水务大脑人工智能平台及数字孪生应用技术要求

发布时间：2023-01-09

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导读：为了帮助成员单位拓展市场，获得业务，数字孪生体联盟推出“招标快递”服务。《水务大脑人工智能平台及数字孪生应用项目》发布后，迅速引起了成员单位的关注，纷纷询问具体技术要求，今天刊登所有技术指标，供成员单位参考。

海丝埃睿迪公司作为泉州水务集团发展新兴战略性产业的重要载体，承担着面向水务行业智慧化发展的重任。水务大脑的研发和应用推广是海丝埃睿迪公司实现战略目标的关键举措。海丝埃睿迪公司以自身能力为基础，适当引入人工智能、大数据行业先进技术组件，构建面向水务行业的智慧大脑。

水务大脑的研发建设是以云计算、大数据、人工智能、工业互联网、物联网和5G等新一代信息技术为支撑，参照泉州市和行业信息化建设的要求，形成以经营服务领域、生产运营领域、设计施工领域、管理管控领域为应用基础的水务大脑产品框架体系，推动水务行业的生产数字化、管理系统化、决策科学化和服务个性化。

项目目标

本期建设核心目标是构建水务大脑产品体系的人工智能基础平台，包括数据智能平台，并对数字孪生平台进行进一步细化，对相关水厂进行精细化建模，建设智能加药的水务机理模型，完成生产流程的数据可视化监控及分析。同时针对水务工程方面，建设工程项目管理平台对相关的生产任务进行科学有效合规的管理。

同时在人工智能基础上，继续研发安全生产管理系统，实现相关场景下人员安全监管。依托大数据引擎，对全网水务相关的舆情进行监测与分析，更好的进行水务服务。

建设排水巡检工单系统，实时监控排水状况，实时汇总应急信息，建设应急预案，对突发事件进行应急处置。

建设水务大脑APP，对一、二阶段水务大脑建设的相关应用的移动端部分进行整合、补充，建立水务大脑移动端统一入口。

并对一阶段水务大脑基础设施进行补充采购，包括相关应用服务器和数据智能服务器以及智能终端智能盒。

功能需求

一、统一数据智能平台建设内容

统一数据智能平台以数据模型训练与数据服务为核心，针对各种数据驱动的水务场景。该平台适合水务行业人员通过数据管理、模型训练、模型评估、模型预测等方式，解决各类水务场景下的业务问题。

统一数据智能平台支持的水务场景需包含但不限于用水量预测、设备能效优化，并且可支持未来扩展如水务工艺参数优化、异常分析预警、计划调度等方面。

平台需包含如下功能项：

1、水务行业模板化功能

（1）需支持对不同水务场景进行分类，支持水量预测、设备能效优化场景选择，并且可支持未来扩展如水务工艺参数优化、异常分析预警、计划调度等场景选择。可针对不同的场景进行数据分析、算法生产。可针对不同场景提供不同的模型模板，帮助使用者完成快速适配，迅速将平台已有模型应用到生产中。

2、数据中心：需支持对各种水务场景训练数据进行数据集管理。

（1）数据管理：需支持结构化数据、非结构化数据管理，及第三方大数据存储系统对接。

（2）数据分析：需具备完善的数据统计功能、数据可视化功能。

（3）数据统计：以列的维度进行数据统计，包含但不限于唯一值个数、平均数、方差、标准差、最小值、最大值、24%分位数、50%分位数、75%分位数等数理统计方法。

（4）数据可视化：用箱型图和柱状图呈现参数值

3、模型中心：需包含针对水务模型的模型管理、模型配置、模型训练、模型评估、模型迭代优化、模型预测功能。

（1）模型配置：需支持模型参数在线设置、支持选择平台内置算法。包含但不限于xgb、线性回归、svm等机器学习算法，支持A2C等不同网络、MLP等不同算法配置的深度强化学习算法，启发式、规则法等优化方法。

