智慧水务通过新一代信息技术实现了水务系统的实时感知和智能化管理，其产业链涵盖了感知层、传输层、平台层和应用层，展现出在改善水资源管理、降低漏损率以及提升城市水资源利用效率方面的巨大潜力。得益于国家政策的支持与市场需求的推动，智慧水务行业得以迅速发展，特别是在降低供水管网漏损率和提升污水处理能力方面成效显著。
智慧水务的概念源于“智慧地球”的理念，通过集成多种先进技术，智慧水务大幅提升了水务管理的效率，但行业发展仍面临诸如“数据孤岛”和专业人才短缺等挑战。未来，智慧水务将朝着“供排污”一体化管控系统、与智慧城市深度融合以及增强用户互动能力的方向发展。
感知层作为智慧水务系统的重要组成部分，被誉为整个系统的“神经系统”，为实现系统的智能化、自动化和高效运行提供基础支撑。因此，克服传统采集设备的问题，实现从感知到智慧的飞跃至关重要。构建感知层需遵循六个步骤：需求分析、技术评估、供应商评估、成本评估、实地测试以及维护支持。
在人口增长、工业化进程和社会变革的大背景下，水资源的供需矛盾日益突出，供水管网的漏损控制亦成为一大难题。随着漏损检测技术的进步，包括被动和主动漏损检测技术的应用，加之智能传感器、高效通信技术和深度学习技术等现代技术的引入，为更有效地控制供水管网漏损提供了强有力的技术支持。
目 录
一、预见2023：《2023年中国智慧水务行业全景图谱》
二、智慧水务未来发展趋势及建议思考
三、从感知到智慧！智慧水务感知层建设全过程解析
四、净水技术 |【综述】国内外供水漏损控制技术发展现状
一、预见2023：《2023年中国智慧水务行业全景图谱》
智慧水务是利用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术，实现实时感知城镇水务系统的运行状态，并通过数据分析处理水务信息，提供辅助决策支持，从而实现水务系统全流程科学化、精细化、智能化管理的一种模式。智慧水务系统包括智慧给水系统、智慧排水系统、智慧防洪系统、智慧污水回用系统、智慧节水系统等多个子系统，旨在通过提升水务信息化水平，实现水务管理协同化、水资源利用高效化和服务便捷化。
智慧水务产业链涵盖了上游感知层与传输层、中游平台层以及下游应用层。上游感知层主要负责涉水区域的信息感知、识别和采集，提供海量精准的数据信息支撑，主要包括检测设备、流量设备和探测设备等硬件设施。传输层则包括有线宽带、5G/4G、WiFi等技术，确保信息的高速传输。中游平台层负责承载各类智慧水务应用，包括支撑软件、系统集成和云计算中心等，推动成果转化。下游应用层则与具体的涉水业务和水务管理需求相结合，是智慧水务获得持续发展的关键环节。
在产业布局上，设备供应商如华旭科技、宁水集团、东海集团、南方泵业等提供硬件支持，而信号传输主要由中国移动、中国联通和中国电信等运营商完成。在产业链中游，虽然专门从事水务系统集成与平台开发的企业数量有限，但大禹节水、威派格、新天科技等公司已经在这个领域崭露头角。在产业链下游，中国水务、北控水务、首创环保等企业则是水务运营与管理的主要力量。
智慧水务行业经历了从自动化到信息化再到智慧化的转变，形成了“智慧水务3.0”阶段。国家政策如水利部发布的《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》等文件，为智慧水务的发展提供了方向和动力。
近年来，随着城市供水量的增加和供排水管网的扩展，水务管理部门面临着越来越大的管理压力。2021年，城市供水管道长度达到105.99万公里，城市用水普及率达到99.38%，显示了城市水务基础设施的快速增长。但与此同时，供水管网的漏损率依然较高，2021年为12.75%，这表明仍存在较大的改进空间。为此，国家相关部门发布了关于公共供水管网漏损治理试点建设的通知，计划通过智慧水务技术来降低漏损率。另外，随着城市污水排放量的持续增长，污水处理的需求也在上升，2021年城市污水排放量达到了626亿立方米，县城污水排放量为109亿立方米，村镇污水排放量约191亿立方米，合计926亿立方米，我国的污水处理工作刻不容缓。
