(政策引導+市場爆發)×AI風口，供水數字化轉型能起飛嗎？
供水企業的數字化轉型正在進行中，不少領先的供水企業正在通過數字技術、業務、組織的融合持續推動數字化轉型，以期獲得降本增效，提升服務效率等等方面的突破。那么，供水企業數字化轉型的政策背景如何?在供水企業加速數字化轉型的過程中，各路資本紛紛下場，市場呈現了哪些競爭態勢?而作為熱門數字技術，AI在供水行業數字化轉型中又有哪些應用?改變了哪些業務?
ChatGPT掀起了全球范圍內的AI浪潮，文心一言、PaLM2、LLaMA2……等AI大模型緊隨其后，“百模大戰”將人工智能(AI)推向了舞臺中央。不可否認，隨著算力、算法、數據的不斷進步，AI時代已經來臨。各行各業都正在被AI重新定義，水務行業也不例外。2023年發布的世界水資源開發報告(WWDR)也強調了AI的重要性，可以說，智慧水務迎來真正智慧化的機會。
供水企業的數字化轉型正在進行中，不少領先的供水企業正在通過數字技術、業務、組織的融合持續推動數字化轉型，以期獲得降本增效，提升服務效率等等方面的突破。那么，供水企業數字化轉型的政策背景如何?在供水企業加速數字化轉型的過程中，各路資本紛紛下場，市場呈現了哪些競爭態勢?而作為熱門數字技術，AI在供水行業數字化轉型中又有哪些應用?改變了哪些業務?
01
政策、相關標準引導數字化轉型
政策是推動城鎮供水行業數字化轉型的關鍵因素之一。近年來，國家出臺了一系列政策以支持和促進數字化轉型的發展。2023年2月，中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》明確指出，數字中國建設是數字時代推進中國式現代化的重要引擎。
數字中國成為國家戰略，而數字中國的建設又涉及到不同政策延續和共建，例如智慧城市建設、數據要素流通市場構建，以及國企改革對數字化轉型的推動、水務行業高質量發展的要求等等，分別從驅動要素、應用領域、行業主體等方面出發，構建了城鎮供水行業數字化轉型的政策環境。
從主管單位來看，中央網絡安全和信息化委員會負責在宏觀管理層面統籌數字中國建設，國家發改委統籌推進數字經濟發展，工信部負責推動數字經濟基礎設施和數實融合建設，而各行業的數字化轉型依舊由原本主管單位推動和管理，城鎮供水行業的數字化轉型仍由住建部主要負責。
整體而言，在數字中國、智慧城市、國企改革等等戰略的背景下，城鎮供水行業的數字化轉型對于實現高質量發展、智慧城市建設等目標至關重要，數據是其核心驅動要素，而相關標準的成熟，也是引導轉型進程的關鍵因素。
當前，供水行業數字化轉型及智慧水務相關標準以團標、地標為主，國標和行標體系尚未成型。有關協會或者企業的標準化探索率先開始，但受到延續性和復雜性等多種因素的制約，難以建立標準體系，而行標和國標出臺需要考慮多方因素且周期漫長，在此過程中，地標兼有統籌規劃和靈活先進的特點，可能會在一段時間內得到較快發展，引領地方城鎮供水行業數字化轉型試點工作。相關的團標在近幾年也因受到政策鼓勵、能及時反應市場需求以及制定周期較短的特點，如雨后春筍般涌現。
從國家和行業層面來看，受到多種因素影響，尚未形成以智慧水務為主體的政策和標準體系，但相關的智慧城市和智慧水利領域已經成熟，為智慧水務的發展提供了借鑒。國標和行標對行業的引領作用最高，但考慮到其制定周期、主管部門等因素，短期內相關國標、行標出臺較為困難。
從地標來看，總體而言，除北京外，成體系的地方智慧水務標準較少。在北京市水務局的智慧水務發展研究院主導下，北京智慧水務體系較為完善，智慧水務相關標準陸續出臺，而其他大多地標都是針對某一方向進行單個或幾個標準制定，同時具有明顯地區差異。例如，北京之所以能夠建立標準體系，離不開北京水務局統管水務水利這一背景，而很多城市并不具備這一條件。但地標符合供水行業屬地性的特征，尤其在短期內，可以替代國標和行標的部分引領作用。
