水业集团｜百家争鸣 数字湖南——2021年度湖南省数字化十大优秀案例

一、公司简介

（一）企业基本情况

长沙水业集团有限公司前身是创建于1951年的长沙市自来水公司，于2005年1月整体改制为国有独资的长沙水业投资管理有限公司。现有资产总额236亿元，员工3900余人。集团下辖长沙供水有限公司、长沙市排水有限责任公司、中南水务工程有限公司、中南华韵发展有限公司、长沙引水工程管理有限公司、湖南华博信息技术有限公司、长沙湘江环境科技有限公司、中南水务科技有限公司八家子公司及一家控股上市公司华油惠博普科技股份有限公司。

公司经营涵盖水务（引水、供水、排水、水务工程、水务科技、水务信息、水务环境）、油服（石油和天然气资源开发的设计、装备、工程、运营等综合服务）、投资（置业投资、产业投资、基金管理）等领域。

目前，公司日供水设计能力达到265万m³，日污水处理设计能力达121万m³，株树桥引水工程日输水能力65万m³，日污泥处理能力300吨。

（二）发展规划

长沙水业集团将在习近平新时代中国特色社会主义思想的指导下，深入贯彻中央、省、市国企改革精神，坚持以发展为中心的战略思想，坚持实体经营与资本运营双轮驱动的战略决策，坚持“绿色高质、开放共享、改革创新”的战略思路，聚焦高水平的民生保障服务，聚焦高质量的核心产业打造，聚焦高素质的班子队伍支撑，着力文化建设，提升队伍引领力，着力技术创新，提升核心竞争力，着力智能制造，提升产品竞争力，着力开放共享，提升资源整合力，着力项目建设，提升民生保障力，着力资本运营，提升持续发展力，力争至2025年，实现年营业收入过100亿元、利税过10亿元、净利润过5亿元。

湖南华博信息技术有限公司是水业集团全资子公司，深度参与水业集团信息化的规划，直接负责大部分信息化的建设。公司成立于1999年11月，注册资本1005万元，是国家高新技术企业，致力于给排水行业信息化、智能化建设，以市场开拓为导向，以技术创新为依托，以打造可靠、高效、节能、环保的智慧水务为目标，为水业集团信息化建设提供专业支持。

长沙水业集团在信息化转型过程中，业务承载采用私有云平台即下一代云计算基础设施即服务平台，主要面向未来的智能数据中心，管理包括计算、存储和网络、安全在内的数据中心的各种资源。水业集团致力于打造中国一流的具有核心竞争力和品牌影响力的水务环保和油气服务领域的现代化产业集团。为塑造中国名企、世界名企、百年名企而水行致远，创见未来！

二、数字化转型方案概述

（一）背景简介

随着水业集团业务体量的不断扩大，业务系统数量不断增加，业务系统肩负着对内和对外的数据交换和通信，随之而来存在很多信息安全风险，业务数据是最要的核心资产。根据信息化发展的理念，传统的大数据平台承载方案会面临一些问题：

1.业务数据不统一

海量的数据采集、数据存储与管理、数据交换与分析。城市供水基础数据采集来源多。数据形式多样、采样频次不同、不同设备、不同形态。数据形态包括结构化数据、半结构化数据、非结构化数据。

工业数据的协议不统一。在工业领域，有ModBus、OPC、CAN、ControlNet、Profilebus、NB-Iot、M-BUS、MQTT等各类型的工业协议，而且各个自动化设备生产及集成商还会自己开发各种私有工业协议，导致在工业协议的互联互通商，出现了极大地难度。

自控系统的不统一。供水DCS系统因建设期不同，系统采用了不同的组态软件，比如Wincc、IFix、Intouch、组态王、RsView等等，系统各自独立，缺少一个统一的数据采集管理平台。

2. 智能水表种类多

智能水表厂家多，协议不统一；水表数量多，智能表通讯方式多样，比较复杂，机械水表抄表周期长、准确率不够高、催费麻烦，运营成本高。

3.资源利用率低，扩展性差

传统大数据平台的建设模式以裸机服务器的方式为主，由于计算、存储的需求在各个服务器之间不均衡，导致大量的计算资源被浪费。同时传统架构虽然在存储层面容量扩容方便，但是传统存储性能受限于存储控制器，追加容量一般只追加磁盘，随着容量变多后存储性能容易成为瓶颈，无法实现容量和性能的线性平滑扩容。