智慧水务行业的参与者数量在2021年达到顶峰，注册企业数量为5482家，2022年略有下降，但依然保持着较高的水平。智慧水务项目多以政府主导的招投标形式开展，由当地水务主管部门或水务企业进行招标，工程设备公司或智慧水务系统公司投标。2021年，智慧水务相关中标项目共有25个，其中吴江“智慧水务”信息化系统建设和辽源经济开发区智慧水务建设工程中标金额分别为1336.8万元和1164.09万元。
智慧水务行业的市场规模在2021年达到了102.9亿元人民币，预计未来将以6.64%的年复合增长率增长，到2027年市场规模将达到150亿元。从市场份额来看，大禹节水、威派格和汉威科技是行业内的三大领军企业，分别占据市场的34.16%、12.28%和11.65%。
智慧水务行业的未来发展将受益于国家政策的支持，特别是在新型智慧城市建设的推进下，智慧水务将迎来加速发展的机遇。同时，伴随5G、物联网等新兴技术的应用，智慧水务将不断探索与新兴技术的深度融合，进一步提升产品的数字化和智能化程度。智慧水务不仅有助于解决城市水资源的有效利用问题，还能有效降低供水管网的漏损率，提高水务管理效率。在政策的推动下，“十四五”期间，智慧水务将随着新型智慧城市建设的推进而加速发展，国家将继续支持智慧水利系统的建设，促进智慧水务行业竞争加剧。随着技术的进步，智慧水务产品的数字化和智能化程度将进一步提升，为未来的智慧城市提供更加高效和智能的水务管理方案。
值得注意的是，智慧水务的发展还将带动相关上下游产业的发展，为整个水务行业带来新的增长点和发展机遇。例如，随着智慧水务技术的不断进步，相关的检测设备、流量设备和探测设备等硬件设施的需求将不断增加，这将促进这些领域的技术创新和产业升级。此外，智慧水务的发展也为环保和资源节约型社会建设做出了积极贡献，有助于推动实现绿色可持续发展目标。随着智慧水务技术的广泛应用，未来的城市将更加智能、高效，水资源管理也将更加精细和科学，为居民生活质量和城市可持续发展创造更好的条件。
二、智慧水务未来发展趋势及建议思考
智慧水务概念的发展始于2008年提出的“智慧地球”概念，强调了物联化、互联化和智能化的重要性。2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，将组织（人）、业务/政务、交通、通讯、水和能源等六个核心系统纳入其中。
在中国，智慧水务的发展得到了政策的大力支持，尤其是2015年“水十条”的发布，推动了水务工作的智慧化进程。
智慧水务的概念是指利用物联网、智能传感、云计算、大数据等技术对供水、排水、节水、污水处理、防洪等水务环节进行智慧化管理，通过集成传感器、通信网络、水务信息系统提高水务信息化水平，实现水务管理协同化、水资源利用高效化、水务服务便捷化的目标。
智慧水务系统由多个子系统构成，包括智慧给水系统、智慧排水系统、智慧防洪系统、智慧污水回用系统、智慧节水系统等，这些子系统又各自拥有若干更细分的子系统，共同构成了一个复杂的智慧水务大系统。
智慧水务的技术架构包括信息安全、标准规范、业务应用、大数据中心、信息采集和基础设施。
信息采集作为智慧水务的“感觉系统”，通过监测网络感知和接收涉水对象及其环境信息。核心技术包括物联网、智能传感、云计算、大数据、人工智能等，这些技术应用于智慧抄表、管网优化设计等领域，极大地提升了水务管理及运营效率。
智慧水务产业链包括上游的硬件设备供应商、中游的自动化方案及智能技术服务提供商，以及下游的系统集成服务商，为最终用户提供智慧水务应用服务。
智慧水务的发展经历了从1.0初步发展期到2.0稳定发展期，再到3.0快速发展期的过程，技术与驱动力在这过程中实现了突飞猛进的发展。
智慧水务的发展受到政策引导、市场潜力和技术革新等因素的驱动。政策引导方面，自2015年“水十条”发布以来，各地积极响应，推进智慧水务建设。市场潜力方面，据不完全统计，截至2020年6月，我国新注册成立在业水务公司超过37600家，智慧水务市场空间充足，可达3000亿元。技术革新方面，不断革新的技术和海量的信息数据资源推动了智慧水务的快速发展。同时，智慧水务也面临一些制约因素，如“数据孤岛”现象导致的信息杂乱无序，以及行业复合型人才的短缺等。
