王旭瀅

（中國(guó)三峽上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200335）

0 引言

長(zhǎng)江大保護(hù)沿線(xiàn)水環(huán)境治理城市涉及 11 個(gè)省市，治理工程總體涵蓋污水收集、水環(huán)境治理、防洪排澇設(shè)施改造等，其中大部分涉及排水水務(wù)及水環(huán)境設(shè)施的增改擴(kuò)建。長(zhǎng)江沿線(xiàn)城市如江西九江、安徽蕪湖皆存在水系污染嚴(yán)重，排水基礎(chǔ)設(shè)施不達(dá)標(biāo)，水務(wù)監(jiān)測(cè)體系不完善等問(wèn)題，針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題長(zhǎng)江大保護(hù)行動(dòng)開(kāi)展了黑臭水體治理、污水廠提質(zhì)增效等水環(huán)境綜合整治措施[1-2]。為確保大保護(hù)工作順利開(kāi)展且治理效果能夠得到有效管控，需充分發(fā)揮物聯(lián)感知、自動(dòng)控制、智能分析決策等技術(shù)手段在水環(huán)境監(jiān)管中的效能，建設(shè)長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)管理平臺(tái)。智慧水務(wù)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)從整個(gè)流域?qū)蛹?jí)的角度進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，避免各試點(diǎn)城市重復(fù)建設(shè)，因此考慮建立統(tǒng)一的智慧水務(wù)系統(tǒng)全周期技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)試點(diǎn)城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)、實(shí)施與運(yùn)營(yíng)，形成在長(zhǎng)江沿線(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)城市可持續(xù)、可復(fù)制、可推廣的智慧化管控模式。

由于智慧水務(wù)本身是不同行業(yè)技術(shù)的融合，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要是從市政、水利或信息化行業(yè)本身的角度出發(fā)進(jìn)行技術(shù)要求的規(guī)范，未能從智慧水務(wù)總體建設(shè)的角度進(jìn)行全面考慮，具有一定的片面性和局限性。針對(duì)這一問(wèn)題，在分析智慧水務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀和其本身建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，并針對(duì)大保護(hù)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景提出智慧水務(wù)新標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)范的建設(shè)思路，把智慧水務(wù)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程各個(gè)要素和環(huán)節(jié)組織起來(lái)，使各項(xiàng)工作活動(dòng)規(guī)范化、科學(xué)化、程序化。

1 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀與建設(shè)要求

1.1 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

在“互聯(lián)網(wǎng) +”的發(fā)展背景下，各傳統(tǒng)行業(yè)如煤炭、電力、市政等均開(kāi)始了數(shù)字化和智慧化的轉(zhuǎn)型升級(jí)，水務(wù)行業(yè)為提升水系統(tǒng)的綜合管控能力，也開(kāi)展了智慧供水[3]、智慧排水[4]、智慧海綿[5]等一系列智慧水務(wù)信息化平臺(tái)建設(shè)。作為智慧水務(wù)上一管控層級(jí)的智慧城市，其標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)探索也已初具成果[6-7]。智慧供水由于其特殊的服務(wù)需求，發(fā)展整體優(yōu)于排水行業(yè)，國(guó)內(nèi)已有相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究[8-9]。較于供水，智慧排水的實(shí)施模式和技術(shù)路線(xiàn)還在探索中，因此國(guó)內(nèi)有針對(duì)性的指導(dǎo)文件較少。長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)立足于水環(huán)境綜合治理，秉持“污染在水里，治理在岸上”的治理思路[10-11]，對(duì)城市排水系統(tǒng)進(jìn)行診斷和完善，因此項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中涉及水利、環(huán)境、城建、通信、信息化等多個(gè)行業(yè)，各行業(yè)均已形成較為完善且投入應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，如水利行業(yè)的河湖監(jiān)測(cè)、城建行業(yè)的設(shè)施運(yùn)維、通信行業(yè)的信息傳輸和共享等標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)建設(shè)是傳統(tǒng)水利、環(huán)境行業(yè)與新一代信息技術(shù)的融合。因此，一方面需要制定完備的標(biāo)準(zhǔn)體系，將部分現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)納入長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系的架構(gòu)中；另一方面需針對(duì)大保護(hù)實(shí)際業(yè)務(wù)，參考現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)，編制廠網(wǎng)河湖一體化監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸及基礎(chǔ)設(shè)施配置等方面的智慧水務(wù)專(zhuān)題技術(shù)規(guī)范。

