灌区先行先试、32处数字孪生调水工程建设取得阶段性成效。
**第四阶段（2025年至今）：系统化融合期。** AI大模型、鸿蒙操作系统等前沿技术进入水务领域，行业从“单点智能”迈向“系统智能”。2026年南水北调“天河”大模型正式发布，深圳大沙河成为全国首个全流域应用鸿蒙操作系统的智慧水系，标志着“国产技术+水务场景”从“试点探索”迈入“流域集成”新阶段。
1.3 行业在国民经济中的战略地位
智慧城市水系统在国家战略布局中占据重要地位。“十五五”规划将智慧水网纳入现代化基础设施重点建设范畴，《供水条例（草案）》进一步细化供水管网更新和智慧化管控升级的建设要求。2026年国家发改委持续安排千亿级中央预算内投资，通过超长期特别国债安排支持城市燃气、排水、供水、供热等地下管网建设改造的资金规模为1,600亿元。
从市场需求看，全球每年因城市地区漏水造成的水资源损失达320亿立方米，价值90亿美元。世界银行报告指出，无收益水每年给全球公用事业公司造成约390亿美元损失，城市供水系统中平均有25%至30%的水因泄漏、盗窃或计量误差而损失。国际水协会研究表明，实施智能泄漏检测系统的公用事业公司两年内非收益水损失减少了30%，充分说明了智慧化手段的巨大经济价值。
从产业带动效应看，智慧水系统产业链涵盖智能传感器、通信设备、软件平台、系统集成、运维服务等多个环节，对新一代信息技术产业和节能环保产业具有显著的拉动作用。
第二章 全球智慧城市水系统市场现状
2.1 市场规模与增长
全球智慧城市水系统市场正处于快速扩张期。根据Straits Research的数据，2025年全球智慧水管理市场规模为179.5亿美元，预计将从2026年的198.5亿美元增长到2034年的444.5亿美元，预测期内复合年增长率为10.6%。亚太地区在市场中占据主导地位，2025年市场份额为37.2%。
智慧水网（Smart Water Grid）市场同样保持快速增长。据Research and Markets报告，全球智慧水网市场规模从2025年的219.5亿美元增长至2026年的247.7亿美元，年复合增长率12.8%，预计2030年将达到404.6亿美元，年复合增长率13.1%。
从细分领域看，Meticulous Research的报告预测，全球智慧水管理市场将从2026年的273.9亿美元增长至2036年的827.3亿美元，年复合增长率11.7%。其中硬件板块在2026年占据最大份额，但软件板块预计将实现最快增长，云部署模式和数字孪生平台的需求正在驱动软件解决方案的快速采用。
从驱动因素看，减少无收益水损失和老化水基础设施现代化改造是市场增长的两大核心引擎。水短缺压力促使水务企业投资智能基础设施，通过早期泄漏检测减少无收益水损失、优化处理和输配能耗、实现精准需求管理。政府水务绩效法规要求降低无收益水目标和泄漏管理报告，正在创建合规驱动的采购需求，加速智能基础设施部署时间表。
2.2 区域市场分析
**亚太地区**是全球智慧水管理市场的最大区域，2025年市场份额达37.2%。中国、印度及东南亚国家在水务基础设施数字化方面的投资持续增加。中国“十五五”规划将智慧水网纳入现代化基础设施重点建设范畴，印度国家饮用水生命线计划（National Jal Jeevan Mission）估算到2024年需要500亿美元为所有农村家庭提供自来水。新加坡公用事业局（PUB）通过整合供水、集水区和污水管理的综合性方案，构建了“四大国家水龙头”战略，其数字水务经验已成为全球标杆。
**北美市场**以美国为主，面临老化基础设施更新的迫切需求。美国水务协会2022年的调查显示，虽然76%的美国公用事业公司认识到智能水管理的好处，但只有28%的公司为未来五年的此类技术制定了预算。美国供水系统面临严重的无收益水损失问题，城市供水系统中平均25%至30%的水因泄漏或计量误差而损失。美国环保署出台了暴雨排水系统绿色基础设施指南，要求新建项目不透水面积补偿率达到85%。
**欧洲市场**在水务数字化方面具有深厚积累。欧洲企业如Veolia、SUEZ、Siemens等在智慧水务领域保持技术优势。法国、英国、荷兰等国在智能计量、压力管理和泄漏检测方面处于领先地位。法国Metron公司推出的超声波智能水表采用声波技术进行高精度非侵入式流量测量，去除了机械组件，减少了磨损和维护需求。
**中东地区**面临严重的水资源短缺压力，海水淡化是主要水源。迪拜水电局（DEWA）2024年第三季度海水淡化水总产量同比增长4.64%，达到405亿英制加仑，高峰日需求量达到4.55亿英制加仑。该地区对智能水管理解决方案的需求持续旺盛。
2.3 全球竞争格局
