水處理系統作為重要的基礎設施，2012年《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》附件2：國家智慧城市(區、鎮)試點指標體系(試行)對供水系統提出明確的指標(見表1)，2014年8月，國家發改委、工信部、科技部、公安部、財政部、國土部、住建部、交通部等八部委印發《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》中，要求大幅提升電力、燃氣、交通、水務、物流等公用基礎設施的智能化水平。
無論是國家政策還是地方政策、規劃，水務都是不可或缺的重要一環，但是，這些政策、措施仍然是處于規劃層面。與城管、交通等以管理為主的行業和純制造業不同，水務行業既涉及生產，又服務于大眾，同時還有上游保護、下游環保等職責。水廠作為具有一定政府職能的企業，雖然當前有各方面特別是很多著名企業都在努力探索，推出大量的設想、產品和解決方案，但要實現智慧城市要求下的水廠智慧化，仍然存在沒有清晰脈絡，沒有形成共識的困境,需要頂層規劃，探索實現智慧水廠建設的路徑。
1明確智慧水廠理念目標
建設智慧水廠的誤區，是將智慧水廠等同于全自動水廠、無人水廠。2012年住房城鄉建設部辦公廳《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》明確：“智慧城市是通過綜合運用現代科學技術、整合信息資源、統籌業務應用系統，加強城市規劃、建設和管理的新模式。為探索智慧城市建設、運行、管理、服務和發展的科學方式，決定開展國家智慧城市試點工作”，2014年八部委印發的《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》指出：“智慧城市是運用物聯網、云計算、大數據、空間地理信息集成等新一代信息技術，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式”，由此可見，智慧城市的手段是新的技術，特別是信息技術，目的是提高規劃、建設、管理和服務能力。為滿足智慧城市的要求，作為城市重要基礎設施，智慧水廠應該是以應用新一代信息技術為手段，生產、運行、維護、調度和服務等全方位、全過程各環節高度信息互通、反應快捷、管理有序的高效節能、綠色環保、環境舒適水廠。
2構建智慧水廠框架體系
綜上所述，智慧水廠應該由一個從生產到管理全面信息化、自動化的框架系統組成。目前在“大眾創業，萬眾創新”的大背景下，涉及水務業務的企業都在探索水務行業的智能化、進而智慧化，如：遠程抄表系統、管網GIS系統、漏損檢測系統、能耗管理系統、泵房綜合控制平臺以及機器人、視頻識別系統等等。根據以往的經驗和思路，整合這些成果，我們通常會提出如圖1的框架。
該系統以水廠安全、可靠以及節能降耗為目標，針對目前水廠運營可能存在的問題，運用先進的信息技術和控制技術，建立一系列的管理、控制系統，加強水廠生產管理。
從工業化、電氣化到自動化，都是通過技術的創新，來提高我們的生產力，水廠的發展也是如此，電和電動機、水泵的發明，使給水能夠工業化、電氣化，繼電器技術產生了“一鍵啟動”，PLC使“自動化”成為可能，網絡成就了“中央控制”，這些發展，其共同的特點就是：發明新的技術-解決現有問題-提高生產效率-推進管理進步，這是一種從下而上發展思路，我們可以稱之為“自動化”思路，上述框架正是沿用了這一思路。智慧城市強調管理，智慧水廠的建設思路應該是自上而下的思路，即：完善管理體系-利用信息技術-提高管理效率-提升生產水平-實現新的目標。這一思路，我們可以稱之為“智慧”思路。基于目前的水廠管理制度，是長期生產實踐的結晶，雖然在手段上可能不夠先進，但在實踐中證明是可靠適用的。因此，建議通過分解現有水廠生產管理功能，以現有管理體系為依據，將現有的管理需求分解整合為各功能模塊，這些可組合、可分期、可擴展的模塊，應該包含了現有水廠管理的各種需求，并可通過擴展滿足水廠管理的新需求。
水廠除了最重要也是自動化最為關注的生產工藝外，還包括：為確保生產可靠運行的人為保障工作、原材料的管理工作、設備的維護、建構筑物的維護以及人員的管理、安全的保障等。分解、分析和完善水廠的管理體系，推薦的智慧水廠框架體系如圖2。