1.2 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)要求

智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架的設(shè)計(jì)需要從智慧水務(wù)業(yè)務(wù)需求著手，確保準(zhǔn)確有效地指導(dǎo)城市排水水務(wù)和水環(huán)境管理業(yè)務(wù)。智慧水務(wù)融合了傳感、通信、數(shù)據(jù)、水務(wù)等技術(shù)及項(xiàng)目管理等領(lǐng)域的知識(shí)，對(duì)城市水環(huán)境綜合治理的資源、安全、質(zhì)量、成本和調(diào)度等內(nèi)容進(jìn)行感知，分析和控制[12]。智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架需將長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)建設(shè)過(guò)程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)、管理模式、行為及派生屬性進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，形成成套的標(biāo)準(zhǔn)體系。

長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)的建設(shè)結(jié)合了水務(wù)運(yùn)營(yíng)設(shè)施管理、運(yùn)營(yíng)績(jī)效考核體系構(gòu)建、城市污水系統(tǒng)和黑臭水體治理、流域區(qū)域綜合監(jiān)管調(diào)度等業(yè)務(wù)特點(diǎn)，將水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)納入智慧管理目標(biāo)之中，構(gòu)建“流域—城市—項(xiàng)目”三層智慧水務(wù)管理模式和管控體系。為更好地指導(dǎo)和規(guī)范流域、城市和項(xiàng)目各層級(jí)智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)施與運(yùn)營(yíng)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系滿(mǎn)足以下 3 個(gè)要求：

1）統(tǒng)一性、完整性、層次性、協(xié)調(diào)性、可拓展性。標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、歸口管理，門(mén)類(lèi)齊全、體系完整，結(jié)構(gòu)合理、層次清晰，專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)、前后一致。標(biāo)準(zhǔn)體系具有可拓展性，結(jié)合長(zhǎng)江大保護(hù)工作的不斷深入，可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行修訂、補(bǔ)充和完善。標(biāo)準(zhǔn)體系的調(diào)整需從整體考慮，對(duì)相關(guān)的編號(hào)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)、體系表及文字說(shuō)明進(jìn)行匹配修改，保持體系的統(tǒng)一完整性。

2）標(biāo)準(zhǔn)體系需緊密聯(lián)系并準(zhǔn)確理解長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)。針對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)“流域—城市—項(xiàng)目”業(yè)務(wù)應(yīng)用要求，結(jié)合污水處理、水環(huán)境監(jiān)管需求，從物聯(lián)感知、數(shù)據(jù)分析、智慧管控等角度構(gòu)建完整的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系。

3）標(biāo)準(zhǔn)的選用和收錄應(yīng)包含現(xiàn)行的國(guó)家級(jí)、地方級(jí)、行業(yè)級(jí)、企業(yè)級(jí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)程和規(guī)范等，并結(jié)合長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)實(shí)施過(guò)程中的實(shí)際情況及需求進(jìn)行擴(kuò)充和健全。

2 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架

2.1 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究思路

智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系服務(wù)于長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)建設(shè)，因此，標(biāo)準(zhǔn)范圍需覆蓋系統(tǒng)建設(shè)全過(guò)程、全周期。

1）智慧水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)。長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)包括感知層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、分析層、應(yīng)用層[13]，如圖1 所示。因此，智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)從系統(tǒng)架構(gòu)的 5 個(gè)層級(jí)出發(fā)，分別對(duì)感知層的監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)、設(shè)施層的建設(shè)運(yùn)維、數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、分析層的模型方法及應(yīng)用層實(shí)施進(jìn)行規(guī)范，統(tǒng)一和指導(dǎo)。

圖1 長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

2）智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)。長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用包括流域、城市、項(xiàng)目 3 個(gè)層級(jí)，支撐項(xiàng)目和城市資產(chǎn)管理、供排水運(yùn)營(yíng)、廠站調(diào)度、績(jī)效考核等業(yè)務(wù)應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)流域級(jí)的監(jiān)管評(píng)價(jià)。業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)如圖2 所示。因此，標(biāo)準(zhǔn)體系的架構(gòu)應(yīng)從流域、城市和項(xiàng)目 3 個(gè)層級(jí)角度出發(fā)，從宏觀到局部進(jìn)行全局把控。

圖2 長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)

2.2 智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系

結(jié)合國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)，通過(guò)分析長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，以及流域、城市、項(xiàng)目 3 層業(yè)務(wù)應(yīng)用梳理長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用對(duì)象和作用，長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)分為以下 4 類(lèi)：

1）政策法規(guī)。分為國(guó)家法律法規(guī)、地方條例法規(guī)、集團(tuán)制度 3 類(lèi)，用于指導(dǎo)智慧水務(wù)工作的開(kāi)展，確保智慧水務(wù)的系統(tǒng)建設(shè)在合法合規(guī)的前提下有序推進(jìn)。