（2）模型评估：需针对平台训练的机器学习算法相关模型，进行准召率、AUC、MSE等多方位评估；针对平台训练的强化学习模型，进行EpisodeReward、Loss函数等多方位评估。

（3）模型预测：模型训练完成后，支持用户通过模型预测入口试用模型。

（4）在可视化数据分析和操作方面，平台可帮助用户直观捕捉数据的重要信息，用户通过简单操作即可完成专家经验设置。

（5）平台需提供包含模型预测的端云一体化服务，也可以直接在云端调用模型预测功能。

（6）平台需针对不同工程、算法程度的用户提供不同用户体验，例如，用户可选用平台推荐默认参数，或者自己调整模型参数。

（7）平台需采用私有化部署模式。

4、服务发布功能

（1）需支持对训练好的模型进行API发布，从而可以用于内部或者外部各类应用系统，智慧水务APP快速集成已经训练好的模型，及时影响业务需求。

5、用户管理功能

（1）需支持多级用户的权限管理系统：系统权限区分管理员权限、用户权限。

6、集团单点登录集成功能

（1）需支持集团已有的统一单点登录系统，做到一个账号访问水务数据智能平台。

二、数字孪生平台模型建设（二期）内容

1、水务设备设施仿真

（1）城东加压站的数字孪生建模；并将工艺流程数字孪生。将运行阶段的各种要素，如供水量、供水压力、频率和工序要求，通过数字化的手段集成在一个紧密协作的生产过程中，并根据既定的规则，自动的完成在不同条件组合下的操作，实现自动化的生产过程；同时记录生产过程中的各类数据，为后续的分析和优化提供依据；

（2）进一步细化一阶段一厂一站的精细化建模；精细化各工艺段3D仿真模型，包括：配水井、混合絮凝沉淀池、V型砂滤池、活性炭翻版滤池、清水池、污泥调节池、污泥浓缩池等。精细化设备3D建模包括：罗茨风机、臭氧发生器、次氯酸钠发生器、格栅机、刮泥机、污泥脱水机、机械澄清池设备、旋转式滗水器、离心机、气浮机等

（3）一阶段一厂一站数字孪生体集成数据智能平台的分析结果，通过采集泵房内部的各种实时运行数据，实现全部生产过程的可视化监控，并且通过经验或者机器学习建立关键设备参数、检验指标的监控策略，对出现违背策略的异常情况进行及时处理和调整，实现稳定并不断优化的生产过程；

2、水务机理模型建设：自来水的智能加药系统（次氯酸钠）

基于智能加药系统，以及过程中水质监测数据，进行智能加药控制，实现对加药量进行“前馈补偿”控制，降低进水负荷波动对加药效果产生的冲击，保证出水水质稳定和达标。

三、工程项目管理平台

利用项目管控手段以及项目管理流程的固化，实现对工程项目从市场信息跟踪、工程设计、招投标、合同签约、采购、项目施工到竣工验收进行信息管理、并能够有效降低项目风险。

1、项目筹备管理

实现对项目可研管理、项目立项管理、项目计划管理、物资需求计划、招标管理等功能。在系统中进行项目可研进度跟踪、可研阶段费用归集、可研报告等文档的上传下载。在系统中进行立项管理，编制项目整体计划和 WBS 结构，生成物料需求计划。在系统中可以进行招投标信息的维护，包括可研管理、立项管理、计划管理、物资需求计划、招标管理等。

2、项目过程管理

项目的过程管理，包括了项目进度管理、施工管理、项目变更及签证管理、项目质量管理、项目风险管理、项目安全管理等内容。

3、项目造价管理

项目预算管理包括项目预算编制、项目预算控制、建立合理的项目预算流程。通过以项目预算为基础，实现预算编制、审批、控制、调整及执行分析的闭环管理，提高项目成本控制能力。

4、工程管理

实现对在建工程信息的输入，对工程信息能够进行不同条件的查询、统计，直观查看工程图纸等信息，具体包括工程登记、工程立项、资料整理、技术交底、前期管理、施工管理、项目初验、竣工验收、资料归档、工程创建和查看、工程动态管理等。