4.可靠性差

大数据业务系统如部署在一台物理服务器上，服务器宕即机业务宕机，若要保障应用高可用，则需要投入大量服务器+服务器负载均衡，成本极高。

数据存放于外置存储，外置存储若采用单套部署，故障导致数据不可用，业务宕机。同时业务软件和硬件紧耦合，无法及时进行迁移迭代。

（二）数字化转型

国家加快推进“数字城市”、“智慧城市”建设，“智慧水务”是其中重要组成部分。在建设智慧水务的背景下，水务大数据将成为水业集团重要的战略资源和重要资产，成为推动企业发展的新动力。

长沙水业集团业务承载采用私有云平台即下一代云计算基础设施即服务平台，主要面向未来的智能数据中心，管理包括计算、存储和网络、安全在内的数据中心的各种资源。

同时基于超融合平台进行上层应用信息化转型，实现智慧水务生产运营调度系统、分布式智能水表集抄系统和“长沙水滴”线上营业厅等系统。

智慧水务生产运营调度系统集引水、制水、供水、排水、环保五大板块监测与管理一体化：

（1）利用计算机信息技术、通讯技术和自动控制技术实现从取水、净化、泵房、管网到最终用户的全过程实时监测。

（2）对整个供水管网运行过程的主要参数、管网信息、设备运行状况等进行动态监测、实时调度和自动化控制，实现自动化信息管理。

（3）通过对自来水的全生命周期进行实时数据监测、水质检测，以保证安全供水、优质供水，真正实现“数字化”的水务管理，支撑长沙水业集团智慧水务的建设，服务民生。

智能水表集中抄收系统实现了远程智能抄表，提高了抄表效率，实现每天自动抄表、结算、催款。

同时为进一步提升智慧水务服务能力，加强政企互动，推动“大数据”信息共享，长沙水业集团重磅推出功能更全、使用体验感更佳的“长沙水滴”线上营业厅，市民可足不出户、动动手指头，便可办理各项常用用水业务，真正实现企业和群众用水服务“一次都不跑”，打造“智慧水务”。

（三）信息化转型

1、智慧水务生产运营调度系统

在信息化转型的应用层面上：采用面向服务的架构，分层设计，智慧水务生产运营调度系统的总体架构如下图所示，实现智慧水务生产运营调度系统、分布式智能水表集抄系统和长沙水滴”线上营业厅等系统，面向内部员工、社会公众等，打造“智慧水务”。

(1)分布式架构：采集、消息队列、解析、存储等功能采用分布式架构，实现高并发机制，实现整个系统各功能可以水平、弹性扩展，支持海量数据的存储。

(2)高性能灵活推动机制：所有网络通信采用异步通信机制，实现超高并发，降低系统负荷，满足高频率海量数据采集的需求；支持OPC UA、MQTT、NB-IoT、GPRS等多种接入协议和方式。

(3)低耦合模型：考虑到数据库的负荷平稳性，将数据采集分为采集程序和解析程序，采集程序只负责和设备通信，解析程序负责解析数据并保存到数据库。

(4)数据分级处理：将数据划分为高速数据、热数据和冷数据，针对不同数据，采取分级处理方式。对于时效性要求很高的高速数据，在永久保存的基础上，采用内存数据库的方式缓存，实现数据高速交付。对于访问频次较高的热数据，采用高速SSD硬盘做为存储介质，以满足时效性。对于不经常访问的冷数据，采用价格比较便宜的磁盘做为存储介质，采用分布式文件系统，在满足海量数据存储的同时，保证一定的时效性。

(5)平台级共享：以平台的方式实现数据共享，统一为上层业务系统提供数据，为大数据分析和人工智能提供数据支撑，一定程度上解决传统业务系统数据孤岛问题，例如给住建局、卫健委等政府部门上报数据，给GIS系统、管网巡线系统、供水财务水量计算及供水管网水力模型等第三方系统提供数据支持。