全球智慧水务市场竞争格局呈现“国际巨头主导高端、本土企业深耕区域”的特征。主要国际企业包括Veolia、SUEZ、Siemens、Schneider Electric、IBM、Honeywell、ABB、Xylem、Itron、Badger Meter等。
近年来的重要并购动态反映了行业整合趋势。2024年1月，ABB收购Realtech，旨在通过整合先进光学传感器技术和AI驱动的数据分析来增强其智能水管理能力。2025年12月，意大利ACEA SpA收购Aquanexa，将后者的数字平台、先进传感技术和运营服务整合到其水基础设施解决方案中。
在智慧水网领域，头部企业正致力于增强传感器网络技术，包括先进智能计量基础设施（AMI 2.0），以实现更高的数据精度、网络稳定性和可操作的运营洞察。AMI 2.0代表了下一代智能计量系统，集成了智能传感、高频数据采集和双向数字通信能力。
第三章 中国智慧城市水系统发展现状
3.1 政策体系与顶层设计
中国智慧城市水系统的政策体系正在快速完善，形成了从国家战略到技术标准的完整架构。
**国家战略层面。** “十五五”规划纲要明确提出建设改造城镇排水管网约17.5万公里、供水管网约17.5万公里、污水管网约10万公里，同步推进智慧化改造。“十五五”时期，我国预计将建设改造地下管网超过70万公里，新增投资需求超过5万亿元，供排水管网被提升至“城市生命线”的战略高度。水利部明确将数字孪生水利体系全面构建作为“十五五”目标之一，2026年将系统谋划推进数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程建设，加快水利基础设施更新和数智化改造。
**部门政策层面。** 《关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》明确提出，建立涵盖管线类别齐全、基础数据准确、数据共享安全、数据价值发挥充分的地下管网“一张图”体系，打造地下管网规划、建设、运维、管理全流程的基础数据平台，实现地下管网建设运行可视化三维立体智慧管控。《新型智慧城市评价指标》将“智慧水务”列入智慧城市建设指标体系。浙江省建设厅召开供水安全场景工作视频推进会，要求加快推进供水的数字化、智能化转型，优化用好韧性城市智慧管理系统供水安全专项场景。上海市水务局印发《上海市水系统治理“十五五”规划》，提出到2030年基本建成安全韧性、优质集约、绿色低碳、智慧高效的现代水系统治理体系。
**技术标准层面。** 2026年多项重要标准发布实施。《智慧水务系统技术规范》（T/CIEP 0210-2026）正式发布，规定了智慧水务系统的基本原则、系统架构和各层级要求。《人工智能（AI）智慧水务远程监控系统技术要求》（T/CAPS 161—2026）正式发布，适用于城镇供水、排水、污水处理与再生水领域的AI智慧水务远程监控系统的规划、设计、建设、运行与维护管理。《城镇供水管网智能化通用技术要求》编制工作正在推进。此外，《水务企业人工智能应用就绪度评价规范》《水务行业智能化解决方案能力要求》两项团体标准也已启动编制，为“AI+水务”从试点走向规模化提供了标准支撑。
3.2 数字孪生水利体系建设
数字孪生是智慧城市水系统的核心技术支撑。中国在数字孪生水利体系建设方面已取得显著进展。
**建设成果。** 目前，我国数字孪生水利体系框架基本形成。94项数字孪生流域建设先行先试任务全面完成，形成了一批可复制推广的案例；14个省级水网先导区的数字孪生建设正分批推进。在重大工程方面，数字孪生三峡、数字孪生南水北调等11项重点工程已投入实战应用；49处数字孪生灌区先行先试、32处数字孪生调水工程建设取得阶段性成效。“天空地水工”一体化监测感知系统加快构建，遥感卫星、水利测雨雷达、无人机、无人船和堤坝隐患探测设备等投入应用。
**技术架构。** 数字孪生水利体系采用“三位一体”架构，即数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程协同建设。