行业瞭望台

自来水站上智能生产风口 上万水厂等待无人值守


 


      水,不仅是用来解渴。
      中国的退休高龄老人,每年要进行年检,向社保机构证明自己还活着,防止有人冒领退休工资。而在日本,自来水公司会与社保机构共享用水的数据,如果哪位老人的用水量突然没有了,社保机构需要特别关注。
      苏州工业园区,当地政府部门需要了解园区内房屋的空置情况。苏州工业园区清源华衍水务有限公司(转载备注:中新公用和香港中华煤气各占股50%)董事、总经理黄坚给了一个建议,调出所有住户最近三个月的用水量数据,不用水的,房屋空置的几率非常大;而那些用水量明显超出普通家庭日常水平的,房屋群租的可能性很大。
      有些场景下,一个地区的用水量数据甚至能作为判断经济发展状况的参考指标。
      而眼下的中国,水的智能化生产和输送吸引了越来越多的注意力和资本投入。
       智能化生产最弱的行业
      奥胡斯,丹麦第二大城市,为这座城市供水的一座自来水工厂坐落在茂密的树林里,小心野生动物的警示牌醒目可见,巨大的黑色储水罐旁草长过膝,点缀着黄白色的野花,随风如波浪摇摆。负责运营这家水厂的Rasmus Baerentzen平常并不来工厂上班,水厂已经实现无人值守,全自动运作,对周围环境的影响几乎可以忽略不计。水厂有异常时,警报会发到手机上,他才需要到现场巡检。

 

      自来水是一种标准化的工业产品,适合引入人工智能,实现无人值守生产。
      苏州工业园区清源华衍水务有限公司总经理黄坚认为人工智能生产分为三个阶段,第一步弱人工智能生产,第二步强人工智能生产,第三步超人工智能生产,也就是人完全被机器取代的阶段。
      弱人工智能生产是在现有的生产体系中,将尽可能多的环节交给机器来负责。
      自来水的生产,首要的是原水。丹麦的自来水全部取用地下水,由于环境保护得当,丹麦地下水的水质相当好,地下水可以直接饮用,自来水厂加工主要是在原水里加入氧气,以去除含有的铁质成分。
      中国的原水情况要比丹麦复杂得多,以苏州工业园区为例,合格的出厂水要满足国家100多项指标。
      国内自来水的生产仍然有规律可循:原水的水质虽然不是特别理想,但是基本可控,不会发生大的变化;自来水生产所需要的材料和药剂比如活性炭也是固定的;自来水的生产过程,这些年基本上保持不变:混合反应、沉淀、过滤、消毒等,自来水合格的国家标准非常清晰。
      自来水的生产24小时连续进行,一年365天重复循环,生产过程的数据可以采集,而且基本上可以用数据来衡量、监测以及预期即将产生的结果,黄坚说自来水智能生产完全可以实现。
 

      苏州工业园区的污水处理已经实现无人值守,自来水生产也接近完成无人值守的目标。
      这个园区总面积278平方公里,常住用户数约112万人,用水户数约32万户。每天供水高峰期达到55万吨,平均每天30万~40万吨,由于智能化生产水平相对较高,加上直接面向消费者的服务网点员工,仅有员工300多人;同等生产规模的传统水务公司,员工数是其3倍甚至5倍以上。
      2012年,《住房城乡建设部办公厅关于开展国家智慧城市试点工作的通知》公布,发改委、科技部等此后也相继发布了相关的文件;智慧水务作为中国建设智慧城市的一部分,这一概念日益得到关注。
      今年7月,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,提出:加强智能工厂关键技术和体系方法的应用示范,重点推广生产线重构与动态智能调度、生产装备智能物联与云化数据采集、多维人机物协同与互操作等技术,鼓励和引导企业建设工厂大数据系统、网络化分布式生产设施等,实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产现场无人化,提升工厂运营管理智能化水平。
      国内不少的水务公司对于智能生产并不热衷。水务行业人士对第一财经记者表示:在工业领域里,自来水的智能化生产程度和信息化程度也许是最低的。
      格兰富是一家总部位于丹麦的跨国公司,每年生产超过1600万台水泵,是世界最大的水泵生产商之一,在水务行业积累了丰富的经验。格兰富的水处理设备不少加装了电子芯片,具有智能控制的功能,格兰富高级经理王小鹏说,在实际使用中,一些公司把这些智能设备当成传统设备在使用,性能并没有全部发挥出来。
      自来水是一个天然的自然垄断行业。很多水务公司从老总到员工都知道,不管社会如何变化,水是不可替代的产品,不管是外国人还是中国人,都要用水,这个行业死不掉,水务行业技术创新的动力并不强,而在竞争性行业,一有新技术大量公司会拼命去推广,不推广新技术就会被淘汰。上述人士说,国内有些地方一天供水10万吨或者20万吨的水务公司,员工2000多个人,并不罕见。
      而且自来水的毛利率并不低。
 