5、项目合同管理

实现合同信息的录入、查询、分类统计，包括项目录入、合同录、合同附件上传和合同查询等功能。

6、资金管理

资金管理分为项目收款、项目付款两大部分，支持根据项目来进行收款和付款操作，包括收款信息录入、付款信息录入、收款信息查询、付款信息查询和工程金额使用情况等功能。

7、项目审计

审计工作分为公司委托送审项目、市委委托送审项目、特管工程项目。项目审计功能包括项目审计、送审工程造价汇总确认、预、决算上传下载等。

8、项目成本管理

实现对项目从启动、规划、实施、控制到项目交付完成的整个过程所有费用支出的管理。主要包括：

成本归集：项目的成本归集与核算，由项目成本单完成。

成本分摊：通过分摊规则定义、分摊规则执行等功能实现项目的成本分摊与结转。

期末处理：实现项目成本关账与结账的业务处理，保证项目成本月末核算业务的稳定与正常进行。

9、验收管理

项目验收管理提供了对项目的各种验收对象和项目产出物的验收过程进行管理的功能。在项目验收活动中，现场的照片或者视频、文档可以通过附件的方式上传到系统存储和管理，方便参考和追溯。通过验收单记录工程验收产出物、验收检查项、验收人、问题整改记录、验收资料清单等信息。

10 、项目管理移动应用

工程移动以工程现场为核心构建工程各参加方的互联平台，聚焦于工程现场质量、进度、协同，主要解决现场数据采集、各方协同及数据统计分析，主要包括施工记录、工序报验、现场拍照、旁站记录、平行检查、质量安全巡检、项目验收、项目进度管理等功能。

四、数据资产管理

数据资产管理功能升级：

1) 建立数据资产评估机制

 业务KPI：一般由业务管理部门提出，比如为响应业务战略，针对关键业务规则的数据质量问题占比的监控。

 技术KPI：元数据管理字段占全企业数据字段的比例，数据标准新增、修订数量。

2) 创建评估报告

根据业务、技术层面的评估指标，创建定期生成可度量的评估报告。报告面向数据管理委员会和高级管理人员。

 数据资产使用评估：分析使用范围、使用次数、呆滞情况、使用反馈。

五、排水巡检工单系统

工单系统：内外业指令交互、工作单自开单功能、公告栏管理、现场工作人员管理、工单处置功能、工单信息查询及统计、停水信息综合管理、材料管理、打印输出、移动设备管理、系统版面配置、权限管理、工单设计管理、报表管理、地图功能；

巡检系统：巡检计划管理、巡检线路管理、巡检排班管理、巡检任务派发、上报事件提醒、上报事件查询、上报事件处置、上报事件审核、历史事件查询、RFID电子标签管理、实时监控、历史轨迹回放、报表分析、人员考核、事件分析；巡检智能手持终端应用平台

六、水务安全生产管理模型建设

1、加压泵站精准调压模型优化功能包括；

模型调优：针对现有加压泵精准调压模型和泵房智能调度应用，在现有数据采集基础上，根据实际生产情况优化精准调压模型。

应用升级：增加智能调压模型推荐压力和实际供水压力的对比、历史查询等应用，更直观展示数据。

2、水泵生命周期预测模型建设：通过水泵实时、历史数据采集，实现水泵全生命周期管理。主要包括水泵异常分析预警模型建设，功能要求如下：

（1）水泵异常分析预警模型按照历史工况数据和设备型号进行定制化开发，基于水泵电流、电压、轴温、设备振动等数据对设备异常情况进行实时预警；

（2）在无历史工况数据情况下，首先建立模型和框架，随着时间的推移，工况数据增加，异常分析预警模型调优。

（3）水泵异常分析预警监控和应用，并与已有系统集成。

七、水务舆情管理系统

针对水务舆情发现、分析研判、处置流转全生命周期管理的大数据舆情分析服务平台。依托大数据引擎，采用SAAS化互联网应用产品实现对主流论坛、贴吧、微博等媒体，关于自来水水质、城市内涝、直饮水服务质量的舆情数据进行7*24小时实时采集监控、抽取、挖掘和分析处理，以提升服务质量、挖掘客户潜在需求；对涉水突发事件的舆情监控分析，以发现舆情来源、快速对接外部相关部门，支持各级办公室拟定澄清材料及应急应对方案，提供精准舆情搜索、热点聚合、舆情巡查、专项监测分析、高危/高价值舆情预警、智能报告等服务。