智慧水务的应用在企业和城市层面都有成功案例。深圳水务集团通过一系列的信息化和数字化建设，实现了业务流程和组织架构的优化，全面提升了集团的运营能力。而在城市层面，苏州推行的“智水苏州”项目，利用先进的信息技术，实现了水务信息的实时监控和动态采集，提高了运营监管效率，展现了智慧水务在城市治理中的巨大潜力。
未来，智慧水务的发展趋势包括“供排污”一体化智慧管控系统的兴起、与智慧城市体系的深度融合，以及进一步增强消费者在线互动能力。
为了推动智慧水务的发展，建议从顶层设计入手，建立健全制度机制，完善基础设施建设，加强数据应用，同时重视技术研发和资金投入，培养更多的复合型人才。这些举措将为智慧水务行业的持续健康发展奠定坚实的基础。
具体而言，在“供排污”一体化智慧管控系统方面，通过整合优化供水、排水、污水处理等环节的资源，实现协同管理效应，显著提升水务管理效率。
智慧水务与智慧城市的发展体系逐步融合，通过提高供水、排水、污水处理系统的智慧化水平，不仅有助于打造智慧水环境，还能推动城市的生态文明建设，提升智慧城市的整体水平。
“水电气热”四表合一抄收系统的推广正是这一趋势的具体体现，它实现了联合档案管理、联合抄表、账单合并发布、联合收费及清分结算等功能，极大地方便了用户的使用体验。智慧水务平台将借助物联网、大数据、云计算、人工智能等技术，进一步提升与消费者的在线互动能力，提高客户服务质量。
为了更好地推进智慧水务的发展，建议做好顶层设计，建立制度机制，科学合理地制定“互联网+”智慧水务的总体实施规划，考虑到未来发展的可能性，建设兼容性强且适应性好的智慧水务系统；完善基础设施，加强数据应用，构建集基础地理数据、监测数据、业务数据于一体的水务数据中心，利用现代信息技术打造多功能的智慧供水管理平台，实现数据的高效采集与利用，打破“数据孤岛”；加强技术研发，加大资金投入，由于我国智慧水务发展尚处于初级阶段，信息技术人员的技术水平有待提高，因此水务企业需要吸引更多优秀的技术人才，组建专业的技术团队，提高技术水平。同时，地方政府应当增加资金投入，完善物联网设施，加强对智慧水务系统应用的人才培养，形成业务管理、信息技术、建设管理等复合型人才培养机制。
以上措施不仅有助于推动智慧水务行业的进步和发展，也将为实现智慧城市的目标做出贡献。智慧水务作为智慧城市建设的重要环节，将在未来发挥更加重要的作用，提升企业运营管理效率，提高城市居民生活的幸福质量，智慧水务市场空间也将呈现爆发式增长。
三、从感知到智慧！智慧水务感知层建设全过程解析
智慧水务的概念始于2014年，当时中国国务院、国家发改委、水利部、住房和城乡建设部等多个部门开始陆续发布一系列支持智慧水务发展的政策。这些政策表明，中国水务工程及其管理经历了从基础阶段到自动化、信息化，再到智能化的发展历程。国家对智慧水务的支持政策也随之演变，从最初提倡发展智能水务，到后来强调构建智慧水利体系。
智慧水务标志着水务信息化的前沿发展，依托坚实的水务信息基础设施，融合云计算、大数据、水务模型和数字孪生等尖端技术。
通过全面部署的感知系统，智慧水务能够实时捕捉城镇水务各部件的空间布局和运行状态，并通过直观的可视化手段进行展示。
例如浦东新区农村生活污水综合监管平台就是一个先进的智慧水务解决方案，它涵盖了358座污水处理站和730座泵站。为了确保污水处理站的出水水质满足排放标准，计划在这些站点的出水口安装水质监测设备。同时，为了实时监控泵站的运行状况，将在每座泵站部署流量监测装置，并收集关键的工况数据。这一智慧水务项目的核心是确保感知数据的精准性和可信度。这要求感知层建设从数据采集的精确性，到数据在传输过程中的稳定性，再到后续处理的可靠性，每一个环节都必须严格把控。高质量的数据收集与分析将使监管平台能够高效监控污水处理流程和泵站操作，从而保障整个系统的优化运作和环境可持续性。可以看到，智慧水务系统建设，是需要通过海量感知层数据的获取，实现分析预测以及有效管理水资源，从而有效的管理城市或者农村水环境、疏导城市雨污管网，实现水务管理协同化和水资源利用高效化。而感知层，又是这海量数据的来源，是不可或缺的一环。可以说，感知层是整个智慧水务的“神经系统”，为整个系统的智能化、自动化和高效运行提供了基础支撑。