水利部构建框架统一、多级协同、集约复用的数字孪生平台，持续推进国家水网调度中心、大数据中心、流域分中心和省级水网调度能力建设，分类推进水利工程数智化改造。在模型研发方面，进一步加强融合卫星、雷达等多源数据的“云—雨”降水预报模型和分布式水文模型、洪水演进水动力学模型等水利专业模型研发，并在应用中迭代优化。
**实战应用。** 在2026数字中国创新大赛·信创赛道全国总决赛中，基于全栈信创架构的水利部数字孪生平台、数字孪生水利防洪“四预”决策支持系统分获一、二等奖，彰显了我国数字孪生水利体系建设的信创自研实力。天津建成全国首个省级全域覆盖的水利测雨雷达网，数字孪生流域覆盖北三河、永定河、大清河、子牙河四大河系，数字孪生工程覆盖19条一级河道堤防、5座大中型水库、5个重点蓄滞洪区、18座重点水闸及4座大型外排泵站，2025年汛期中心城区平均退水时间较以往缩短2/3。
**苏州工业园区案例。** 苏州工业园区以GIS与SCADA数据为支撑，依托智慧算法构建高精度在线水力模型，打造供排水管网综合感知平台。全域810公里市政污水管网、1097公里市政供水管网及3500余公里住宅小区雨污水管网已实现全域数字化，建成全覆盖的多线并进式地下管网“数字底座”。系统可自动预测用水高峰需求量，提前调配水厂水量，管网水压随用水高低峰进行精确到秒级的自动调整。
3.3 AI大模型在水务领域的应用
AI大模型是2025—2026年智慧水务领域最具突破性的技术方向。
**南水北调“天河”大模型。** 2026年1月，中国南水北调集团正式发布“天河”大模型，构建1个智算云平台、AI中台与数据中台两大中台、水网大语言模型/视觉大模型/水利专业模型矩阵三大模型体系，具备智能感知与认知、精准预报与预警、情景预演与模拟、智慧决策与预案等能力。在调度运维方面，通过构建仿真、调度、控制、检修等多智能体协同体系，依托数字孪生水网实现复杂工况的高精度模拟推演与自主决策；无人机与机器狗组成“天空地”感知网，关键部位识别准确率稳定在98%以上。在安全监管方面，融合气象、水文、工程运行与施工建设等多源数据，可开展未来15天滚动预报及洪水过程智能推演。在水质保护方面，能实现水质知识秒级检索、污染扩散分钟级预演，藻类识别由小时级压缩至秒级。
**“苏水源”大模型与南水北调东线AI应用。** 南水北调东线江苏段拥有亚洲乃至世界最密集的梯级大型泵站群。过去开一台机组需人工逐项确认数十项设备状态，如今工作人员在集控中心轻点鼠标，3秒钟后400多公里外的泵站主机组即可应声启动。2025年以来，大模型部署开发和落地应用持续推进，“远程集控、少人值守、智能管理”新模式已在沿线8座泵站落地。集控中心配备了数智值班员“小苏”，实时监测分析工程运行，发现异常立即汇报并提供辅助决策。基于数字孪生平台上线的智能问答、智能问数、智能调度和工况分析等智能体，以及泵站主机组声纹AI监测平台，实现了“千里眼”视频AI辅助监视和“顺风耳”设备异常声音实时监听，泵站能耗降低2%至4%。
**学术前沿。** 在国际学术界，多智能体LLM框架（Water-MAS）被提出用于水环境处理，通过多智能体协作和指令-数据解耦增强系统模块化和可扩展性，已验证了在水样采集和水质预测中的实际应用价值。物理信息多模态智能体框架（WDS-Modality）利用大语言模型实现水配送系统韧性评估，诊断成功率达85.71%。
3.4 鸿蒙操作系统赋能智慧水务
2026年3月22日，深圳市大沙河流域全域鸿蒙水务示范项目正式启动，大沙河成为全国首个全流域应用鸿蒙操作系统的智慧水系。该项目构建“一个底座、三层联动”核心架构，依托OpenHarmony的分布式能力，让河道上的水位传感器、水质监测仪、智能摄像头实现了“无感互联”，打通从水源保障、供水调度到污水净化、应急排涝的全链条闭环智慧化管控。
项目实现三大功能提升：效率跃升，流域应急响应时长由小时级压缩至分钟级；效能倍增，生态补水精准度、污水收集效率、防洪排涝韧性三大关键指标显著提升；范式引领，形成可复制、可推广的流域智慧水务国产化解决方案。此前，2026年1月全国首个流域级鸿蒙化智能闸站已在大沙河投入运行，基于AI算法系统可提前一到两周预判设备故障，实现从“被动应对”向“主动预防”的跨越。宝安区五指耙水厂也已完成鸿蒙化升级改造，成为全国首座鸿蒙智慧水厂。
3.5 典型城市实践案例
