城市供水是支撐城市發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，城市供水的技術(shù)應(yīng)用水平體現(xiàn)對城市發(fā)展的保障能力，也在很大程度上影響供水運行效率和服務(wù)水平。目前，國內(nèi)供水行業(yè)在水廠生產(chǎn)和工藝控制、管網(wǎng)輸配水、客戶服務(wù)和企業(yè)運營管理等環(huán)節(jié)，自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)已廣泛獲得高水平的應(yīng)用，但在二次供水環(huán)節(jié)，長期以來產(chǎn)權(quán)關(guān)系和建設(shè)管理責任不屬于供水企業(yè)，設(shè)施數(shù)量龐大，工藝參數(shù)各異，而供水企業(yè)正面臨統(tǒng)一接管的政策壓力，技術(shù)應(yīng)用面臨巨大的考驗，需要尋求包括但不限于自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的有效解決方案。隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能在各個領(lǐng)域應(yīng)用正日漸普及，本文探討其在二次供水領(lǐng)域的應(yīng)用與前景。

01 城市二次供水運營管理在技術(shù)上有待解決的問題

二次供水運營管理包括局部和整體兩個維度。局部是指具體到小區(qū)現(xiàn)場增壓設(shè)備的運行控制和作業(yè)，需要在合理的成本水平下連續(xù)穩(wěn)定保障該小區(qū)內(nèi)用水終端龍頭的水量、水壓、水質(zhì)；整體是指轄區(qū)內(nèi)全部二次供水設(shè)施的統(tǒng)籌管理以及與城市管網(wǎng)輸配水體系的協(xié)同，實現(xiàn)人力物力合理分配，以及客觀資源條件下峰谷期的全體系安全高效運行。目前，國內(nèi)不同城市的二次供水運營管理水平差異較大，除了歷史條件和政策因素外，在技術(shù)應(yīng)用水平上的差異主要是自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用廣度和深度存在差異，其中，先進城市通過出臺標準、規(guī)范二次供水設(shè)施建設(shè)，在增壓設(shè)備自動化控制、運行數(shù)據(jù)采集、遠程集中監(jiān)控平臺建設(shè)、水齡管理、錯峰蓄水等環(huán)節(jié)已開展實踐，取得了相關(guān)成效和經(jīng)驗。但是，二次供水運營管理確實存在控制節(jié)點繁多、影響因素及其相互關(guān)系繁雜的客觀實際，難以生成清晰明確的決策邏輯，實踐中，即使能夠高水平運用自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，仍然存在有待解決的技術(shù)問題：

1 現(xiàn)場作業(yè)難以實現(xiàn)完全標準化決策，離不開經(jīng)驗指導(dǎo)

近年新建的二次供水增壓調(diào)蓄設(shè)施大都配備PLC系統(tǒng)進行該供水單元自身的自動化控制，建成年限長、欠缺PLC系統(tǒng)的舊設(shè)施則可以通過改造，增加配置該功能，但是，各小區(qū)供水單元的工藝參數(shù)各異，使用的設(shè)備品牌各異，無論是開發(fā)商的建設(shè)和采購標準，或是設(shè)備廠商的產(chǎn)品標準，均不可能從供水企業(yè)開展運行維護的角度進行設(shè)計，增壓調(diào)蓄設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的控制參數(shù)、控制邏輯、輸出信號等，各色其色，并不能滿足運行維護現(xiàn)場作業(yè)的決策需要。

例如：增壓調(diào)蓄設(shè)備自動化控制系統(tǒng)輸出的報警信號，往往不能直接采信，一是除了實質(zhì)性故障信號外，PLC系統(tǒng)往往反復(fù)出現(xiàn)大量提示性異常信號，這是因為PLC程序的控制邏輯所需的若干參數(shù)使用了計算值、虛擬值而并非實際監(jiān)測值，應(yīng)用在不同的小區(qū)實際環(huán)境中必然產(chǎn)生偏差，因而無可避免地反復(fù)提示，這類報警屬于設(shè)備廠商內(nèi)部工作，對現(xiàn)場運行維護作業(yè)只會造成干擾而沒有實際意義，二是報警信號只能反映某一狀態(tài)值發(fā)生偏差或缺失的結(jié)果，由于PLC系統(tǒng)本身不能對傳感回路和通訊回路故障進行識別，因此還需要對該偏差或缺失是否屬實、或是傳感器故障、或是通訊故障進行進一步判斷。