在智慧水务的应用场景中，传感器的重要性不容小觑，是感知系统的“神经末梢”，而感知层又是整个智慧水务系统的基础。传感器数据的准确性直接影响到水务模型的校准和优化，进而决定智慧水务系统的性能。目前，智慧水务感知层面面临的挑战之一是如何克服传统采集设备存在的“测不到、测不准、测得慢、成本高”等问题。为解决这些问题，正在探索视频、遥感等新技术的应用。
智慧水务系统对感知层提出了几项基本要求：首先，需要实时的数字信号传输以确保数据能够及时上传分析；其次，设备需具备低成本和低功耗特性，以适应广泛部署的需求；再者，设备应尽可能少运维或免运维，特别是在难以到达或环境恶劣的地方；此外，还需要保证良好的精确度、线性度和稳定性，以及数据的安全性。
在感知系统建设的过程中，通常包括六个步骤：首先是需求分析，定义应用场景、监测目标、功能需求和技术标准，并编制《传感器产品技术需求规格说明书》。其次是技术评估，确定符合技术要求的传感器类型和实施方案，并制定《智慧水务场景网络拓扑图》。第三步是供应商评估，对比不同供应商的综合实力，实地考察生产设施，并准备《供应商基本情况调查表》。第四步是成本评估，全面考虑传感器的总体拥有成本，并编制《传感器成本核算表》。第五步是实地测试，在面对较为严苛的环境时，验证传感器适应性和可靠性，并制定《传感器实地测试计划》，编制测试报告。最后一步是维护支持，选择提供全面售后服务和技术支持的供应商，确保数据稳定准确传输。
常州市排水“源网站厂”一体化数字运营平台和苏州市基于大数据的自优化供水厂多药剂智能投加系统是两个优秀案例。前者覆盖了城市污水处理厂、雨污水提升泵站等多个设施，实现了水质水量的动态分析和预测研判。平台通过实时监控泵站和污水厂的运行状态，提高了工作效率，每年节省成本约1200万元人民币，并提升了城市环境品质。后者由苏州市自来水有限公司和南京邮电大学联合研发，解决了传统供水厂药剂投加依赖人工经验的问题。通过智能化技术的应用，提高了水质稳定性和生产效率，减少了运行管理人员的工作量，并有助于降低药剂消耗。该系统已在苏州三个水厂成功应用，并正向长三角地区推广。
未来，智慧水务感知系统建设将朝着以下几个方向发展：实时感知将结合智能控制、数据驱动和智慧决策；建立统一规范与标准，促进信息互联互通，避免信息孤岛；与人工智能、数字孪生技术融合，提高基础设施运维管理效率；推动智慧水务相关软硬件、解决方案的研发与推广，吸引外部企业进入水务行业，带动产业升级。
四、净水技术 |【综述】国内外供水漏损控制技术发展现状
人口的不断增长、工业的快速发展以及社会结构的深刻变革，使得对水资源的需求与日俱增。
然而，与此同时，可用的水资源却在不断减少，这在很大程度上加剧了水资源的供需矛盾。特别是在城市化进程中，供水管网的漏损问题尤为突出，加强供水管网漏损控制，减少漏损带来的损失，对城市供水行业来说至关重要。
供水管网漏损的检测与定位是控制漏损的前提。早期的漏损检测技术主要依赖于人工听漏或简易的数据分析。随着传感器、通信、水力模型和机器学习等技术的进步，漏损检测技术正朝着更精确、更及时、更系统的方向发展。供水管网漏损检测技术主要分为被动漏损检测和主动漏损检测两大类。
被动漏损检测技术主要基于传感器进行人工检测或简易数据分析，包括外管检测和内管检测。外管检测技术包括听漏棒、电子听漏仪、磁通量泄露（MFL）技术、高分辨率闭路电视（CCTV）检查技术、红外热成像技术、声发射（AE）技术、超声波技术、负压波传感技术、探地雷达等。这些技术在特定场景下漏损识别精度较高，但受环境影响较大，对于不同的场景往往需要不同类型的检测方法。内管检测则通过管道内检测器携带传感器进行，包括声学、相机、超声波、漏磁通量和涡流传感器等。这些检测器能够更接近泄漏点，提供更高的检测精度。