1、水务舆情信息采集监测

对新闻信息，论坛信息，微博信息，专题信息，热点信息进行实时获取和本地存储，以便于后期对这些舆情信息进行分析，同时提供按时间、情感属性、相关度、地域范围、媒体来源、关键词等等的检索功能。覆盖的数据内容包括：搜索数据、网页数据、用户画像数据、评论数据、微博数据、贴吧数据、垂类论坛数据。

2、水务实时热点舆情

汇聚互联网舆情信息，融合长文本、短文本信息，自动聚类，分地域进行全网实时热点检测。并对热点舆情进行脉络分析和首发分析、趋势分析、热词分析，分析热点舆情在特定舆论场和整个互联网络的传播扩散情况和网民关注情况。

（1）展示：针对关键词召回的舆情数据集中展示，包括舆情标题、摘要、正文、来源、URL、发布时间等舆情基础信息；

（2）分析：情感分析、相关度分析、相似文章分析、重点词抽取等篇章舆情分析，任务召回的舆情信息及分析结果保留；

（3）筛选：对所有召回的信息根据关键词、发布时间、情感属性、相关度、提及地区、数据来源、命中范围等条件进行筛选；

（4）操作：对舆情数据进行删除、收藏、研判、搜索、下载等多种操作，实时准确的掌握相关舆情数据。

3、舆情统计分析

系统提供统计分析功能，通过此功能可以直观地反映出当前舆情信息状态，支持舆情来源统计、舆情数据类型分布统计、舆情信息趋势统计、地区信息排名统计、人物信息排名统计。

4、搜索词分析

 可视化方式呈现在用户搜索行为当中，与关键词舆情信息相关的搜索词及相关度，分别以词云和列表的形式展示，可筛选时间范围查看

 针对关键词召回所有在搜索框进行搜索行为的关键词数据的走势变化情况，可筛选时间范围查看

5、观点分析

观点抽取，网民针对关键词召回网页、文章下方的评论数据，并根据评论信息内容的含义，自动抽取相同的观点信息聚类，全方位展现网民对整个舆情事件的舆论倾向。

6、受众分析

可视化方式呈现用户关注的舆情信息所对应的细分受众的偏好情况，包括年龄、性别、地域分布、兴趣爱好以及所属行业等。

7、事件分析

 事件列表：针对关键词召回所有舆情信息，自动实时分析并聚类汇合成为相关舆情事件列表，展现列表中事件的事件名称、关注指数以及起止时间等信息，可筛选时间范围查看。

 事件报告：针对每个舆情事件自动生成事件分析报告，主要包括事件标题、事件起止时间、事件概况、事件趋势、事件脉络、事件涉及新闻排行榜、事件微博排行榜、事件受众画像和事件媒体观点等信息，同时可支持事件报告下载，全面分析关键词相关舆情事件发展态势。

8、舆情研判预警

舆情研判预警功能主要是针对舆情分析引擎分析的热点信息与突发事件进行监听分析，根据系统设置的信息进行判断，将预警信息展示给用户，预警信息支持多种提示方式。

（1）关键词预警：可针对所有自定义监测和系统检测任务设置预警关键词，当舆情信息中出现预警关键词时，进行实时预警，可推送至用户设置的邮箱和短信，及时提醒用户关注预警信息，同时可综合查看触发警戒线预警的舆情信息基本情况。