實踐中，單憑增壓調(diào)蓄設(shè)備自動化控制系統(tǒng)對現(xiàn)場運行維護作業(yè)的決策指引很不充分，難以實現(xiàn)完全標準化決策，一方面需要增加現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實際監(jiān)測，為作業(yè)決策提供更充足的依據(jù)，另一方面，需要運維人員的根據(jù)經(jīng)驗對故障信號加以過濾和分析，并且結(jié)合實際環(huán)境、設(shè)施建設(shè)和質(zhì)量狀態(tài)、運維歷史數(shù)據(jù)等信息，才能夠作出合理的判斷和作業(yè)決策。

2 個別指標不足以統(tǒng)籌廠網(wǎng)體系與眾多二次供水

單元的協(xié)同，直接而充分的邏輯關(guān)系難以建立

每個二次供水單元的設(shè)計用水人口往往數(shù)以千計，從局部看，單個小區(qū)的進水要充分保障小區(qū)內(nèi)水量水壓的需求，同時要避免水齡過長而產(chǎn)生水質(zhì)問題，這方面主要受小區(qū)入住率高低影響，因此需要合理控制水箱進水，從整體看，小區(qū)水箱的進水對外圍管網(wǎng)水力狀態(tài)產(chǎn)生沖擊，多個小區(qū)進水的疊加效應(yīng)必然對外圍管網(wǎng)輸配能力帶來更大考驗，甚至影響城市供水整體安全，這方面不但取決于廠網(wǎng)輸配水能力，還受到城市建設(shè)發(fā)展變化、居住人群用水特性和作息特性等因素影響。顯然，除了水質(zhì)、水壓、水量以及二次供水小區(qū)地理布局、管網(wǎng)水力模型等可以實現(xiàn)明確的技術(shù)量化，但是諸如不同小區(qū)的入住率、用水和作息特性等因素均是難以量化而且是動態(tài)發(fā)展變化的，因此，二次供水錯峰蓄水等技術(shù)性管理措施往往僅限于局部試驗，難以從整體上建立充分的邏輯模型來實現(xiàn)科學(xué)的自動化統(tǒng)籌調(diào)度。

02 人工智能技術(shù)的優(yōu)勢

人工智能技術(shù)泛指研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)，包括機器人、語言和圖像識別、專家系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)等。具體到二次供水領(lǐng)域，對于前述的現(xiàn)場作業(yè)決策經(jīng)驗、小區(qū)用水特性和作息特性等難以建立技術(shù)量化和邏輯關(guān)系的諸多因素的處理和處置，專家系統(tǒng)和機器學(xué)習(xí)將具備相對于自動化、信息化技術(shù)的突出優(yōu)勢，繞開目前難以實現(xiàn)的量化邏輯關(guān)系，著重通過對經(jīng)驗化作業(yè)的“積累”和“學(xué)習(xí)”建立相應(yīng)的有效“算法”，正如馬斯克指出的，“在人工智能機器學(xué)習(xí)面具之下的本質(zhì)仍然是統(tǒng)計”，只要采集的客觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)足夠充分，智能算法的參照維度就足夠豐富，再通過一定規(guī)模、一定時間之下足夠多的實踐數(shù)據(jù)積累，人工智能算法替代經(jīng)驗化決策的準確性和有效性就能夠?qū)崿F(xiàn)，并且能夠持續(xù)優(yōu)化，從而突破傳統(tǒng)自動化信息化技術(shù)的瓶頸，提高二次供水運營管理的效率。

03 人工智能技術(shù)在二次供水領(lǐng)域的應(yīng)用條件與應(yīng)用展望

綜上分析，人工智能技術(shù)在二次供水領(lǐng)域的應(yīng)用具有現(xiàn)實意義，需要供水企業(yè)積極創(chuàng)造條件，開展實踐探索。

1 數(shù)據(jù)采集和信息化建設(shè)是人工智能技術(shù)應(yīng)用的前提條件

編輯：趙凡