從團標來看，水協制定了相對豐富的智慧水務標準體系制定計劃，其他協會多以自己或編寫單位的方向為主，側重編制團標，同時具有明顯地緣性質，多為單體式、一次性標準，尚未形成標準體系。從制定主體來看，團標短期內難以形成體系，但在前沿探索方面充當了先行者角色，在細分領域的標準化方面發揮著重要作用。
02
250億元市場，項目呈現三個特點
在政策的支持下，伴隨AI等新技術的加速融合，智慧水務的市場正在呈現爆發式的增長，E20供水研究中心綜合國內外多個行業機構測算方法認為，2023年我國智慧水務市場在250億元左右，到2025年將超過300億元，如果市場增速不減，2030年有望達到500億元。
巨大的市場空間，讓智慧水務市場成為水務行業下半場重要的細分領域，不少傳統水務企業也繼續深入布局智慧水務相關賽道，據行業媒體報道，從2020年11月到2023年7月，在全國范圍內水務企業成立的下屬智慧水務科技公司總數已經從41家增長到72家，增速遠超過往年份。
2023年，隨著AI概念在水務行業科技風暴的來臨，不少互聯網大廠、國企包括水務行業傳統供應商在此加碼布局，以人工智能為應用，在水務行業深入拓展。比如今年以推出“文心一言”大模型刷屏的百度。2020年，百度與泉州水務合作為突破口，正式進入到水務行業，陸續打造了廣州白云區智慧水務+智慧水利平臺項目與小浪底數字空生工程知識平臺等代表性項目。2023年，隨著文心一言的推出，百度在水務行業的拓展進一步深入，面向水務行業提供一攬子人工智能解決方案的能力，如水務AI中臺、水務知識平臺與全自研提供能力。與此同時，百度智能云與E20環境平臺加強合作，成為百度人工智能進入水務行業乃至環保行業的切入點，以百度智能云為水務行業提供數字化底座和智能調度引擎助推新階段水務高質量發展。
市場需求的火熱，也催生出一批新興產業鏈，包括智能水表等智慧化硬件設備、軟件系統、整體解決方案等等，產品和技術具備多科學性和復雜性，根據E20供水研究中心對重點智慧水務相關企業參與的招投標項目進行匯總分析，可以得出我國智慧水務市場的項目呈現著三個特點：
一是系統平臺類的軟件產品，相關供應商的項目數量占比最多，市場競爭激烈。從服務產品的類型來看，系統平臺類的軟件產品最多，占比超過50%，硬件設備其次，咨詢等其他類型占比較小。乍一看，系統平臺建設是智慧水務涉及的主要項目，相關供應商發展前景較好，但其實同質化競爭非常嚴重，亟需提升產品的核心競爭力沖出重圍、實現破局(更多供水行業數字化轉型市場詳盡分析，請見《城鎮供水企業數字化轉型專題報告》，該報告將在9月13日開幕的2023供水高質量發展論壇上發布)。
系統平臺建設具有可擴展性和適應性、持續軟件升級、低成本、有助于數據驅動等優勢，由此可以帶來更加廣闊的市場需求。然而也必須認識到硬件設備以及咨詢和配套服務的重要性，相比市場競爭激烈的系統平臺類產品，這些支撐產品發展相對落后，一定程度上也制約著系統平臺的價值釋放，只有產品有機結合發展，才能實現更有效和可持續的解決方案。
二是供應商發展隨項目需求增長而提速，而在領先的省市中又存在差異。結合項目的分布空間，從供給端來看，供應商發展隨項目需求增長而提速，而在領先的省市中又存在差異。例如，北京市場競爭優勢明顯，但集中度不高，在不同細分領域有不同的優勢供應商企業，而上海、浙江等地總體項目數略遜北京，但集中度較高，存在明顯的頭部企業。
三是產業形態在不斷變化。從需求側來看，供水企業需要明確自己的經濟、社會、環境目標，理解數字化轉型數字驅動和信息互聯的雙螺旋，打造新時代新供水的發展模式。持續進行數字化轉型是供水企業的未來，行業也將基于此形成新的產業形態。不同數字化階段和不同特點的水司遵循不同的數字化轉型路徑，也將釋放更加多樣化的市場需求。
03
AI助力供水行業業務數字化
在數字化轉型的政策背景和市場環境下，AI的應用加速了業務數字化的過程，并持續推動從供水行業完成從“數字化”到“數智化”的升級。
AI在漏損檢測方面的應用
