農村飲水安全信息化自動控制研究

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摘要：本文分析了莊浪縣農村人飲信息化建設情況及存在的問題，發(fā)現了農村人飲工程信息化建設還存在很多不足和短板，針對問題提出了統籌未來人飲工程信息化工程建設，運用互聯網、信息化手段對傳統水務建設、管理和服務模式進行重構，確保農村人飲工程能夠長期、持久地發(fā)揮效益，為莊浪縣實現鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供有力的飲水安全保障。

關鍵詞：農村飲水安全；信息自動化；問題；規(guī)劃

１發(fā)展現狀

截至目前，莊浪縣農村飲水安全工程項目實現了供水全面覆蓋，共解決了全縣18個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）293個村9.2萬戶39萬人農村飲水安全問題，全面實現了農村生活用水自來水化。根據現場調研情況，目前莊浪縣6個水廠的自動化和信息化建設已經完善，主要實現了液位監(jiān)測、流量監(jiān)測、濁度監(jiān)測、壓力監(jiān)測和工業(yè)電視系統監(jiān)控等。另外，部分泵站已實現自動化控制，但未實現泵站的遠程控制。

２存在的問題

2.1供水用水自動化水平偏低，自動化監(jiān)控手段薄弱

雖然莊浪縣基本形成了以“四庫、六廠、十大工程”為主體構架的城鄉(xiāng)供水格局，城鄉(xiāng)供水實現了全覆蓋，供水體系基本形成，“十三五”期間農村供水工作取得階段性勝利，但目前缺乏有效監(jiān)控計量的自動化設施，尚不能滿足水量精確計量的要求；缺乏管網運行狀態(tài)參數的實時監(jiān)控，發(fā)生管網破損、漏水等事件時，難以真實科學地反映出管網的實際狀態(tài)；用水戶缺乏自動化水表，人工抄表工作量大。

2.2已建信息系統較少，難以支撐農村人飲工程的運行管理工作

目前莊浪縣水務局運用的信息系統僅有水利部或甘肅省水利廳下發(fā)的垂管系統，主要以信息填報為主。對于農村人飲工程的工程管理、水費收繳、物資管理等均無相應的信息化管理系統，信息化應用程度低，嚴重影響了工作效率和供水服務水平[1]。

2.3農村人飲服務紙質化為主，缺乏智慧化服務手段

目前抄表業(yè)務主要依靠人工完成，再由人工錄入繳費系統，耗費員工大量時間和精力。人民群眾繳納水費主要在業(yè)務網點現場進行繳費，不能在手機端等進行水費查看和繳費。當農村人飲工程發(fā)生停水、檢修等情況時，僅通過紙質通知形式發(fā)布信息，難以及時通知用水群眾，導致用水群眾準備不足，引發(fā)相關問題。2.4尚未建立健全農村人飲信息化管理體制機制莊浪縣水務局工作人員在日常的水利工作開展過程中偏重于工程設施建設和管理，習慣于紙質工作流程和紙質表格等形式的管理模式，而忽略信息化對于日常管理工作的重要性，基層人員的信息化素養(yǎng)亟待提高[2]。亟須通過信息化手段構建農村人飲管理體系，提高管理效率，提高服務水平。

３建設動態(tài)感知體系，補齊供水監(jiān)管短板

按照“智慧甘肅”發(fā)展總體戰(zhàn)略部署和甘肅省水利信息化發(fā)展“十四五”規(guī)劃的要求，針對莊浪縣農村人飲工程現狀及存在的問題，在開展供水基礎設施建設的基礎上，通過引入新技術、新設備、新方法，建設面向水源地、水廠、泵站、供水管網、用水戶等對象的全方位自動化監(jiān)控體系，充分利用甘肅政務云和已開發(fā)的信息系統等，運用信息化思維、社會化服務，推動人飲供水工程建設、管理和服務轉型，達到減員、節(jié)本、增效的效果。促進水務資源信息共享，增加公眾服務透明度，夯實農村人飲信息化基礎，支撐莊浪縣農村人飲工程跨越式發(fā)展。

3.1水源地監(jiān)控（水庫）

水源地自動化監(jiān)控規(guī)劃將著重圍繞現有的4個水庫，充分結合水利工程、信息技術、控制技術、計算機及自動化專業(yè)等領域的基礎知識和應用，對現有水庫進行信息化建設補充完善，建設覆蓋4個水庫的專用網絡，實現水利信息數據專網，建設4個水庫的水質在線監(jiān)測系統，實現對水庫水質的統一監(jiān)控，完善視頻監(jiān)控系統盲點，實現對水庫的全面可視監(jiān)控，改造水庫的閘門控制系統，實現閘門的遠程自動化控制，補充大壩安全監(jiān)測系統，以提高大壩工程安全監(jiān)測的時效性、可靠性和自動化水平，基本達到“無人值班、少人值守”的管理水平。

