2024优秀案例丨WEAM生态智慧运营平台

近年来，国家、各部委、各级政府和社会公众对城市水环境综合整治广泛关注，海绵城市建设、黑臭水体治理等专项工作快速推进，《关于推进海绵城市建设的指导意见》、《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》、《城镇污水处理提质增效三年行动方案》等相关国家政策文件陆续出台，明显体现了国家层面对城市及周边范围内水环境的高度重视程度和治理决心。2020年10月十九届五中全会再次将建设美丽中国作为“十四五”和2035年远景目标，并对生态文明建设提出了新使命，实现环境治理体系与治理能力现代化的目标，生态环境治理转向多要素多目标的协同治理，实时性、联动性的快速响应，一体化、全周期的系统服务，专业化、精细化的长效运行转变，对治理效率和效果的可测、可知、可感有了进一步要求，实现水系统一张图和环境的全面监管，提升水系统运营水平和对外服务的效能，对于保护生态环境具有重要意义。

与此同时，国家十四五规划提出“加快数字化发展、建设数字中国”，产业数字化与数字产业化趋势相互交汇，技术和数据已成经济发展的两大新生产要素。在城镇化步伐逐渐加快的发展背景下，城市水系统建设和管理难度亦随之加大，市场对智慧水务的需求将愈发提高，智慧环保成为政策关注热点。基于对城市水系统项目运营业务的梳理，首创智能生态科技有限公司构建了以城市水系统资产为核心、以新一代信息技术为支撑、以数据价值深度挖掘为驱动、以城市水系统质量整体改善为目标、涵盖城市水系统全场景的运营体系及作为承载的WEAM生态智慧运营平台（以下简称“WEAM平台”），为城市防洪排涝，水环境、水生态质量提升提供技术支撑，有效指导城市水系统项目高效精细化长效运营，改善人居环境、保障和促进经济社会发展。

1 总体架构

在数字化转型的大背景下，依托首创环保集团多年城市水系统项目管理实践，研发团队深入一线广泛调查研究、总结经验，全面梳理与城市水系统相关的环保类项目运营管理痛点及实际需求，从全局角度对项目运营管理各方面、各层次、各要素统筹规划，系统建立以资产为核心、覆盖城市水系统全场景全过程的智慧化运营管理理论，基于业务流和数据流的解构与重塑，构建“信息采集-资产评估-分级维护-精细管理-监测预警-综合调度”全链条技术体系，如图1所示。制定了一系列可靠有效的工作机制、标准、流程、方法、模板，满足各类涉水项目运营管理需要，为实现涉水项目标准化运行、精细化管理、智慧化决策提供了有力的理论指导和坚实的技术、工具支撑，有效保障城市水系统长效运营，实现了城市水系统项目分类分级的高效化、精细化、规范化、智慧化运营。

图1 城市水系统智慧运营顶层设计框架图

2 业务体系建设

基于城市水系统智慧运营顶层设计,根据运营管理实际业务需要,划分了资产管理体系、运营技术标准体系、监测分析技术体系与多目标的调度体系4大技术支撑业务域,针对这4 个业务域进行深入分析与重构,确保各业务域边界清晰、层次分明、逻辑严密、流程完整,形成标准、规范、模板等一系列高度结构化的业务成果，按照业务发展需要,基于上述基础成果,一方面针对用水的高效性、排水的环境友好性和城市水资源的可持续利用等方向开展深化研究;另一方面在业务数据深度整合的基础上,全面展现运营资产、运营效率、运营效果和经营状况,并针对监测监控数据、各类运营作业的统计分析数据、模型分析数据进行决策分析,为业务提供更清晰、更准确的指导,从而推动整体业务的发展。

2.1 资产管理体系

围绕城市水系统资产管理理念构建涵盖分类编码规则、数据标准、流程规范、评估方法、测算模型的资产管理体系，如图2所示，建立了“以资产建安、空间、技术、属性、拓扑、状态、维护、档案八大类信息为核心”的全方位、多维度城市水系统资产数据库，为城市水系统分级运营实现降本增效提供重要基础支撑；构建了覆盖资产全类别的逐层下钻的数据标准体系，建立了多源异构数据清洗治理技术规范，实现数出同源、数用同标，形成资产全息图谱；建立了基于状态诊断与风险评估的资产评估方法与评级策略识别重要资产与关键设施，为分级运营提供支撑。