（2）警戒线预警：可针对所有自定义监测任务设置预警线，包括日舆情量上限、日负面舆情量上限、相似文章数上限等，当某一数量超过用户设置的阈值时，进行实时预警，可推送至邮箱和短信，即使提醒客户关注预警信息，同时可综合查看每日总预警舆情量、负面预警量以及总健康度等信息，并可对所有关键词预警舆情进行同步管理和查看。

9、舆情报告

将采集并分析整理后的情报信息直接为用户或为用户辅助编辑提供信息服务，如自动生成信息简报、追踪已发现的舆论焦点并形成趋势分析，或以人工加自动的工作模式生成报告，用于辅助各级领导的决策支持。

（1）单次舆情分析报告：可针对所有自定义监测任务生成单次舆情分析报告，可选定时间范围，主要包括简报概述、健康度&热点舆情趋势总览、媒体来源趋势及分布、媒体类型、搜索词分析、观点分析、受众分析、相关事件发展趋势等信息，可支持自定义编辑和下载

（2）周期舆情分析报告：可针对所有自定义监测任务，设置报告周期（每天、每周或每月），生成周期舆情分析报告，主要包括简报概述、健康度&热点舆情趋势总览、媒体来源趋势及分布、媒体类型、搜索词分析、观点分析、受众分析、相关事件发展趋势等信息，可支持自定义编辑和下载。

