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中国电信智慧水务解决方案
一、方案概述
1.行业背景
中国人均水资源 2100M3,人均仅为世界人均的 1/4 ,被列入世界 13 个贫水
国家,全国 2 /3 城市缺水, 年缺水 500 亿 m3。水资源的稀缺以及城市日益增
长的用水量和用水质量需要水司提供精益求精的供水效率。
而当前的水司运营中,存在人工抄表效率低、易出错、人工检测频次低、效
率低、偷水与管网漏水、分级计费管理问题以及水质问题。在中小型水司信息化
建设中,还存在缺乏整体规划和细节设计,业务与信息化的结合能力薄弱,软信
息化容易缺乏持续性、关联性以及企业规模及盈利状况难以及时跟进等问题。为
解决以上问题,智慧水务的建设应运而生。
对于水务公司来说。降低产销差是最终的目的,并且要有量化的指标。智慧
水务是手段,为水司提供优质、高效、低耗的解决方案。目前水务公司的智慧水
务工作正在加速,不仅仅享受国家政策推进的红利,也吸引到了银行的投资,许
多大型水务公司在积极的收购中小水司,建设智慧水务的成本问题也逐渐的在解
决,很多大型的水务公司已经投入大量成本自研智慧水务平台,并期望成熟应用
后投放入市场。
在目前的发展节奏下,水务公司重建设信息化系统时,面临的最大困难为:
缺乏整体规划问题和每个业务系统分离建设。运营缺乏规划将带来信息化系统基
础配套维护、硬件设备老化过时、软件维护升级等运营成本问题以及日益凸显的
信息安全管理问题。业务系统分离建设将带来信息孤岛问题,数据关联问题,生
产与经营数据关联问题。水务公司的智慧水务建设需要从附属于硬件设备的自动
化控制和监控的思路升级到整体信息化规划和实践的模式上来。
智能抄表(水表)是一门综合性技术,包含了信号传感、数据处理、数据传
输、数据管理等内容;涉及到水表基表技术、传感技术、信号处理技术、计算机
技术、通信技术、网络技术、电源技术等领域。对于终端厂商来说,重点关注三
项关键核心技术,即水表计量性能与长期工作可靠性、智能水表无线网络接入技
术、数据的采集、挖掘与应用。因此抄表趋势已从有线远传向无线远传转变。根
据 2017 年各大型水表厂数据的调研,2017 年新增的智能水表中,LORA 表占比
49.2%,2G 表占比 33.7%,IC 卡表占比 12.%,NB-IoT 表占比 1%不到。及至 2018
年,无线远传的规模进一步扩大,截止 2018 年 7 月底,仅中国电信市场新增的
NB-IoT 智能水表已经超过 200 万台。
终端厂商在加速生产 NB-IoT 水表的同时,很多领军企业已经 SaaS 化自己的
智能抄表平台推向中小水司市场,进一步推进了智慧水务的成熟发展。
与智慧水务相关的国家政策有:
(1)国家或行业层面都明确提出了对城市供水企业在自动化、信息化技术的
建设和应用要求,努力实现“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的技
术进步发展目标。
(2)《关于加快建立完善城镇居民用水阶梯价格制度的指导意见》(发改价格
[2013]2676 号)要求推进“一户一表”改造和智能化管理。
(3)《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》(发改高技[2014]1770 号)
提出了智慧城市建设的主要目标和任务,“建设全过程智能水务管理系统和饮用
水安全电子监控系统等 ,逐步形成全面感知、广泛互联的城市智能管理和服务
体系。”
(4)“水十条”——2015.04 国务院正式发布“水十条”,提出 贯彻党的
十八全会精神,大力推进生态文明建设,以改善水环境质量为核心,按照“节水
优先、空间均衡、系统治理、两手发力”原则,贯彻“安全、清洁、健康”方针,
系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理。其中第三条第(九),要求:
到 2017 年,全国公共供水管网漏损率控制在 12% 以内,到 2020 年,控制在 10%
以内。
(5)“海绵城市”—— 2014 年 12 月,根据习近平总书记关于“加强海绵城
市建设”的讲话精神和近期中央经济工作会要求,财政部、住房城乡建设部、水
利部决定开展中央财政支持海绵城市建设试点工作。
(6)《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及 2020 年远景目标》提
出:依靠科技提升水平,加大科技对城镇供水发展的支撑力度,增强科技创新能
力,推进生产运行自动化、业务管理信息化,提升城镇供水行业的现代化水平,
要求到 2020 年供水管网漏损率控制在 10%以内。
(7)党的十九大报告明确指出,要树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,
坚持节约资源和保护环境的基本国策,实施国家节水行动,降低能耗物耗,实现
生产系统和生活系统循环链接。