图2 城市水系统资产管理体系示意

2.2 运营管理技术标准体系

在以资产管理理念为核心的运营管理技术体系框架下全面梳理了城市水系统项目运维管理业务，通过“识别解构-重塑-标准化”的方法论分类拆解资产运维基本作业单元，如图3所示，构建日常运维管理标准化作业场景库。在此基础上，针对运行、巡检、养护、维修、检测等运维管理核心环节制定了基于作业场景的运营技术标准体系，如图4所示。建立了各场景下的运维作业标准流程，并编制了系列表单工具，如图5所示。梳理确定运维全流程的信息填报数据结构，形成了基于资产分类分级的系列运营技术标准，并在项目运营实践基础上制定运维人、材、机消耗定额，解决了传统运营技术标准宽严失度、不易操作，结构化程度低、难以与信息化平台结合的问题。

图3 基本作业单元样例（排水管网设施内部检查）

图4 运营管理技术标准体系

图5 运维标准作业场景、流程及填报表单（以排水管网为例）

2.3 监测分析技术体系

从水环境项目运营需求和业务场景出发，基于水环境数据生命周期过程，构建覆盖“数据采集-传输-存储-治理-应用”各环节的技术标准体系，如图6所示，涵盖设备感知、数据质控、数据统计分析方法等的监测与分析技术体系。研发团队通过对监测数据（在线监测、人工或第三方检测数据）进行规范化的标准定义，统一业务过程中的业务术语定义、报表口径规范等，建立了监测指标库，包括基础数据标准（108项水质指标、16项流量/流速/液位指标，25项泥质指标，10项气体指标、15项设备运行指标）和指标数据标准（基础类和增长类）；建立了监测数据有效性判别的流程，并针对关键环节提出对应的规则、方法和指标；提出了多维联合报警规则，以“报警等级、报警阈值、报警因子”的实时数据报警规则为基础，同时叠加基于历史统计分析结果，构建基于阈值、统计和模型的历史数据报警规则。

图6 监测分析技术体系框架

2.4 多目标的调度技术体系

研发团队构建了“源-网-厂-河”多目标联合调度体系，如图7所示，解析与规划城市水系统项目实际调度能力，提出联合调度目标，制定复杂水系统多目标协同准则，形成针对不同对象的多目标函数与约束条件的联合优化调度方法；基于优化智能算法，嵌入本地化的水文、水质、水动力模拟模型，通过现状模拟和未来预测形成联合调度决策，为日常运营、综合调度和应急管理方案制定提供支撑。

图7 多目标联合调度技术体系

3 软件平台开发

研发团队以“业务引领、技术支撑”为思路，按照“需求分析-架构设计-模块设计-代码编译-集成测试-试用反馈-迭代更新”的流程开发了WEAM生态智慧运营平台。平台总体架构如图8所示，基于业务流与数据流双耦合构建WEAM生态智慧运营平台，如图9所示。

图8 WEAM生态智慧运营平台总体架构

图9 WEAM平台功能模块

在需求分析阶段，研发团队以四大运营技术支撑体系为核心业务需求，向上延伸出经营管控、绩效考核、安全管理等管理需求。通过资料搜集、内外部项目调研、专家访谈、一线实践等方式获取了大量全面、真实、先进的业务需求，以此定义业务子系统边界与业务接口。

在架构设计阶段，研发团队从业务架构、数据架构、技术架构三方面进行了设计，使平台在能够满足城市水系统运营管理中各业务领域和业务场景使用需求的同时，将数据资产沉淀下来以进行进一步分析处理，挖掘数据潜在价值，同时在技术架构方面采用先进可靠的技术框架并集成数字孪生引擎、AI引擎、数据中台引擎、三维GIS引擎、工作流引擎、报表引擎等技术引擎，保证了平台面对未来不断变化的业务需求具有良好的可扩展性。

在模块设计、代码编译和集成测试阶段，研发团队按照CMMI模型5级要求严格把控开发过程，保障产品质量与开发进度。在开发过程中，研发团队邀请了运营业务与管理一线专家全程参与并提供意见，平衡集团标准化管控的需求与一线用户对操作简洁性的需求。

在试用反馈和迭代更新阶段，研发团队在淮安、宿迁等运营经验丰富、运营情况良好的项目开展试用，过程中与项目运营团队深入探讨业务流程，汲取项目优秀实践经验反哺平台。

4 首创环保集团淮安区黑臭水体综合整治PPP项目运行实例

WEAM生态智慧运营平台目前已全面上线，在全国20余个集团内外部项目中投入使用、涉及资产规模达500亿元。WEAM平台在首创环保集团内部的淮安、宿迁、淮南等项目上开展综合应用，开通了资产管理、运维管理、监测中心、调度中心、经营管控、绩效考核等全部核心模块，入库资产近40万项、资产数据量470万条，合计接入物联网监测设备近千台，日增数据量330万条以上，累计数据处理规模达10亿级。现以淮安区黑臭水体综合整治PPP项目为例，介绍平台应用情况。