八、水务大脑APP

水务大脑APP功能：

1、供水、制水、排水、污水、节水、原水六大领域移动端应用，可以查看包括移动办公、巡检工单、工艺核心数据监控、告警提示、应急处置、信息发布等内容；

2、提供统一身份注册、登陆，应用调用，信息发布功能，应用调用包括水厂、蓝深等应用接入，办公OA系统接入，可实现水务大脑综合管理平台的信息发布

3、提供六大板块的运营分析，包括制水分析、供水综合分析，供水区域分析、二次供水分析，能耗分析等

九、硬件需求

硬件设备采购列表

服务器名称	参数要求	数量
服务器1	2台大数据服务器硬件要求：不低于以下配置 2英特尔至强银牌4214(2.2GHz/12-Core/16.5MB/85W)处理器 4DDR4 RDIMM内存-32GB-2933MT/s-2Rank(2G4bit)-1.2V-ECC 2固态硬盘-480GB-SATA 6Gb/s-读取密集型-PM883系列-2.5英寸(3.5英寸托架) 5通用硬盘-2400GB-SAS 12Gb/s-10K rpm-2.5英寸(3.5英寸托架) Riser配置1,3x8插槽SR430C-M 1G(LSI3108) SAS/SATA RAID卡-RAID0,1,5,6,10,50,60-12Gb/s-1GB Cache 标配板载2x1GB TB+2x10GB SFP（不含模块）网络子卡 4HUAWEI原装光模块-SFP+-10G-多模模块(850nm,0.3km,LC) 2550W 白金交流电源模块 (含中国制式墙插交流电源线) 正版服务器操作系统服务要求： Hi-Care高级服务标准＋（7×24）-3年上门技术支持、保修、巡检服务系统集成服务：上架安装调试，兼容并加入水务集团网管平台	2
服务器2	2台数据智能服务器硬件要求：不低于以下配置 2英特尔至强金牌5220R(2.2GHz/24-Core/35.75MB/150W)处理器 8DDR4 RDIMM内存-32GB-2666MT/s-2Rank(2G4bit)-1.2V-ECC 2固态硬盘-480GB-SATA 6Gb/s-读取密集型-PM883系列-2.5英寸(3.5英寸托架) 5通用硬盘-2400GB-SAS 12Gb/s-10K rpm-2.5英寸(3.5英寸托架) Riser配置2,1x16 + 1x8 (x16 slot)+3x8插槽 SR430C-M 1G(LSI3108) SAS/SATA RAID卡-RAID0,1,5,6,10,50,60-12Gb/s-1GB Cache 标配板载2x1GB TB+2x10GB SFP（不含模块）网络子卡 4HUAWEI原装光模块-SFP+-10G-多模模块(850nm,0.3km,LC) 2900W 白金交流电源模块 (含中国制式墙插交流电源线) 2U机架式导轨 2*Inspur NVIDIA Tesla显卡/T4[16GB]，支持GPU虚拟化一虚多，多虚一服务要求： Hi-Care高级服务标准＋（7×24）--3年上门技术支持、保修、巡检服务系统集成服务：上架安装调试，兼容并加入水务集团网管平台	2
服务器3	4台云服务器硬件要求：不低于以下配置 2英特尔至强金牌5220R(2.2GHz/24-Core/35.75MB/150W)处理器 16DDR4 RDIMM内存-32GB-2666MT/s-2Rank(2G4bit)-1.2V-ECC 2固态硬盘-480GB-SATA 6Gb/s-读取密集型-PM883系列-2.5英寸(3.5英寸托架) SR150-M(Avago3408) SAS/SATA RAID卡-RAID0,1,10-12Gb/s-no Cache 标配板载2x1GB TB+2x10GB SFP（不含模块）网络子卡 1以太网卡-10Gb光口(Intel 82599)-双端口-SFP+(不含光模块)-PCIe 2.0 8HUAWEI原装光模块-SFP+-10G-多模模块(850nm,0.3km,LC) 2*550W 白金交流电源模块 (含中国制式墙插交流电源线) 2U机架式导轨服务要求：正版服务器操作系统 Hi-Care高级服务标准＋（7×24）-3年上门技术支持、保修、巡检服务系统集成服务：上架安装调试，兼容并加入水务集团全栈云平台	4
服务器4	1台备用服务器硬件要求：不低于以下配置 2英特尔至强金牌5220R(2.2GHz/24-Core/35.75MB/150W)处理器 16DDR4 RDIMM内存-32GB-2666MT/s-2Rank(2G4bit)-1.2V-ECC 2固态硬盘-600GB-SATA 6Gb/s-读取密集型-PM883系列-2.5英寸(3.5英寸托架) SR150-M(Avago3408) SAS/SATA RAID卡-RAID0,1,10-12Gb/s-no Cache 标配板载2x1GB TB+2x10GB SFP（不含模块）网络子卡 1以太网卡-10Gb光口(Intel 82599)-双端口-SFP+(不含光模块)-PCIe 2.0 8HUAWEI原装光模块-SFP+-10G-多模模块(850nm,0.3km,LC) 2*550W 白金交流电源模块 (含中国制式墙插交流电源线) 2U机架式导轨正版服务器操作系统服务要求： Hi-Care高级服务标准＋（7×24）-3年上门技术支持、保修、巡检服务系统集成服务：上架安装调试，兼容并加入水务集团全栈云平台	1
智能视频边缘盒子	软件功能要求：需提供视频接入、设备管理、AI模型关联分析、监控及告警能力。其中智能安全巡检功能需满足危险区域人员闯入告警。（1）设备管理：设备接入及设备管理；（2）技能管理：加载技能配置、云端平台联动；（3）安全生产模型要求：开发电子围栏、安全帽识别、作业规范动作判断、抽烟检测四个模型；硬件功能要求：支持高清IPC接入,支持每路IPC双码流接入,实现零调试，接入带宽256Mbps; 支持视频编码：2x 4Kp30 \| 6x 1080p60 \| 14x 1080p30 (H.265 & H.264)；支持视频解码：2x 4Kp60 \| 4x 4Kp30 \| 12x 1080p60 \| 32x 1080p30 (H.265)；或2x 4Kp60 \| 4x 4Kp30 \| 12x 1080p60 \| 32x 1080p30 (H.265)；支持模型部署：电子围栏、安全帽识别、作业规范动作判断、抽烟检测四个模型网络：1个RJ45以太网接口,支持10/100/1000M自适应;支持TCP/IP,IPv4,DHCP,NTP,RTSP,P2P,SMTP, 等网络协议；电源:12V DC jack接口；	20