這些系統以及在此基礎上不斷補充完善，構建了完整的水廠生產、管理、服務體系，通過其智慧解決方案，可以解決目前存在的管理、服務手段落后的痛點，滿足智慧城市對水廠的管理需求
3落實智慧水廠解決方案
針對水廠管理、服務的要求，細化各功能模塊的需求，借鑒本行業已有的經驗和其他行業的經驗，提出需求目標，設計硬件框架、開發軟件產品，提出一攬子解決方案。各模塊的大致需求如下：
智慧生產系統：完善水廠生產自動化，建立能耗管理等系統，盡可能減少現場人工干預的需求，在智慧生產管理系統的協調下，高效低耗、保質保量完成制水任務。
智慧生產管理系統：利用視頻識別、機器人等新一代IT技術，建立生產巡檢系統、水質分析系統、應急處理系統等，監視整個生產過程，及時發現并處置計劃外事件，達到全廠保質、保量、安全生產的目標。
智慧原料管理系統：建立生產藥劑、試驗藥劑、沙料等生產原材料倉儲管理系統、供應商信息系統、產品追溯系統等，根據生產計劃和歷年原材料供應采購大數據，自動制定采購計劃，在確保原材料安全、可靠供應的前提下，做到少存儲、零存儲。
智慧設備維護系統：重要設備設立在線監測系統，利用BIM等技術，建立機械、電氣、儀表、自控、試驗等設備檔案管理系統、供應商信息系統、產品追溯系統、針對設備運用情況，自動制定設備維護、檢修計劃，規范維護工作。
智慧構筑物監測系統：針對重要構筑物，建立構筑物健康監測系統，監測構筑物應力、變形、沉降等敏感參數，與設計參數進行比較，實時評估構筑物安全狀況。
智慧安保系統：利用視頻及其識別、紅外線、電子圍欄等技術，建立全面、立體的安保系統，將水廠工作范圍內的人員細化為工作、維護、清潔、檢查、考察、參觀等不同權限，通過云計算、無線覆蓋、移動終端、人員識別、人員定位等技術手段，通過事先確定的路線和活動范圍，規范人員的活動，并提供照明、通風空調以及說明、講解、應急聯絡等服務，保證生產安全、人員安全。
智慧辦公系統：通過建立個人辦公、公共信息、行政事務、公文流轉、知識管理、幫助、系統管理等模塊，實現水廠人事管理、財務管理、資產管理、科研管理等信息化和自動化。
智慧環境控制系統：對全廠照明、通風、空調等建立控制系統，針對不同設備、不同人員的不同需求，制定精準的控制策略，通過與其他系統的配合，在滿足人員的舒適性、設備的安全性等前提下，達到節能、減排、減少污染的目的。
智慧養護系統：針對水廠綠化多的特點，設置自動澆灌系統、植物管理系統，通過氣象信息以及水廠植物檔案信息，自動澆灌，并提供養護計劃，適時安排施肥、修剪等養護工作。
隨著水廠智慧化建設的發展，水廠的管理工作也會不斷地發展和調整，同時，水廠的管理工作繁復而細碎，顯然以水廠為單位的建設必然帶來軟硬件的大量投入和重復建設。而云技術能夠很好地解決這一問題，我們應該充分利用云技術的IaaS(Infrastructure as a Service，基礎設施即服務)、PaaS(Platform as a Service，平臺即服務)和SaaS(Software as a Service，軟件即服務)三大服務模式，根據水廠智慧化建設計劃，通過在先期建設的水廠建立“水廠云”并逐步擴展為“水務云”的技術路線，以及利用公用云等方法，從而達到硬件共享、軟件共享、數據共享和信息共享，提高設施的利用率，降低軟硬件費用和開發費用。同時，新增的管理系統也可以很方便地在“云端”進行開發而不需要增加終端設備。
4建設智慧水廠示范工程
智慧城市的建設，涉及到城市的方方面面，工程龐大，《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》為此提出來：“以人為本，務實推進;因地制宜，科學有序;市場為主，協同創新;可管可控，確保安全”等原則，并強調“加強頂層設計”。
同樣，智慧水廠的重點在于管理和服務的信息化，雖然在長期的實踐中積累了一定的經驗，但仍然需要大量的軟硬件開發，因此，智慧水廠的建設，需要盡快建設示范工程，在做好頂層設計的前提下，針對這些管理需求，有序推進，逐步實施，為全面推廣智慧水廠乃至智慧水務，提供經驗，為建設完善一套可復制、可推廣的智慧水廠管理體系，提供實踐基地。
5結語
智慧水廠的建設，應該打破以往的思路，自上而下，做好頂層設計，站在智慧城市的高度，利用云計算、大數據等新的信息技術和思路，將水廠的管理、服務工作全面的智慧化，通過提升管理、服務的能效來保證水廠的安全、可靠、綠色。