实施效果：

基于大数据底座，利用大数据分析技术，对海量数据进行分析，为生产、经营提供辅助决策支持。主要体现在以下几方面：

(1)实时数据监控与预警。

(2)基于时间序列预测算法实现区域加压泵站"错峰调蓄"，实现城市供水区域性加压泵站无人值守目的。

(3)基于二次供水泵房数据采集分析，实现节能降耗。

(4)供水精细化调度。整个体系由水厂一、二泵房、区域加压泵站、管网减压阀、压力参考点、二次供水泵房组成。精细化调度就是要优化水厂清水池水位，一、二泵房机组开停。

2、 分布式智能水表集抄系统

采用异步通讯机制，实现超高并发，降低系统负荷，满足高频率海量数据采集的需求。同时采集、消息队列、解析、存储等功能采用分布式架构，实现高并发机制，实现整个系统各功能可以水平、弹性扩展。同时由长沙供水公司主导，华博信息参与，制定了水表主站与集中器通讯规范《户用水表信息采集系统-主站与集中器通讯规范》，统一通讯协议。

实现单台服务器可以承载100万块远传水表的实时数据采集及阀控，可以水平弹性扩展到千万级别。目前已经接入的远传表厂家6个，接入远传水表110万块。NB物联网水表厂家是8个，NB水表3300块。同时实现系统对接，例如与96533客服热线对接阀控，与营销系统业务联动，对接预决算等。

3、 “长沙水滴”线上营业厅

“长沙水滴”是水业集团打造的线上服务平台，将传统用水业务从线下移植到线上。用户可以足不出户，通过手机、电脑办理多个用水业务。

为了保障用户隐私，通过人脸识别实现“实人认证”功能，确认用户身份信息；推出了个人电子网签合同，进一步实现业务办理“零跑腿”；单位用户仅需绑定接水点编号即可通过电子邮箱获取电子普通发票，并增加专票注册功能，提升票据开具的便利性。

“长沙水滴”包含网签合同、查询缴费、个人过户、个人低保、个人报装、个人集群报装、单位报装、单位集群报装、单位新增接水点、单位普票申请、专票设置、水质公告、故障报修等20余项功能，基本可实现长沙水业集团供水直接用户主要业务办理全覆盖。同时，用户也可以在线上营业厅上快速查询办理进度和办理结果。

4、私有云平台承载

经过梳理和规划，应用平台采用深信服超融合一体机实现资源整合，包括计算，网络，存储资源，实现应用统一管理和监管，同时提供数据多副本和冗余机制，避免单点故障，提升资源的利用率。

以超融合私有云在逻辑上分为两个层面，一层是云基础架构层面，我们通过超融合来实现，只用通用的x86服务器和二三层交换机，通过完全软件定义的方式实现云基础架构；另一层是云管平台，实现底层云基础架构和上层应用的紧密融合,通过服务化统一运营/运维平台，实现云上云下资源的统一管理、业务平滑迁移、数据中心的统一监控。

由于计算、存储、网络和安全资源的池化，而且生产业务云化区也采用超融合架构的云平台，本次大数据分析区建议采用超融合架构的云平台，通过云管平台实现统一运维管理和资源调度。虚拟机的部署方案

基于超融合的大数据平台承载部署方案如下图所示：

机房升级生产业务超融合集群一共采用10余台服务器搭建，主要承载业务平台。

从硬件投入、平台可靠性、运维和利用率等方面评估，建议应用承载平台采用超融合架构。通过本次建设，需要实现基础大数据承载平台搭建，业务云平台扩容，同时满足一下几点要求：

（1）应用平台建议采用全新的超融合架构模式，具备低成本、高性能、易维护等特性。

（2）应用平台的承载需要满足横向动态扩容，以满足用户业务对资源灵活扩展的需求。

（3）应用平台能够具备日后基于超融合的容灾能力，实现虚拟化平台中业务系统的异地容灾和备份功能。

（4）应用平台实现单独组网，统一管理，在一个云管理平台上实现对计算，网络，存储，安全资源的统一调度和分配，实现对资源、业务和数据的监控和调度。

（四）项目实施的意义

1. 社会效益

长沙水业集团始终坚持“长沙水、为民情”的理念。城市供水是城市重要的基础设施，是服务性的生产企业，它直接关系到城市经济的发展和人民生活水平的提高，既要追求较好的经济效益，也要保证自来水水质好、水量够、水压足、用户满意，追求良好的社会效益。以社会效益为主，经济效益服从社会效益，就是供水企业区别于一般工业企业的特殊性。