AI可以通過監測供水設備和系統的狀態，及時發現潛在的損壞設備，并采取相應的措施來保障用水服務。在許多發展中國家，最大的水量浪費來自管網漏損。AI賦能可以大幅減少管網漏損損失，國際水協和百度聯合發布的《人工智能賦能數字水務》中預測，僅檢漏可為全球的公用事業每年節省690億美元。
以一家為250萬人提供服務的供水公司為例，他們想要檢查地下管網一個老舊段的狀況和水流。以往遇到這種情況，公司會召集一個團隊，派人工去檢查管道和水流。這將會涉及人員出現場，運輸特定設備，使用一個困難或危險的接入點，或者可能出現根本無法檢查管道的情況。然而現在，人工智能有望并正在改善這一過程，人工智能系統將不斷檢查進出水的流量、評估管網的狀況、并為該供水公司提供整個供水系統的實時報告。
再例如，某小區通過人工智能平臺判漏定位，發現為DN300水管出現滲漏，現場挖掘后研判漏點至少為7噸/小時。經數據驗證，該小區夜間小流量(MNF)為12.7噸/小時，維修后MNF下降至2.3噸/小時，實際每小時節水10.4噸，一天可節水249.6噸，一個月可節水7488噸。
AI在水質監測和分析方面的應用
AI可以通過監測水質數據并進行實時分析，幫助識別潛在的水質問題，如污染物和細菌的存在。AI還可以預測水質變化趨勢，提前采取措施保護水源和確保供水安全。
給排水管、水庫、河道等地方安裝智能設備，相當于創造了一個AI水務大腦，可以自動采集各種水質數據，智能識別各種垃圾物和違規行為，及時發現偷排漏排。改變了過去全靠水務人員一步一步的沿河巡視，無法實時發現異常問題。
AI在供水調度中的作用
在傳統供水管理中，往往會出現供水高峰期時水廠供水能力不足，供水低峰期時水廠供水能力過剩的現象。這種供需不匹配導致高峰期水廠系統運行負荷壓力較大，居民生產生活受到影響，低峰期水廠能耗增加。AI可以通過分析大量的水資源數據，幫助決策者更好地了解水資源的供需情況，從而制定更有效的管理策略。人工智能還可以優化資源分配，提高供水效率，并減少浪費。
以舜禹水務與合肥供水合作的試點項目為例，通過三個算法模型給出了這個問題的答案。用水量預測是整個系統的前提，算法以深度回歸模型為基本框架，考慮外部因素對用水量的影響，如氣溫、季節、節假日等，同時結合實時數據反饋，以達到對用水量的精準預測。變量關聯性計算是整個系統的基礎，這里主要是指建立動態水力計算模型，用于針對不同的備選策略，計算供水管網相關變量的值。錯峰調度是整個系統的目標，它以數學規劃為框架，目標方程是管網壓力標準差或區域流量標準差，決策變量是各個泵房可調節電動閥門開度，約束包括水廠最大輸出流量、揚程上下限、水箱液位上下限等。
AI在供水安全方面的應用
AI還可以通過識別異常行為和威脅，提供實時的安全警報和防護措施。
工作人員可在監控室內“一屏控全局”。無論是場地周圍異常情況，還是水域水情關鍵指標，如遇異常，會立即將預警信息發送到監控室大屏幕、工作人員手機App上。入侵檢測、電子圍欄等智能化應用，還能在發現違規行為時，第一時間自動報警并進行廣播喊話驅離。
AI在水體驗個性化方面的應用
AI可以通過分析用戶的偏好和行為數據，為用戶提供個性化的用水體驗，如定制化的水質調節和溫度控制。AI還可以通過智能設備和傳感器，實現定制的水體驗，如自動調節水流和浴缸溫度。
人工智能在提供卓越的用水體驗方面具有巨大的潛力。當前從現實世界到數字世界的映射正在構建，AI可以幫我們獲得以數字世界為原點的新的認知方式，打造數字原生的未來新供水。
AI時代為供水企業的數字化轉型帶來了充滿想象的發展空間，真正的智慧水務時代才剛剛到來。供水行業的數字化轉型現狀如何?面臨哪些挑戰?有哪些策略可能在供水企業數字化轉型的特定階段發揮重要作用?《城鎮供水數字化轉型專題報告》即將在9月13日開幕的2023(第八屆)供水高質量發展論壇上發布，深入剖析供水行業數字化轉型的本質，刻畫當前供水行業數字化轉型的政策、市場環境以及供水企業數字化轉型進展，并描繪城鎮供水企業數字化轉型的未來圖景和路線圖，敬請期待。