全球水務領域的數字化轉型浪潮
IWA全球水行業動態
數字化轉型
摘要：數字化轉型和數字水務是水務行業多年來一直存在的概念，但世界各地的實踐情況參差不齊。
數字化轉型和數字水務是水務行業多年來一直存在的概念，但世界各地的實踐情況參差不齊。依據所在地不同，該行業面臨著許多不同的挑戰，但所有這些挑戰的基礎都是可持續發展目標（SDG）6的范疇，即 “確保人人享有水和衛生設施并對其進行可持續管理”。然而實現這一目標的進展緩慢。2021 年，聯合國報告稱，“平均而言，世界必須將目前的進展速度翻兩番，才有機會在 2030 年之前實現SDG 6”。我們在看待數字化轉型時，對它的實際含義一直存在一些困惑。至少對我來說，它是一系列數字化工具的集合，作為一個全球性行業，我們可以利用這些工具來告知我們的績效和需要做的事情，無論是解決溫室氣體排放（GHGs）問題、通過提高運營和資產管理效率來減少能源密集型流程，還是限制水行業可能造成的污染影響等。
在這篇文章中，我將列舉三個數字化轉型的實例：
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在巴西，利用 LoRaWAN 幫助減少氣候變化造成的暴風雨對人們的影響。
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在中國，利用污水收集網絡數字孿生系統提高效率，降低污染發生率。
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在英國，使用先進的資產管理激光掃描技術，提高設計和運營管理的效率。
增強巴西的氣候變化應對能力
第一個案例研究展示了如何利用數字化轉型提高城市抗災能力。
政府間氣候變化專門委員會第六次評估報告（AR6）預計，即使在氣溫上升較為保守的情況下，全球范圍內的暴風雨也將增加 1.5 倍。強風暴的增加已經在許多國家出現，包括巴基斯坦、巴西和德國。
鑒于全球 55% 的人口生活在城市中，迫切需要加強城市供水、衛生和雨水排放基礎設施的抗災能力。數字工具的使用有助于通過恢復、緩解和準備這三個應對步驟來提高城市適應力。
其中一個例子是利用 ASTHON Tecnologia 公司開發的遠距離廣域網 (LoRaWAN) 遙測水文監測系統，對巴西中型城市伊塔胡巴（Itajubá）城區的極端水文事件進行監測、預測和警報發送。
薩普卡伊河（Sapucaí River）是橫穿該市城區的主要水道，長期以來洪水泛濫。近年來，薩普卡伊河支流--市區內--的山洪暴發越來越頻繁。短時強降雨導致河岸泛濫，多個街區的街道被淹。多山的復雜地形需要高密度的監測站，以便全面掌握降雨的空間變化。此外，流域的響應時間很短，需要在很短的時間間隔內進行遙測測量。
由于伊塔胡巴是一個中等城市，資金有限。因此，利用 LoRaWAN 開發遙測系統被選為一種低成本解決方案。該系統由一個數字電路板組成，結構非常緊湊，能耗低，只需一個小型電池，其電量可持續數月，無需太陽能電池板充電。使用的傳感器是本國制造的，成本低。整個系統的開發是基于團隊成員與市政民防團隊多年的合作。他們的經驗使我們能夠確定市政當局對極端水文事件發生的要求。在系統運行和收集水文數據的過程中，一個用于水質預測的 ANN 應用程序正在接受培訓，以幫助提高預測的準確性。