淮安区黑臭水体综合整治PPP项目（以下简称“淮安项目”）是江苏省首个以流域为导向的水环境综合治理PPP项目，淮安项目是复杂的系统性工程，具有项目类型多且布局分散、各项目关联度强、绩效及产出一致、边界不可分割等特点。同时存在运营效率难提升、经验难推广、数据难利用的问题，如何让项目保持长效高质量运行，并通过科学合理的运营体系发挥工程的最大效益变得尤为关键。WEAM平台在淮安区黑臭水体综合整治PPP项目开展全过程应用，以真正的“网-厂-河”一体化理念，对区域内河道、排水管网、污水厂、泵/闸站等进行精细化运营。具体流程如下：

（1）资产信息采集及评估

淮安项目利用资产管理数字化工具PANTA现场盘点和探测排水管网、泵站、厂站等设施设备静态信息。对采集的资产信息进行规范化处理，并开展数据校核工作，最终形成完整性、准确性、一致性、规范性和唯一性均符合标准的资产信息数据库通过资产一张图清晰呈现各项资产空间分布。并汇集资产属性信息、运行记录、实时状态等静态、动态信息以及环境、管理和社会等非资产信息，采用资产失效风险评估模型对资产开展风险评估，如图10所示。

图10 淮安项目资产一张图

（2）精细化分区运维

淮安项目利用运维管理子系统对项目运营过程中的巡检、检测、养护、维修等各类作业的管理与执行，根据资产的重要等级和风险等级分级制定了运维计划，并通过工单管理和评价运行维护作业成果。WEAM平台集成了淮安项目45个作业场景、1.9万条作业记录标准、2万条问题标准，对作业过程提供了强有力的指导。通过对作业结果的可视化强化了监督效果，通过强大的数据汇聚处理能力实现对底层业务数据的统计分析处理，并支撑运营分析决策，间接提升人均作业效率10%，事件的识别和处理时间减少15%，运维记录与考核时间减少20%，运营资料管理工作量降低50%，页面如图11所示。

图11 淮安项目运维一张图

（3）监测对象全感知

淮安项目利用监测中心子系统联通监测监控设备和远程控制设备，对关键指标24h监管和实时数据查看，同时通过设定报警条件实现对运营风险的立即响应。此外，淮安项目还利用监测数据分析来识别业务人员难以发现的污染源、易涝点等，实现淮安项目运营范围“厂-网-河”动态感知，目前已接入WEAM智慧运营平台-监测中心650+台各类监测设备，日增数据量38万+条，水质、水位风险识别速度由日级提升至秒级，极大提升了运营风险排查与处理能力，对于项目普遍存在的设备在线率低、数据质量层次不齐的问题，依托WEAM生态智慧运维平台，建立“设备/数据异常报警-处理-评价”的全流程处理反馈机制并实现落地应用，设备在线和数据质量均获提升，切实提高了水环境质量风险排查与处理能力，监测页面如图12所示。

图12 淮安项目监测一张图

（4）城市水系统联合调度

淮安项目利用调度中心子系统对应急防汛、活水调度等目标场景进行调度。晴天时，利用城市水体质量的全面监测数据，根据水质指标状况触发相应预案，科学优化调度外水、促进河道内部水循环，共同保障河道水质安全。雨天时，依据气象预报信息，明确降水事件，结合特征点位监测、上报的水情信息，精准调度助排设备、作业车辆、专业防汛人员，实现内涝积水的有效消除。全面梳理淮安城市水环境架构，基于多工况模拟结果制定多情景河网调度预案，一改传统的散点式应激式处置方式，以科学理论指导智慧实践，向系统化、方案化、标准化、可视化、远程化的水系统综合调度模式转变，实现调度方案响应时间小于1分钟，执行时间缩减了30%，调度界面如图13所示。

图13 淮安项目方案调度一张图

（5）总体管控

淮安项目利用驾驶舱将海量业务数据处理后进行高可视化应用，从运营资产、运营效率、运营效果等多维度展示项目运营情况，实现关键信息共享，为管理提供有形的缰绳，如图14-15所示。