**福州：数字孪生赋能供排水一体化。** 福州水务集团“基于数字孪生赋能的福州供水综合调度系统”和“福州主城区污水提质增效运营管理综合平台”两个项目入选2025年智慧水务典型案例。污水平台通过构建科学分区分析体系，实现供排水量精准联动分析，创新制定智能化监测预警规则，应用井下黑光图像站AI识别技术。莆田市智慧供排一体化运营管理平台覆盖2000余公里管网的GIS平台，实现原水、供水、污水管网的“一网统管”可视化调度，空间分析响应时效小于3秒，整合80座厂站SCADA系统，AI算法深度赋能管网漏损识别、智能加药、多水厂协同调度等关键场景。
**盐城：全域信息化整合标杆。** 盐城城投水务集团一体化智慧水务综合管控平台获评2026年度智慧城市应用案例一等奖，是江苏省地级市水务企业中首个实现全域信息化整合的标杆工程。平台搭建数据中台、物联网平台、综合管控平台三位一体的数字化体系，接入全市20万余只智能水表及各类管网监测设备，完成全市1471公里主干供水管线的数据优化治理。智慧化改造落地后，供水管网异常故障发生率下降25%，应急响应时间压缩至30分钟以内。
**南川：山区中小城市智慧供水样板。** 重庆南川区探索的管网“一张图”管理、智慧化闭环管控、分区分时压力调控及“政府+企业+居民”资金共担四项机制入选住建部全国可复制政策机制清单。2017年全区公共供水管网漏损率高达19.39%，通过部署420余套智能计量设备、依托三级分区计量体系建成供水智慧应急指挥平台后，漏损率降至5.02%，优于国家考核标准近3个百分点，每年减少水资源漏失400万立方米，节省水费超过1200万元。抢修队伍平均到场时间由60分钟压缩至10分钟以内，人工巡检费用压减65%，单处漏点处置成本下降72%。将城区细分为127个供水网格实施分区分时压力调控后，管网爆管频次下降七成。
**西安：AI全流程智能管控。** 西北地区首个AI全流程智能管控项目已在西安运行，数字孪生大屏还原厂区设备与管网全景。药剂投加、内外回流等核心工艺全由AI接管，彻底告别传统人工巡检和经验化调试。
**苏州工业园区：全域数字化水系统。** 苏州工业园区全域810公里市政污水管网、1097公里市政供水管网及3500余公里住宅小区雨污水管网实现全域数字化。系统依托水量预测、调度方案生成、水龄模拟等实现供水精细化调度管理，联动污水厂及150处污水管网与河湖液位监测点，实现可视、可算、可控的“厂站网河”统一联调联控。
第四章 核心技术体系分析
4.1 物联网感知体系
物联网感知层是智慧城市水系统的“神经末梢”。当前，智慧水务感知体系正从单一参数监测向多维度、高密度、低功耗方向发展。智能传感器可对水质信息以及水位、流量、雨量等多参数进行感知和分析处理。现代供排水管网监测系统通过布设高精度传感器、水利遥测终端机、北斗三号数传终端、窖井综合监测终端及雷超一体液位计等智能传感器设备，结合5G、LoRa等多网融合通信技术，构建起“全面感知—可靠传输—智能分析—精准决策”的一体化智慧水务体系。
智能计量基础设施正从AMR向AMI 2.0升级。先进智能计量基础设施集成了智能传感、高频数据采集和双向数字通信能力，能够实现高精度实时数据记录，支持早期泄漏检测和消费分析。以重庆南川为例，新部署的420余套智能计量设备依托三级分区计量体系，实现了管网流量异常的实时感知和自动工单派发。
4.2 5G与通信网络
5G技术在水务领域的应用正在加速落地。江苏邳州电信以“5G+物联网+云平台”为核心架构建设智慧水务平台，覆盖水源监测、水厂生产、管网运维、客户服务等全业务流程。南水北调东线通过“AI视觉检测+物联网”双安全握手机制，5G智能机器可精准完成过去必须由人进入高压区域才能进行的危险操作，从“人去干”到“机器替人干”，安全管控逻辑被重构。在水厂场景中，5G专网、物联网感知等新技术与传统制水工艺深度融合，打造出集智慧感知、智能分析、数字管控于一体的新型水厂。
4.3 数字孪生技术
数字孪生技术是智慧城市水系统的核心引擎。在技术架构上，学术研究提出了联邦数字孪生赋能的区块链架构（Fodba），集成IoT传感与联邦机器学习，在低负载条件下达到75%的峰值运行效率，对水需求预测的F1分数达到91%，区块链故障容错率为95%，非收益水减少27.6%，需求预测精度较基线LSTM模型提升14.3%。