第二個案例研究探討了污水網絡數字孿生系統的快速發展，該系統的開發旨在實現低維護率，并通過全面監控來促進運營管理。該項目在中華人民共和國九江市實施，九江市是江西省長江沿岸的欠發達地區。該地區在污水收集網絡管理方面面臨諸多挑戰，這意味著缺乏管理城市內澇和溢流污染的有效措施，以及管理風險和主動控制的能力有限。該項目匯集了運營、勞動力、資產和工具、工作流程、監測數據和數值模型等多個來源的數據，形成了一個高質量的數據平臺和智能監測系統。數字孿生方法的發展使中國提出了 “城市智慧水管家 ”（Urban Smart Water Steward）的概念，以促進城市水和環境的綜合管理，包括水資源、原水運輸、水處理和分配、污水收集和處理、排水管網、污泥處理和露天水域。利用地理信息系統（GIS）、動態監測、數值模擬和大數據，加強智慧水務應用，促進跨部門協作和高效的信息共享。這一概念建立了一個集中的遠程控制系統，實現了智能決策和調度規劃。這種方法降低了城市內澇和下水道合流溢流的可能性，增強了排水系統應對緊急情況的能力，并提高了公眾滿意度。該平臺服務于九江城區 80 平方公里的區域，包括 4 座污水處理廠、1,929 公里排水管網、70 多座泵站、3 座調節水庫以及相關的管道、河流和湖泊設施，服務人口達 251 萬。自上線以來，共激活 316 個用戶賬戶，累計監測數據超過 10 億條。日常水運行管理數據已超過 49600 條。此外，輔助運行決策的模型預測數據已超過約 1000 萬條。該項目已獲得 10 多項專利和 40 多項軟件版權。該項目的成果包括：
- 通過深入的數據挖掘和分析，成功實現了六個污染源追蹤和污染源控制案例
- 為未來幾代水利工程師提供教育資源，每年吸引 100 多名利益相關者前來參觀
本案例研究探討了建筑信息模型 (BIM) 技術在英國飲用水和污水管理中的應用，以提供有效的資產管理和設計。水務行業是一個復雜的資產管理行業，由于其規模龐大，人口增長、氣候變化和日益增長的環境需求導致資產規模不斷擴大。工程設計已經從繪圖員在紙上繪制圖紙轉變為采用各種日益復雜的方法來獲取行業資產的相關信息。二十年前，人們使用紙質手冊來記錄所有這些資產作為一個系統是如何工作的。而現代的工作方式則是利用激光掃描，在點云中捕捉資產。技術發展到今天，測量精度已經可以精確到毫米。數字化工具在很大程度上實現了遠程工作，減少了工程師現場設計的需要，減少了差旅及其相關的碳排放。此外，數字化技術還能記錄難以到達地點的資產，并通過掃描檢測故障資產，實現主動維護，從而提高設計效率。在本案例研究中，數字化使運營商能夠在不中斷運營的情況下迅速確定現場的竣工狀態，從而更新文件和圖紙等關鍵信息。該資產的數字化提高了對客戶設備庫存的了解，為運營團隊提供了易于訪問的數據，有助于為現場范圍做準備。通過一個名為 “視覺”（Vision）的程序進行的可視化狀態評估發現了未知問題，并促使采取補救措施。在全球范圍內，數字工具正被越來越多地用于幫助水務行業以更高效的方式運營，提高運營和資產管理效率，以更優質的方式服務公眾，并最終以更可持續的方式保護環境。數字工具在造福水務行業方面潛力巨大，而這僅僅是個開始。
本文作者
Oliver Grievson 是全球工程咨詢公司阿特金斯-雷利斯（AtkinsRéalis）的副總監，也是埃克塞特大學皇家工程院數字水務客座教授。他還是國際水協會數字水務項目的主席。
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http://www.imdsx.com/news/202411/07/161905.html 10月29日，住建部發布《2023年中國城市建設狀況公報》。公報顯示， 截至2023年末，全國城市排水管道長度 95.25 萬公里， 同比增長 4.27%；污水處理廠處理能力 2.27 億立方米/日， 同比增長4.84%；污水處理率 98.69%，比上年增加 0.58 個百分點；生活污水集中收集率 73.63%，比上年增加3.57個百分點。截至2023年末，全國城市生活垃圾無害化處理率99.98%， 比上年增加0.08個百分點；生活垃圾無害化處理能力114.44 萬噸/日，同比增長 3.15%，其中，焚燒處理能力占比為 75.30%。http://www.imdsx.com/news/202411/07/161912.html