2）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。用于總體指導(dǎo)智慧水務(wù)工作開(kāi)展，包括頂層規(guī)劃、術(shù)語(yǔ)等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3）通用標(biāo)準(zhǔn)。分為環(huán)境感知、網(wǎng)絡(luò)傳輸、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源，用于規(guī)范智慧水務(wù)的系統(tǒng)共建、平臺(tái)共用、數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，從感知層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、分析層抽象和梳理出共性的技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)。

4）專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)。用于規(guī)范項(xiàng)目、城市、流域不同層面的智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用所涉及的技術(shù)規(guī)程、應(yīng)用指南、操作手冊(cè)等，并根據(jù)長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)建設(shè)發(fā)展逐步擴(kuò)充。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架體系分類(lèi)說(shuō)明如圖3 所示。

圖3 長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架體系

3 智慧水務(wù)新標(biāo)準(zhǔn)研究

長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系中，除政策法規(guī)外，基礎(chǔ)、通用、專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)均需結(jié)合長(zhǎng)江大保護(hù)水環(huán)境綜合治理智慧水務(wù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究。由于專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)和通用標(biāo)準(zhǔn)的具體項(xiàng)目及應(yīng)用延伸，因此本次重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研究圍繞基礎(chǔ)和通用標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)新編標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明

3.1 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

智慧水務(wù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)分為以下2 個(gè)部分：

1）頂層規(guī)劃。為長(zhǎng)江節(jié)點(diǎn)城市建設(shè)智慧水務(wù)系統(tǒng)提供方向，支撐對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)的宏觀水環(huán)境、水安全、水資源、水生態(tài)管控，主要從智慧水務(wù)總體規(guī)劃思路，現(xiàn)狀評(píng)估和需求分析，業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)資源、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、安全等體系規(guī)劃及實(shí)施計(jì)劃等方面對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)建設(shè)進(jìn)行總體規(guī)劃，旨在通過(guò)智慧化技術(shù)和水務(wù)業(yè)務(wù)的深度融合，提升水務(wù)管理水平，保障水務(wù)可持續(xù)發(fā)展，為長(zhǎng)江大保護(hù)提供有力支撐。

2）術(shù)語(yǔ)。通過(guò)制定術(shù)語(yǔ)和定義，規(guī)范長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)相關(guān)概念，界定智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)范圍，并為體系內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)的衍生提供基礎(chǔ)支撐。

3.2 通用標(biāo)準(zhǔn)

通用類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)包括以下 4 類(lèi)：

1）環(huán)境感知。主要是針對(duì)智慧水務(wù)中的監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行技術(shù)規(guī)范，通過(guò)制定監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確監(jiān)測(cè)布點(diǎn)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)設(shè)備選型、運(yùn)行技術(shù)、安裝調(diào)試、安裝驗(yàn)收及運(yùn)行維護(hù)的要求。保障系統(tǒng)平臺(tái)能夠第一時(shí)間采集到真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的水環(huán)境情況形成全面感知。

2）網(wǎng)絡(luò)傳輸。長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)工程中須接入智慧水務(wù)平臺(tái)的污水處理廠、供水廠、泵站、閘站、水質(zhì)站、調(diào)蓄池、截流井、供排水管道、水文站等設(shè)施必須通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定，可以對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)目傮w要求、通信方式、數(shù)據(jù)內(nèi)容及采用的規(guī)約形式提供指導(dǎo)。

3）基礎(chǔ)設(shè)施。針對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)的網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)、基礎(chǔ)硬件設(shè)施環(huán)境、系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)、硬件資源、數(shù)據(jù)中心配套設(shè)施、控制展示中心配套設(shè)施進(jìn)行規(guī)范要求，保障資源集中，滿(mǎn)足性能、安全、可靠性、可擴(kuò)展性等技術(shù)需求。

4）數(shù)據(jù)資源。通過(guò)編制數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識(shí)符、管網(wǎng)數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)庫(kù)等規(guī)范，對(duì)基礎(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)及資產(chǎn)數(shù)據(jù)的入庫(kù)，存儲(chǔ)，管理等進(jìn)行要求。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧水務(wù)是水務(wù)環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，也是行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系是智慧水務(wù)管控平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)性文件。本研究在分析長(zhǎng)江沿線(xiàn)城市水環(huán)境治理和智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，并針對(duì)重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)行規(guī)劃，可為長(zhǎng)江大保護(hù)智慧水務(wù)的建設(shè)活動(dòng)提供基礎(chǔ)支撐和保障，也可為其他智慧水務(wù)或智慧水利項(xiàng)目的實(shí)施提供參考。

由于智慧水務(wù)技術(shù)本身處于發(fā)展初期，因此本研究所提出的標(biāo)準(zhǔn)體系還存在一定的局限性，需根據(jù)長(zhǎng)江大保護(hù)試點(diǎn)城市試行情況的反饋進(jìn)行修正擴(kuò)展。