主动漏损检测技术则侧重于通过建立水力模型和应用人工神经网络（ANN）等技术，实现对漏损的精确计算和判断。基于DMA的主动检测技术通过独立计量分区（DMA）技术通过将供水管网划分为若干个独立计量区域，有效缩小漏点范围。这种技术基于传统网格（流量/压力信息）建模与地理信息系统的结合，通过截断管网或关闭阀门的方式进行。DMA分区计量能够持续稳定控制供水量，降低企业产销差，以精细化的数据分析达到降低漏损量的目的，实现节能减耗。在此基础上，通过进一步优化DMA分区中传感器放置点的选取，加强网络节点压力测量和压力敏感度分析等方式，能够明显提高DMA模型的最佳搜索效率。人工神经网络（ANN）技术则是效仿人脑神经的应用，注重核心算法的不断迭代升级，加强软件程序的高级处理。该方法通过对数据采集技术（SCADA）与模型建立技术的结合使用，依赖瞬态分析技术，对所获得的数据进行分析，模仿人脑的不确定性概念判断、推理思维方式，对于模型中所缺乏的基础数据，以及强非线性、大滞后的数据，应用模糊集合和模糊概念进行推理，确定漏点的位置。基于环境因素的ANN算法中，蚁群优化算法、贝叶斯网络与聚类算法是比较常用的方法。蚁群优化算法利用正反馈机制，通过不断迭代和优化来逼近最优解，并且通过分布式计算方法同时处理多个个体模型，从而提高了枝状管网检测的精度，并避免陷入局部最优解的问题。贝叶斯网络可以将环境信息、管材和水力条件等因素作为节点生成有向无环图，推导出管网发生漏损的概率，并进一步确定漏点位置。研究者如Tang等人利用贝叶斯网络来学习土壤与管道物理因素之间的相互作用关系，分析配水管道中的漏损故障。为了满足供水管网管理中的多目标需求，研究人员提出了基于人工神经网络（ANN）的优化检测方案，例如Morais等人利用PROMETHEE V方法的群体决策模型来满足技术、社会经济和环境标准，而Arsene等人则结合了三层通用模糊最小最大神经网络与图论，提出了一个高效的决策支持系统，用于监测和控制管道漏损问题。此外，神经模糊决策系统也被用于执行多因素故障风险分析与资产管理，以实现水资源的有效管理和漏损的有效控制。
智能传感器、高效通信技术、智慧供水云平台以及深度学习技术共同构成了现代智慧水务系统的核心组成部分。智能传感器不仅能够实时监测水压、流量和水质等数据，还能通过智能渗漏探测技术检测漏点信息，并配合SCADA和GIS等技术进行漏损控制和水量智能化计量。通信技术如物联网（IoT）特别是窄带物联网（NB-IoT）和无线传感器网络（WSN），保证了信息的高效传输和远程控制，而智慧供水云平台则作为大数据处理中心，实现了数据的集中管理与分析，并支持可视化决策。深度学习作为处理核心，通过复杂的神经网络模型，如BP神经网络，从海量数据中学习并预测漏损点位置及漏损量，提高了漏损诊断的准确性和即时性。
供水管网漏损问题是一个复杂且多维的问题，它不仅涉及到技术层面的挑战，还与城市化进程、环境保护、公共卫生等多个领域紧密相关。
随着技术的发展，特别是传感器技术、通信技术、数据处理和分析技术的进步，供水管网漏损检测技术正朝着更高效、更智能的方向发展。
通过被动漏损检测技术和主动漏损检测技术的有机结合，以及智慧供水系统中智能传感器、通信技术、智慧供水云平台和深度学习等技术的应用，可以更有效地控制和减少供水管网中的漏损，确保水资源的合理利用和分配，为智慧城市的可持续发展提供坚实的基础。
未来，供水行业需要不断探索和创新，以适应不断变化的技术环境和市场需求，确保供水安全和水资源的可持续利用。
上海国际创投股权投资基金管理有限公司（简称国际创投）是上海实业集团旗下专业化股权投资基金管理平台，也是上海市创业投资行业协会副会长单位、上海市科技经济融合发展学会副会长单位、中风投研究院理事会副理事长单位、上海市人工智能行业协会理事单位。
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