在应用层面，数字孪生技术正从流域尺度向城市管网尺度纵深发展。苏州工业园区以GIS与SCADA数据为支撑构建高精度在线水力模型，实现供水精细化调度管理。福州供水综合调度系统基于数字孪生技术实现了供水系统的智能调度。天津基本建成数字孪生水务体系，采用数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程“三位一体”架构，整合500余处水文监测点、1800余个工情监测点，累计处理各类数据10亿条以上。
4.4 AI大模型与智能决策
AI大模型正在从辅助决策向自主决策演进。南水北调“天河”大模型代表了当前国内水务AI应用的最高水平，其水网大语言模型、视觉大模型和水利专业模型矩阵三大体系能够理解、模拟、预测并辅助决策复杂水系统行为，助力实现从“人跑眼看、经验驱动”向“智能感知、精准预警”转变。
从技术趋势看，AI在水务领域的应用正从单点智能向多智能体协同演进。南水北调天河大模型通过构建仿真、调度、控制、检修等多智能体协同体系，依托数字孪生水网实现复杂工况的高精度模拟推演与自主决策。南水北调东线集控中心上线的智能问答、智能问数、智能调度和工况分析等智能体，以及数智值班员“小苏”，展现了多智能体在水务运维中的协同价值。
4.5 排涝机器人与无人化装备
排涝机器人作为智慧城市水系统的重要终端装备，市场保持高速增长。根据QYResearch统计，2025年全球排涝机器人市场销售额约为0.50亿美元，预计2032年将达到1.32亿美元，年复合增长率达15.0%。全球城市排水管道疏通机器人系统市场预计从2025年的5.67亿美元增长至2032年的14.59亿美元，年复合增长率14.5%。
在国内市场，排涝机器人需求呈现爆发式增长。亚太泵阀2026年1月份排涝机器人销售额就突破400万元，预计一季度可达1400万元，超过2025年全年水平，预计全年销售可达4000万元。排涝机器人可深入积水深坑、地下管廊、隧道涵洞等人员无法作业的场景，实现无人化远程操控排水，是城市内涝应急抢险的重要技术手段。
4.6 技术融合创新趋势
从技术演进趋势看，智慧城市水系统正呈现多技术深度融合的特征。物联网+数字孪生+AI的“三位一体”技术路线已成为行业共识。深圳大沙河全流域鸿蒙水务示范项目依托OpenHarmony的分布式能力，让水位传感器、水质监测仪、智能摄像头等设备实现“无感互联”，展示了操作系统级技术对水务场景的赋能潜力。
边缘计算与云计算的协同也在加速推进。联邦数字孪生架构通过在边缘进行联邦机器学习，实现隐私保护协作的同时减少61%的原始数据传输，兼顾了隐私保护和能源效率。云端负责大规模模型训练和全局优化，边缘端负责实时响应和本地决策，这种“云边协同”架构正在成为智慧水务系统的主流技术范式。
第五章 应用场景分析
5.1 智慧供水管理
智慧供水管理是智慧城市水系统最为成熟的应用领域。核心应用包括智能调度、漏损控制、水质监测和客户服务。
**智能调度。** 苏州工业园区系统通过水量预测、调度方案生成、水龄模拟等实现供水精细化调度管理，在用水高峰来临前系统自动预测需求量，提前调配水厂水量，管网水压随用水高低峰进行精确到秒级的自动调整。盐城智慧水务平台智能调度系统可精准联动多水源、多水厂及城市供水管网，实时优化供水调度方案。
**漏损控制。** 南川区的实践表明，智慧化手段可使供水管网漏损率从19.39%降至5.02%，每年减少水资源漏失400万立方米，节省水费超过1200万元。永康市作为浙江省城镇供水管网漏损治理合同节水项目试点，依靠微创修复新技术+智慧水务大数据双引擎，实现供水效能大幅跃升，探索出县域管网漏损智慧治理样板。
**水质安全。** 南水北调“天河”大模型在水质保护方面能实现水质知识秒级检索、污染扩散分钟级预演，藻类识别由小时级压缩至秒级。福州污水平台应用井下黑光图像站AI识别技术，实现对排水管网运行状态的智能监测。
5.2 智慧排水与防涝
智慧排水与防涝是智慧城市水系统增长最快的应用领域之一。
**洪涝联排联调。** 水利部要求强化洪涝联排联调机制，统筹城市防洪与内涝治理，提高精细化、智慧化管理水平。各地积极推进排水防涝智慧平台建设。深圳市按“旱天调均衡、雨前降液位、中雨控溢流、大雨保安全”四目标推进厂网河联合调度，借助AI视频识别排口溢流与黄泥水，识别准确率超94%。
**排水管网数字化。** 苏州工业园区联动污水厂及150处污水管网与河湖液位监测点，实现可视、可算、可控的“厂站网河”统一联调联控。海纳云智慧排水以全域物联感知与大数据模型为驱动，实现堵塞、混接、外水混入、偷排、积水内涝等风险的早发现、快处置、可追溯。
5.3 智慧污水处理
