人工智能技术在二次供水领域的应用前景浅析

城市供水是支撑城市发展的基础设施，城市供水的技术应用水平体现对城市发展的保障能力，也在很大程度上影响供水运行效率和服务水平。目前，国内供水行业在水厂生产和工艺控制、管网输配水、客户服务和企业运营管理等环节，自动化、信息化、网络化技术已广泛获得高水平的应用，但在二次供水环节，长期以来产权关系和建设管理责任不属于供水企业，设施数量庞大，工艺参数各异，而供水企业正面临统一接管的政策压力，技术应用面临巨大的考验，需要寻求包括但不限于自动化、信息化、网络化技术的有效解决方案。随着科技的不断发展，人工智能在各个领域应用正日渐普及，本文探讨其在二次供水领域的应用与前景。

01 城市二次供水运营管理在技术上有待解决的问题

二次供水运营管理包括局部和整体两个维度。局部是指具体到小区现场增压设备的运行控制和作业，需要在合理的成本水平下连续稳定保障该小区内用水终端龙头的水量、水压、水质；整体是指辖区内全部二次供水设施的统筹管理以及与城市管网输配水体系的协同，实现人力物力合理分配，以及客观资源条件下峰谷期的全体系安全高效运行。目前，国内不同城市的二次供水运营管理水平差异较大，除了历史条件和政策因素外，在技术应用水平上的差异主要是自动化、信息化、网络化技术的应用广度和深度存在差异，其中，先进城市通过出台标准、规范二次供水设施建设，在增压设备自动化控制、运行数据采集、远程集中监控平台建设、水龄管理、错峰蓄水等环节已开展实践，取得了相关成效和经验。但是，二次供水运营管理确实存在控制节点繁多、影响因素及其相互关系繁杂的客观实际，难以生成清晰明确的决策逻辑，实践中，即使能够高水平运用自动化、信息化、网络化技术，仍然存在有待解决的技术问题：

1 现场作业难以实现完全标准化决策，离不开经验指导

近年新建的二次供水增压调蓄设施大都配备PLC系统进行该供水单元自身的自动化控制，建成年限长、欠缺PLC系统的旧设施则可以通过改造，增加配置该功能，但是，各小区供水单元的工艺参数各异，使用的设备品牌各异，无论是开发商的建设和采购标准，或是设备厂商的产品标准，均不可能从供水企业开展运行维护的角度进行设计，增压调蓄设备自动化控制系统的控制参数、控制逻辑、输出信号等，各色其色，并不能满足运行维护现场作业的决策需要。

例如：增压调蓄设备自动化控制系统输出的报警信号，往往不能直接采信，一是除了实质性故障信号外，PLC系统往往反复出现大量提示性异常信号，这是因为PLC程序的控制逻辑所需的若干参数使用了计算值、虚拟值而并非实际监测值，应用在不同的小区实际环境中必然产生偏差，因而无可避免地反复提示，这类报警属于设备厂商内部工作，对现场运行维护作业只会造成干扰而没有实际意义，二是报警信号只能反映某一状态值发生偏差或缺失的结果，由于PLC系统本身不能对传感回路和通讯回路故障进行识别，因此还需要对该偏差或缺失是否属实、或是传感器故障、或是通讯故障进行进一步判断。

实践中，单凭增压调蓄设备自动化控制系统对现场运行维护作业的决策指引很不充分，难以实现完全标准化决策，一方面需要增加现场数据的实际监测，为作业决策提供更充足的依据，另一方面，需要运维人员的根据经验对故障信号加以过滤和分析，并且结合实际环境、设施建设和质量状态、运维历史数据等信息，才能够作出合理的判断和作业决策。

2 个别指标不足以统筹厂网体系与众多二次供水

单元的协同，直接而充分的逻辑关系难以建立

每个二次供水单元的设计用水人口往往数以千计，从局部看，单个小区的进水要充分保障小区内水量水压的需求，同时要避免水龄过长而产生水质问题，这方面主要受小区入住率高低影响，因此需要合理控制水箱进水，从整体看，小区水箱的进水对外围管网水力状态产生冲击，多个小区进水的叠加效应必然对外围管网输配能力带来更大考验，甚至影响城市供水整体安全，这方面不但取决于厂网输配水能力，还受到城市建设发展变化、居住人群用水特性和作息特性等因素影响。显然，除了水质、水压、水量以及二次供水小区地理布局、管网水力模型等可以实现明确的技术量化，但是诸如不同小区的入住率、用水和作息特性等因素均是难以量化而且是动态发展变化的，因此，二次供水错峰蓄水等技术性管理措施往往仅限于局部试验，难以从整体上建立充分的逻辑模型来实现科学的自动化统筹调度。

02 人工智能技术的优势

人工智能技术泛指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统，包括机器人、语言和图像识别、专家系统、机器学习等。具体到二次供水领域，对于前述的现场作业决策经验、小区用水特性和作息特性等难以建立技术量化和逻辑关系的诸多因素的处理和处置，专家系统和机器学习将具备相对于自动化、信息化技术的突出优势，绕开目前难以实现的量化逻辑关系，着重通过对经验化作业的“积累”和“学习”建立相应的有效“算法”，正如马斯克指出的，“在人工智能机器学习面具之下的本质仍然是统计”，只要采集的客观基础数据足够充分，智能算法的参照维度就足够丰富，再通过一定规模、一定时间之下足够多的实践数据积累，人工智能算法替代经验化决策的准确性和有效性就能够实现，并且能够持续优化，从而突破传统自动化信息化技术的瓶颈，提高二次供水运营管理的效率。

03 人工智能技术在二次供水领域的应用条件与应用展望

综上分析，人工智能技术在二次供水领域的应用具有现实意义，需要供水企业积极创造条件，开展实践探索。

1 数据采集和信息化建设是人工智能技术应用的前提条件

编辑：赵凡