(8)《关于开展国家智慧城市试点工作的通知》建办科〔2012〕42 号提出:
各地要高度重视,抓住机遇,通过积极开展智慧城市建设,提升城市管理能力和
服务水平,促进产业转型发展。
(9)《国家新型城镇化规划(2014-2020 年)》智慧城市建设方向第 3 条:
发展智能水务,构建覆盖供水全过程、保障供水质量安全的智能供排水和污水处
理系统。发展智能管网,实现城市地下空间、地下管网的信息化管理和运行监控
智能化。
(10)《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》发改高技[2014]1770 号:
智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,
促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。
2.行业痛点
随着经济的发展和城市化进程的加快,水资源合理利用已经成为城市发展不
可回避的重要问题。在城市化过程中,水务企业在供水业务上,普遍感受到越来
越大的挑战。其具体表现可归结为以下几点:
(1)在抄表方面,人工抄表的方式需要一个庞大的人员队伍,人员多、效率
低。同时因无法实时掌握每个用户按小时、天、周、月、季度、年或任意周期的
用量数据,水务公司的网络规划及决策缺乏精确依据。除此之外,还存在一个水
司往往表具设备种类繁多,如何兼容共同管理的问题;存在水价波动频繁,如何
及时进行统一实时调价的问题;即使是使用了智能表,还存在数据传输安全、功
耗、网络覆盖、大量水表的接入等一系列问题。
(2)在输配水方面,供水量增加和服务区域扩大,使管网系统更加庞大和复
杂,大幅增加了供水调度的难度。大量的管网导致漏损问题成为企业最大的痛点,
漏损率居高将直接影响供水司的经济效益;
(3)在信息化建设方面,在目前已建立的各类专业业务应用系统中,由于涉
及多部门管理,仍普遍存在信息“孤岛”、信息互联互通欠佳的问题,即使在一
个网络环境,也难以实现信息共享,即只实现了“互联”,但不“互通”的尴尬
局面仍然存在,难以实现资源共享,以致限制、阻碍了更高层次的智慧应用。
因此,建设好智慧水务平台,需要树立正确的指导思想。在四个层次(物联
感知层、网络通信层、数据及服务支撑层、智慧应用层),以及三个支撑体系(标
准规范体系、安全运营体系、建设管理体系)上做好统一规划。
根据现阶段水务企业的对智慧水务“能够落地,适当超前,量力而行,循序
渐进”的指导思想,智能抄表成为了智慧水务中发展最快的部分。
智能水表已全面参与到智慧供水业务的多个方面,典型应用有:
(1)自动抄表与用水监测系统中的应用,提供用水量计量、用水状况的监测
与分析;
(2)参与 DMA 管网分区漏损监测,通过定时、集中自动抄表,发现局部区域
管网漏损情况;
(3)智能水表加装综合传感器,利用水表通信装置和位置,进行管网供水综
合参数监测与数据传输,主要有:流量、水压、水温、水质、漏损、工况等参数。
(4)智能水表加装电控阀,接入管网测控应用系统,对管网进行自动控制等
应用。
当前智能抄表的应用中,由水表厂商将 NB-IoT 模组集成到智能水表或相关
水务智能终端中,由运营商提供网络和物联网开放平台服务,由水表厂或第三方
提供抄表应用软件。典型的智能抄表业务场景有:
(1)户用抄表:个人用户抄表计费
(2)大口径水表:包括商户/工业用户计费、小区总表计费、考核对照表数据
采集。
(3)在传统水表上加装远传装置改造的业务。
3.建设目标
智慧水务建设的目标为通过挖掘和运用水务信息资源,有效提升管理效率,
从而科学地管理城镇水务工作。中国电信智慧水务解决方案将会提升水司运营中
的设备监控、状态评价、事故预警、调度应急等能力,同时帮助水司节能降耗,
从传统经验运行为主向数字化、实时化、流程贯通的数据决策转变。
二、方案设计
1.应用场景
中国电信的 NBIOT 智慧水务解决方案主要服务的产业链为水务公司、水务信
息化平台厂家以及水表厂家。除了水务公司的业务外,各省市水利部门,房产商
与校园的新旧表安装改造项目也是智能水表的应用场景。
2.方案架构
水表厂商将 NB-IoT 模组集成到水表中,由运营商提供网络和 IoT 平台服务,
由水表厂或第三方提供抄表应用软件。典型业务场景有:
(1)户用抄表:个人用户抄表计费
(2)大口径水表监控:包括商户/工业用户计费、小区总表计费、考核对照
表数据采集。
(3)户内漏损分析:根据户用水表用水数据分析户内漏损,原因可能是马
桶、水管渗漏等
(4)小区漏损分析:通过总分表数据分析、总表数据分析等算法分析小区
漏损率
(5)小区 DMA 管理:以小区、楼栋为单位划分管理分区,对漏损进行定位
和管理
电信物联网端到端的解决方案组网拓扑如下图:
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峻方物联
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