智慧污水处理正从自动化控制向AI全流程智能管控演进。西安水务AI全流程智能管控项目实现了药剂投加、内外回流等核心工艺全由AI接管，数字孪生大屏还原厂区设备与管网全景，工作人员不再是“巡厂人”。
在标准规范方面，2026年发布的《智慧水务 污水处理系统 第5部分 能源与药剂协同优化技术规范》（T/GZIPS 010-2026）规定了污水处理中能源与药剂协同优化技术的智能控制与协同优化技术要求。新加坡樟宜供水回收厂配备包括智能加药系统的全流程智能控制系统，同步配套光伏发电设施和污水能量回收与再利用等节能降碳设施，其低碳运营模式具有较高的借鉴价值。
5.4 水环境综合治理
智慧水系统在水环境治理中的应用日益深入。福州主城区污水提质增效运营管理综合平台通过构建科学分区分析体系，实现供排水量精准联动分析。莆田市智慧供排一体化运营管理平台整合80座厂站SCADA系统，AI算法深度赋能管网漏损识别、智能加药、多水厂协同调度等关键场景，推动水务管理从“人治”向“智治”跨越。
水利部信息中心指出，未来将构建城市统一的排水智慧管控平台，打通气象、水文、公安等数据，实现预测预警和应急指挥调度，做到环境风险精准预警、设施运行精准调度、应急处置精准施策。
第六章 产业链与竞争格局分析
6.1 产业链结构
智慧城市水系统产业链可分为上游、中游和下游三个环节。
**上游**包括智能传感器、智能水表、通信模组、芯片等硬件设备制造，以及基础软件和云服务。智能水表市场是上游最大的细分领域，AMI 2.0技术的推广正在推动水表从机械计量向超声波、电磁等固态计量方向升级。主要企业包括金卡智能、新天科技、三川智慧等。
**中游**包括智慧水务平台开发、系统集成和解决方案提供。这是产业链中价值最高的环节，也是竞争最为激烈的领域。中游企业需要同时具备水务行业知识和技术开发能力，为客户提供从咨询规划到系统建设再到运营维护的一体化服务。
**下游**为终端用户，包括城市供水企业、排水企业、污水处理厂、水利管理部门等。随着厂网一体化模式的推广，下游客户对全链条智慧化解决方案的需求正在快速增长。首创环保截至2025年底在全国范围内运维管理供水管网约23000公里、排水管网约10378公里，在铜陵、淮南、成都等地落地多个供排水一体化项目。
6.2 竞争格局
中国智慧水务市场竞争格局呈现“集中度低、梯队分明”的特征。在智慧水利领域，基于IDC数据，2025年中国智慧水利市场中，市场份额最大的企业是慧图科技，市场份额约4.13%；其次为浪潮信息约3.82%；中水三立和山脉科技的市场份额分别约2.30%和1.52%。第一梯队企业智慧水利业务规模超过3亿元，具有较强技术实力和丰富落地经验；第二梯队企业业务收入规模在5000万元至3亿元之间。
在全球智慧水务领域，主要企业包括Veolia、SUEZ、威派格、和达科技、华为、浪潮、百度、金卡智能、江行智能、新天科技、汉威科技、贵仁科技、舜禹股份等。国际企业如Siemens、Schneider Electric、IBM、Xylem、TaKaDu、DHI Group等在高端市场保持技术优势。
6.3 竞争趋势
**从产品竞争到生态竞争。** 智慧水务市场的竞争正从单一产品或项目的竞争，转向平台生态的竞争。华为、浪潮、百度等科技巨头凭借云计算和AI能力切入水务市场，传统水务企业则凭借行业深耕经验巩固阵地。深圳大沙河鸿蒙水务示范项目联合了30家科技企业展示“鸿蒙+水务”全场景应用成果，体现了生态协作的趋势。
**从建设到运营。** 随着大量智慧水务系统建成投运，市场竞争重心正从系统建设向运营服务转移。具备持续运营能力的服务商将获得更大的市场优势。厂网一体化运维模式的推广进一步加速了这一趋势，湖南沅江率先推行“厂网一体化+按效付费”运营模式，标志着运营服务市场正在走向成熟。
**国产替代加速。** 鸿蒙操作系统在水务领域的应用、水利部数字孪生平台的全栈信创架构，以及盐城智慧水务平台实现的供水管网GIS系统国产化升级，都表明国产技术在智慧水务领域的替代进程正在加快。
第七章 国际经验与对比分析
7.1 新加坡：综合水管理的全球标杆