      首创股份(600008.SH)是目前国内最大、运营区域最广的水务上市公司,水务处理是该公司的核心业务。经过近年来不断发展,截至2015 年底,该公司已经在北京、深圳、湖南、山西、安徽、江苏等省市控股和参股水务项目超过40 个,拥有供水、污水处理合计超过1900 万吨/日的水处理能力,服务人口总数超过4000 万人。
      2013~2015年,首创股份自来水生产销售的毛利率从22%增加至28%。
      北控水务(00371.HK)截至今年6月底,拥有61座自来水厂。每日运作总设计能力约为589万吨,其自来水厂分布于贵州省、福建省、广东省、湖南省、河北省、山东省、河南省、广西壮族自治区及内蒙古自治区。
2014~2016年,北控水务供水业务的毛利率从33%增加至约41%,今年第一季度稍有回落,毛利率为39%。
      水务行业人士说,水务公司技术创新的动力不足,浪费了不少使自己领先行业发展的机会。
      清源华衍的大股东是港资的中华煤气(转载备注:中新公用和香港中华煤气各占股50%),在国有企业占据主导的水务行业,这家港资背景的公司算是另类,要站住脚,必须有所作为。
      2012年住建部发文,智慧水务算是正式进入公众视野。在此之前,清源华衍已开始智慧水务的探索,出发点之一是希望实现自来水生产的绝对可靠。断水,是非常大的社会事件,处理不当,还可能引起抢水等社会动荡,政府对水务公司的生产要求是绝对可靠,不能有一点闪失。
      生产中只要有人参与,就可能出现疏忽,而且没有人可以长时间保持专注,黄坚的看法是机器可以,特别是具有简单重复特性的自来水生产,自来水的生产实现闭环运作,可以将人的失误几率尽可能降到最低水平,进一步保障供水安全。
      国内自来水厂数以千计,污水处理企业数量更为庞大,两者相加,全国水厂总数估计上万家,多位水务行业人士告诉第一财经记者,国内实现整体智能化生产、无人值守的水厂并不多,10%都不到,这也意味着巨大的市场空间可供市场领先者开拓。
       水损率居高不下
      自来水从水厂生产出来,需要经过管线运输,漏损这一问题全世界都无法避免。
世界银行此前统计的数据称,在自来水管网输送系统中,每天泄漏4500万立方米的饮用水,而这些水足够养活2亿人口。
      格兰富集团副总裁Kim Nohr Skibsted介绍,伦敦、布达佩斯等历史较长的城市,水损率达到40%。
      在中国,由传统改制形成的水务企业由于长期以来的事业单位经营管理体制缺乏企业化和市场化的经营管理理念和经验,对城市水务的服务功能认识不到位,缺乏改善服务水平的投入和能力,管网老化,管材质量差,质量不过关,建设标准低,缺乏维护等因素导致我国城市供水管网平均漏损率超过15%,业内人士介绍,有的西部地区水损率达到70%。
      国务院2015年发布的《水污染防治行动计划》称,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。
      水损率要实现12%以内的目标,难度非常大。
      首创股份和北控水务作为水务行业的龙头公司,公开文件显示,2015年首创股份供水业务产销差率(等同于水损率)达到16.36%;北控水务2015年到今年第一季度,管网漏损率一直是24%,远高出行业平均水平。
      智慧水务可以帮助降低水损率。首创股份已通过投资设立北京华展汇元信息技术有限公司全面启动智慧化管理平台建设,同时通过参股武汉华信数据系统有限公司,探索标准化水厂建设、搭建智慧运营平台。
      自来水要进入千家万户,需要水泵接力,将水从低处抽送到高处,从一个地方送到另一个地方。Kim Nohr Skibsted说,未来的供水系统应该是智能化的系统,水泵和管线上装有传感器和发射器,每个水泵之间都可以相互通信。当漏水发生时,管线和水泵上的传感器可以通过电信商的基站向水务公司中控室发出信号,可以更快确定漏水点进行维修。
 