通过数字化转型，水业集团的生产、经营发生了质的飞跃，从引水、制水、送水、用水实现全数字化管理，向管理要效益。切实搞好建、修、管和产、供、销、保障城市供水，适应社会发展需要。城市供水面对千家万户、各行各业，供水管网遍布整个城市大街小巷和农村，要保证用户用好水、用足水，必须采取必要的科技手段保证水压，对测压点数据进行24小时实时采集，跟踪监测水压变化，及时调整管网压力，减少爆管或低压供水，减少管网漏失率和爆管率，保障供水安全。

通过数字化转型，依托先进的技术确保安全供水、优质供水、节能降耗，达到科学制水、合理供水的目标。同时系统加强了设备设施管理功能，管理管网在运行过程中的设备维修、管网改扩建、设备运行等业务，主要包括巡道管理、听漏管理、保修管理、维修派工、停水关闸管理等；还有管网设备质量评估（为水司改、扩、建管网提供决策依据）和维修员工考核等，减轻了员工劳动强度，促进了企业的重组和员工综合素质的提高。通过大数据分析，实现智能化辅助决策支持，有效控制运行成本，通过工作效率的提升和制水成本的有效控制，创造企业的最大经济效益和社会效益。

同时通过智能水表集抄系统实现短信欠费通知、异常水量报警通知、用户用水量实时发布，提高用户用水体验；通过对全市户表用水量的实时采集，动态监视，漏损分析、产销差统计等，为科学实施阶梯水价和节水提供依据；通过对重点户表水量进行高密度数据采集，实现水量实时监控，及时发现偷漏水现象，发现多起用户漏水案例，帮用户挽回了损失，也减少了客户矛盾。既创造了不菲的经济价值，也带了良好的社会价值。

同时，通过“长沙水滴”将传统用水业务自助线上办理，市民可足不出户、动动手指头，便可办理各项常用用水业务，真正实现企业和群众用水服务“一次都不跑”。

2. 经济效益

压力管理是有效的漏损管理策略的基础，采用压力管理给水业集团带来可观的经济的效益：延长管网设施的寿命；降低管网爆管发生的频率；降低管网的漏失率；降低供水能(电)耗。

通过智慧水务生产运营调度系统，减少水厂工作人员140人，为水厂节省人工成本1820万元。长沙高峰日供水260万吨，冬季供水200万吨，电价为0.7元/度，初步估算每日节约电费1.16万元，每年节省电费约420万元。

集抄系统通过漏损分析，及时发现偷盗水情况，减少企业损失和浪费；集抄系统实现了远程智能抄表，提高了抄表效率，实现每日自动抄表、结算、催款，每年节约抄表和催费人工成本超过1300万元。

同时底层通过深信服超融合私有云架构，未来升级扩容成本大幅降低67%，每年服务费用大幅降低75%，人力资源成本增长大幅降低33%，业务运行速度效率、可靠性大幅提高，上线时间和备份等耗时大幅减少81%。

智慧水务生产运营调度系统管理平台、分布式智能集中抄收系统、“长沙水滴”均由水业集团全资子公司华博信息研发，产品经过水业集团实际应用和检验，稳定可靠。系统采用微服务架构，通过模块化实现功能复用，正通过多种途径向集团以外的外部市场推广，已经产生水业集团以外的收入300多万元，目前正在洽谈的有南昌洪城水务等大型水司。其中智慧水务生产运营调度系统管理平台是湖南省工业互联网平台，推广过程中得到了省工信厅的大力支持。在建设智慧水务的大背景下，通过对外推广，助力其它水司智慧水务建设，也将为华博信息、水业集团带来可观的经济效益。

3. 管理效益

利用大数据分析技术，对海量数据进行分析，为生产、经营提供辅助决策支持。例如基于二次供水泵房数据采集分析，实现节能降耗、供水精细化调度、基于时间序列预测算法实现区域加压泵站"错峰调蓄"等等方式辅助业务管理。

同时基于超融合构建的私有云，IT部门管理可以逐渐将网络、服务器、存储、监控等部门进行一定程度的融合，提高IT部门之间管理和协作水平。

通过可靠的业务承载机制，上层“长沙水滴”线上营业厅，智慧水务生产运营调度系统和生产运营调度等应用。着力技术创新，提升核心竞争力，着力智能制造，提升产品竞争力，着力开放共享，提升资源整合力，提升民生保障力，提升持续发展力，进一步提升智慧水务服务能力，加强政企互动，推动“大数据”信息共享。