新加坡公用事业局（PUB）是集供水、集水区和污水管理于一体的法定机构，通过“四大国家水龙头”（进口水、本地集水、NEWater再生水、海水淡化）战略构建了整体性管理方案，降低了对外部水源的依赖。
在数字化方面，新加坡市政当局利用AI每天收集数TB数据，帮助预判并修复漏水等问题。AI系统使新加坡能够识别其供水、污水和排水管道中最薄弱的管段，开展预防性维护，并确定每年更换2%的供水管道。新加坡还发布了《数字水务——新加坡经验分享》技术指南，汇聚水务行业数字化实践成果，依托多场景典型应用案例，系统构建水务数字化转型实施体系，涵盖数据治理、实时控制、网络安全及组织变革等核心内容。
新加坡的ABC Waters Programme（活跃、美丽、清洁水计划）是最全面的基础设施参考之一，通过生物滞留、人工湿地和雨水花园等手段，在碧山-宏茂桥公园交付了2.7公里的自然化河道走廊。
7.2 荷兰：智慧水网格
荷兰“智慧水网格”项目利用实时数据驱动水力模型，通过泵站联合智能调度使设备高效运行、避开用电高峰，显著降低能耗。荷兰从“与水争地”转向“与水共生”的理念，通过“Room for the River”战略，在整合管理体系内设定差异化的风险目标，将洪水风险管理纳入国土空间规划。
### 7.3 日本：大规模排水基础设施与数字化转型
日本在城市雨水管理方面采取分层次设计标准，并在此基础上考虑气候变暖（2℃上升）的降雨变化倍率。东京首都圈外郭放水路代表了日本在大规模排水基础设施方面的技术领先。在数字化方面，日本企业如Fujitsu Limited等在智慧排水领域积极布局。
7.4 国际经验对中国的启示
**第一，治理体系的整合至关重要。** 新加坡PUB将供水、排水和污水管理整合于单一机构，避免了“多头分管”带来的协调成本。中国正在推进的厂网一体化改革与此方向一致，但需要在体制机制层面进一步突破。
**第二，数据驱动的预防性维护是核心价值。** 新加坡AI系统每年确定2%的管道更换计划，体现了从“被动抢修”到“主动预防”的转变。中国在水务AI应用方面进展迅速，但在预测性维护的系统化和常态化方面仍有提升空间。
**第三，标准与知识输出是国际影响力的体现。** 新加坡发布数字水务技术指南、与世界银行合作成立新加坡水中心进行知识交流，将自身经验转化为全球公共产品。中国在数字孪生水利和AI大模型应用方面已形成特色，有条件也有必要加强国际标准输出和经验分享。
**第四，国产技术生态的构建具有战略意义。** 深圳鸿蒙水务示范项目和水利部全栈信创平台的建设表明，中国在构建自主可控的水务数字化技术体系方面已迈出关键步伐，这在国际竞争中具有重要的战略价值。
第八章 发展趋势与展望
8.1 全域智能化：从“单点智能”到“系统智能”
智慧城市水系统正从单点智能向系统智能全面演进。当前，多数城市的智慧水务系统仍处于“感知—分析—展示”阶段，未来的发展方向将是“感知—分析—决策—控制”的全链条闭环。南水北调东线“远程集控、少人值守、智能管理”新模式已在沿线8座泵站落地，标志着泵站群管理正从“人跑眼看”向“智能感知、精准预警”全面转型。
随着AI大模型能力的持续增强和多智能体协同技术的成熟，水务系统的自主决策能力将显著提升。从仿真、调度、控制到检修的多智能体协同体系，有望在未来3至5年内实现更大范围的部署应用。
8.2 数字孪生全面深化
数字孪生将从流域尺度向城市管网、厂站等更细粒度延伸。水利部明确“十五五”目标之一是数字孪生水利体系全面构建，将持续推进国家水网调度中心、大数据中心、流域分中心和省级水网调度能力建设，分类推进水利工程数智化改造。
在技术精度方面，数字孪生模型正从宏观水文模拟向精细化水力模拟发展。联邦数字孪生架构的提出，为大规模分布式水务系统的隐私保护和效率优化提供了新的技术路径。预计到2030年，数字孪生技术将在80%以上的地级及以上城市水务系统中得到应用。
8.3 AI大模型深度赋能
AI大模型在水务领域的应用将加速深化。当前的应用主要集中在预报预警、智能问答、辅助决策等方面，未来将向自主调度、智能运维、故障预测等更深层次拓展。南水北调“天河”大模型展示的“预报—预警—预演—预案”全过程智能闭环，将成为行业标配能力。
大模型与专业模型的融合是重要技术趋势。水利部明确提出加强人工智能等数智技术与水利专业模型融合应用，推动模型分类评价。这意味着未来的水务AI系统将既具备大模型的泛化能力，又保持专业模型在特定领域的精度优势。