      在自来水物联网的基础上,还可以实现供水的柔性调度,这可以有效省电和省水。
      常规水泵,即便在没有用水需求的时候,一周7天,每天24小时,10台水泵中有9台水泵仍然全速运转,产生足够大的水压,将水送至千家万户。这种供水方式,第一是浪费能源,自来水生产给水,主要成本一块是电费,清源华衍在苏州工业园区有2个自来水厂,2个污水处理厂,每年用掉的电费共5000万~6000万元。据统计,全球有10%的电力用于水泵运转,中国15%的电力用于水泵运转。
      如果使用智能的按需供水系统,运用高效节能水泵,格兰富预计每年节省的能源可以用于10亿人的居民用电。
      水泵不区分用水需求的有无和高低,持续全速运转,第二个不良结果是自来水的大量损失。如果管道有破损,在未探明破损处的情况下,供水管道压力越大,漏水越多。
      智能水泵是在水泵上装上感应器和发射器,感应器感知并记录水需求端的变化,将数据传输给水务公司控制中心,水务公司分析数据,根据用水需求,合理调整供水的压力,在用水需求较低的时段和区域,自动降低水泵的工作频率,调减送水压力甚至没有用水需求时,停止运行,达到节省能源和减少自来水漏损量。
 

      格兰富的研究数据显示,按需供水系统使用可以调整工作频率的水泵和马达,最多可以将漏损的自来水量减少30%,如果全球推广,可以节省全球4%的电力消费。
      清源华衍在苏州工业园区正在探索使用5G技术改造管网,与华为、中国电信等合作,给管网装上传感器和发射器。现在可以做到15分钟采集一次数据,每小时向中控室传输一次数据,这离实时监控管线自来水的状况还有差距,困难在于自来水的管线和水表要么在地下,要么在墙里,发射器需要有足够强的功率才能把自来水数据发送给最近的基站;另一个障碍在于,传感器和发射器的电池待机时间还不够长,苏州工业园区的管网长度至少数千公里,短时间要给所有的传感器和发射器换一次电池,并不经济。
      智慧水务要大踏步推进,并非朝夕之功。
       未来水世界
      丹麦是一个被水包围的国家,丹麦环保技术的海岸线全长7300公里,国土面积4.3万平方公里,560万人口。丹麦推广绿色经济的官方机构“绿色国度”介绍,丹麦自1980年以来,经济总量增长了70%,用水量减少了40%。丹麦环保署副主任Nikkel Hall说,丹麦是养猪大国,原来屠宰一头猪用水650升,现在降到每头200升。
      在丹麦首都哥本哈根,水道密布,好动的年轻人,前一刻还在甲板上晒太阳,下一刻就跳进水里游泳戏水。丹麦的水价是每吨7欧元,约合人民币每吨58元,是中国水价的十倍以上。高水价促使丹麦民众节约用水。
      30年前,丹麦的情况也不好,水损率很高,Nikkel Hall介绍那时由于自来水管网老化,自来水管道容易崩裂,导致大量漏水,经过持续治理,水损率现在已经降至8%左右,在世界处于领先水平。
 

      苏州工业园区由于是新建园区,基础设施条件较好,管理上也得法,水损率已经控制在8%左右,与丹麦在一个水平上,比国内行业平均水平高出一截,在智慧水务进一步推进后,水损率还有望进一步降低。
      首创股份对第一财经记者回应:智慧水务为智慧城市的重要组成部分之一,是水务运营的发展方向,也是时下的热点之一。随着我国城市化进程的加快,为实现城市现代化发展目标,保障城镇可持续发展,实施区域水资源整合,实现智慧供水一体化势在必行。智慧水务借助新一代无线网络、物联网、云计算等信息技术,从水务产业源头的水源水库等到中端的供水站到终端的用户,所有的环节都处于监控监测之下,相关数据自动采集,并能对供水变化趋势预测及应对、突发事件预警及应急处置等辅助决策功能,能有效提升城市水务管理智慧化水平。
 

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