图14 淮安项目驾驶舱运营资产总览页面

图15 淮安项目驾驶舱排水系统总览页面

WEAM生态智慧运营平台的应用，实现了以运营管理业务体系和数据体系为支撑、运用智慧化手段赋能一线运营，利用数据引擎挖掘创新动能，进而保障城市水系统运营高质量、可持续发展。具体创新点如下：

（1）技术创新

建立了以城市水系统资产为核心，覆盖资产全类别、全生命周期运营管理的体系，实现了水系统精细化运营管理的突破；制定了广谱的城市水系统资产分类编码及信息收集标准，解决了数据采集流程规范缺失、数据质量差及标准化程度低下、数据复用困难等问题；提出了基于风险矩阵的多模态资产风险评价方法，实现了关键资产和重要项目的识别；提出了业务标准与数据标准相结合的结构化城市水系统运营技术标准体系，解决了传统运营技术标准颗粒度大、不易操作和结构松散、难以与信息化平台结合的问题；全面梳理监测业务场景，形成了城市水系统项目全场景监测指标库、监测数据标准和监测分析方法。融合专家经验、模型工具、AI算法等，构建了“源-网-厂-河”多目标联合调度体系。

（2）架构创新

以业务标准、数据标准和IT标准为基准，基于微服务开发架构结合业务模块划分，构建高内聚、低耦合的组件化模块，可扩展性强、可根据业务需要自由组合的软件功能，可在水环境项目中快速应用推广；同时基于集群化部署实施架构保证平台稳定运行。

（3）模式创新

传统的智慧水务产品往往只关注单一业态，标准化程度低，在不同系统之间难以打通，无法达到集约化的目的，不满足厂网河一体化综合运营调度的发展趋势和实际需求。WEAM生态智慧运营平台突破传统开发模式，使业务研究与产品开发深度融合，能够快速复用，费效比高，具有持续价值。

此项工作得到了业界的普遍认可，正以资产管理系列标准形式在中国城镇供水排水协会推广；同时，WEAM平台成功入选第三批北京市应用场景建设项目、住建部智慧水务典型案例、首都十佳工程实践案例、北京市新技术新产品 (服务) 认定名录、全国企业数字化应用典型场景、全国国企科技创新与数字化转型典范和中华环保联合会智慧水环境创新应用案例，并荣获北京市科学技术进步奖二等奖、北京水利学会科学技术奖一等奖、北京水利学会科学技术奖二等奖和中华环保联合会科技进步奖二等奖等多项奖励。

WEAM平台推广应用产生的效益如下：

（1）直接效益

WEAM生态智慧运营平台是基于以资产为核心的全周期运营管理的理念下研发的数字化平台，为实现城市水系统项目标准化运行、精细化管理、智慧化决策提供了有力的理论指导和坚实的技术、工具支撑，有效保障城市水系统项目的高效运营。该体系在宿迁、淮安、淮南、三亚和固原等多地的应用中取得显著的经济效益，大幅节省了项目运营维护成本和人力资源投入，降本增效效果突出，综合节省项目年度运营维护成本10%-15%。

（2）间接效益

WEAM生态智慧运营平台助力摸清了城市水系统资产家底，解决了目前普遍存在的运营效率低下、管理手段不足、评价方法缺失、运营风险难以控制等难题，为城市水系统的精细运营奠定坚实的理论、方法、体系和工具基础，助力运营管理数字化转型、运营管理模式升级、数字化治理能力跨越式提升。同时智慧运营体系前置可以为合理地进行城市规划建设、突出环境保护和城市水系统治理提供依据，在提高人居环境质量和环境效益方面具有显著的生态效益。

（3）潜在效益

项目高度重视智慧运营体系研发的标准、工具、算法、模型等产品的可复用能力，高度重视智慧化综合解决方案在城市水系统良好运行中对生态环境的影响。城市水系统智慧运营体系可有机将城市排水提质增效、内涝防治、水生态修复与水资源利用等多项诉求结合，构建联动的城市水系统一体化管控模式，实现精细运营、灾害防治与生态保护、经济发展并举，并促进区域生态系统稳定和良性发展。

（4）社会效益

WEAM生态智慧运营平台的建设是助力环保行业数字化转型的重要途径之一，可有效缓解区域社会发展与环境约束之间的矛盾，在提高厂网站河湖运营效率、改善生态环境质量、增加城市经济-社会发展等方面均具有重要意义和价值。从而进一步实现人水和谐，不断提高人民群众的幸福感和获得感。同时，WEAM生态智慧运营平台的建设可助力其他涉水企业加速进行数字化转型，保障“双碳”目标实现，助力我国生态文明建设。