8.4 操作系统级平台整合
鸿蒙操作系统在水务领域的应用开创了“操作系统+行业场景”的新范式。深圳大沙河全流域鸿蒙水务示范项目的成功，表明国产操作系统有能力支撑水务全链条的智慧化管控。未来，类似的国产操作系统级平台有望在更多城市和更多水务场景中推广，推动形成“统一底座、统一标准、统一生态”的行业格局。
8.5 厂网一体化与按效付费
厂网一体化运维将成为行业主流模式。湖南沅江率先推行“厂网一体化+按效付费”运营模式，实现了供排水全链路统一管理。首创环保通过厂网一体化构建全链条运营体系，在全国范围内运维管理供水管网约23000公里、排水管网约10378公里。
按效付费机制将进一步推广，将政府投入与运营绩效挂钩。未来绩效考核指标将从污染物收集效能向防洪排涝效果、设施运行效率、智慧化管理水平等多元化指标拓展。
8.6 市场前景与投资机遇
**市场规模预测。** 中国智慧水务市场将保持快速增长。全球智慧水管理市场预计2036年将达到827.3亿美元，亚太地区将继续保持最大市场份额。中国作为亚太地区的核心市场，智慧水务市场增速将高于全球平均水平。
**重点投资方向。** 第一，AI大模型与数字孪生平台建设；第二，智能传感器和AMI 2.0智能计量设备；第三，厂网一体化智慧运维服务；第四，鸿蒙等国产操作系统在水务场景的应用推广；第五，排涝机器人等智能应急装备；第六，水务数据治理与网络安全。
**风险因素。** 地方政府财政压力可能影响智慧水务项目的投资节奏；数据孤岛和标准缺失可能延缓行业规模化发展；网络安全风险随着系统复杂度增加而上升；水务AI大模型的落地效果仍需更多实践验证。
第九章 结论与建议
9.1 主要结论
**第一，行业处于技术变革的临界点。** AI大模型、数字孪生、鸿蒙操作系统、排涝机器人等新技术正在深刻改变智慧城市水系统的技术架构和应用模式，行业正从“信息化”向“智能化”实现跨越式发展。
**第二，政策驱动力强劲。** “十五五”规划将智慧水网纳入现代化基础设施重点建设范畴，超过5万亿元的地下管网投资需求和约77万公里的建设改造计划为行业发展提供了广阔空间。
**第三，中国在部分领域已形成领先优势。** 数字孪生水利体系建设完成94项先行先试任务、南水北调“天河”大模型发布、深圳鸿蒙水务示范项目落地，表明中国在智慧水务领域的技术创新和应用实践已走在全球前列。
**第四，短板与挑战依然突出。** 管网底数不清、数据孤岛、标准体系不完善、资金缺口大、区域发展不平衡等问题仍需持续解决。多数管网仍“看不见、摸不着”，智能化水平滞后。
9.2 政策建议
**加快完善标准体系。** 建议加快制定智慧水务领域的国家标准，统一数据接口、技术架构和运维要求。推动已发布的团体标准向行业标准和国家标准升级，建立覆盖感知层、网络层、数据层、应用层的全链条标准体系。
**推进数据共享与开放。** 建议建立全国统一的水务数据交换标准，打破部门壁垒和区域壁垒，推动气象、水文、住建、环保等多部门数据共享。加快推进地下管网“一张图”体系建设。
**创新投融资机制。** 建议加大中央预算内投资和超长期特别国债对智慧水务项目的支持力度，同时积极引入社会资本，推广PPP、特许经营等市场化模式。
**强化人才培养。** 智慧水务需要既懂水务业务又懂信息技术的复合型人才。建议加强高校相关学科建设，鼓励企业与高校、科研机构联合培养人才。
9.3 行业展望
展望未来，智慧城市水系统将朝着“全域感知、智能决策、精准控制、自主运行”的方向持续演进。到“十五五”末，数字孪生水利体系将全面构建，“天空地水工”一体化监测感知系统将实现广泛覆盖，AI大模型将在水务领域实现规模化应用。智慧城市水系统将成为韧性城市建设的重要支撑，为保障城市水安全、提升水资源利用效率、改善水环境质量提供坚实的技术基础。
**数据来源说明**：本报告数据主要来源于水利部、住房城乡建设部、国家发展改革委等官方发布数据，以及Research and Markets、Straits Research、Meticulous Research、QYResearch等研究机构的行业报告，同时参考了人民日报、科技日报、中国城市报等权威媒体的公开报道。报告中的预测数据基于截至2026年的公开信息，实际发展情况可能因政策调整、技术突破等因素发生变化。