3.2水廠自動化

根據實際情況，莊浪縣6處水廠的自動化和信息化建設已經完善，規(guī)劃直接利用水廠的信息化成果，打通水廠與水務局的數據傳輸鏈路，將各水廠日常工作狀態(tài)實時上傳到水務局調度中心，實現對6處水廠日常工作狀態(tài)的監(jiān)控。

3.3泵站自動化

泵站系統主要實現將水廠清水池的水提升至山頂高位水池、山腰高位水池的作用。目前泵站系統的自動化程度較低，本次規(guī)劃按照分布式和開放式的網絡系統要求、實時性和準確性的感知采集要求進行規(guī)劃，對10個人飲工程分區(qū)的6個水廠、16個泵站及其高位水池和上水壓力管道進行自動化監(jiān)控建設，主要包括以下幾方面：一是構建水廠清水池實時監(jiān)控系統，實現水廠清水池水質、進水量、水位、視頻等內容的實時監(jiān)測。二是構建上水壓力管道監(jiān)測系統，實時監(jiān)測管道壓力和流量。三是通過構建高位水池監(jiān)控網絡系統，建設山頂高位水池、山腰高位水池實時監(jiān)控系統，實現對水位、出水流量、視頻的實時監(jiān)控。四是構建控制專網，建設泵站遠程控制系統，實現對泵站的遠程自動化控制，達到站級計算機監(jiān)控系統功能需求，結合水利局調度中心的自動化監(jiān)控系統，完成泵站系統自動化監(jiān)控建設，最終達到遙測、遙控、遙視的水平，滿足“無人值班、少人值守”運行方式的要求。

3.4蓄水池監(jiān)控

蓄水池主要滿足農村人飲用水儲存需求，目前蓄水池暫無相關自動化監(jiān)控設備，本次規(guī)劃通過構建蓄水池的無線傳輸網絡、建設前端感知采集設備，實現對蓄水池水位流量的實時監(jiān)控，便于管理人員實時掌握蓄水池情況，實現水量調度和調節(jié)。蓄水池監(jiān)控系統的監(jiān)控對象包含進出水管道、蓄水池液面等，主要為建設進水管道壓力計、流量計以及管道電動閥門，實現對進水管道的實時監(jiān)測和電動控制；建設出水管道流量計和管道電動閥門，實現對出水管道的實時監(jiān)測和電動控制；配套水位計，實現對蓄水池液位的實時監(jiān)測，另外通過建設視頻監(jiān)控，實現對蓄水池現場情況的實時監(jiān)控；構建無線采集傳輸網絡，實現蓄水池現場感知采集設備數據的統一傳輸。

3.5管網自動化

管網自動化能夠實時掌握管網運行情況，當出現水管破裂、用水戶停水、設備檢修、管網整改等問題時能夠通過判斷全局的供水情況進行控制和調整，保證農村人飲工程的正常運轉。管網自動化監(jiān)控系統的監(jiān)控對象主要包含2類：一是干管與支管分水處，一般分水處均設有1個分水井，安裝有三通閥門，實現分水。二是入社（村）前管道，供水管道入社（村）前均通過三通閥門實現分水。本次規(guī)劃對以上2類分水處管道進行自動化改造，建設內容包含以下幾方面：一是干管，通過管道壓力計實現干管壓力的實時監(jiān)測。二是分支管道，通過在2個分支管道建設電動閥門、流量計，實現對分支管道的自動控制和流量監(jiān)測。三是現場網絡設備，通過構建無線采集傳輸網絡，實現管道現場感知，采集設備數據的統一傳輸。通過以上設施的建設，對“千噸萬人”供水工程實施水量、水質、水壓等關鍵參數在線監(jiān)測和主要供水設施設備實時監(jiān)控的自動化監(jiān)控系統建設，實時掌握管網運行情況，當出現水管破裂、用水戶停水、設備檢修、管網整改等問題時能夠通過判斷全局的供水情況進行控制和調整，保證農村人飲工程的正常運轉。

3.6入戶智能終端

用水戶是農村人飲工程的終端，目前用戶用水計量、水費收取主要通過人工抄表等方式實現，自動化程度較低。本次規(guī)劃將10大人飲工程的9.2萬多戶用水戶的水表更換為智能水表，實現用水量的自動計量、實時監(jiān)測，管理人員可通過管理平臺實現用水數據的統計分析，作為水費計收和水量控制的依據。

４建設基礎設施體系，構建信息化環(huán)境

建成調度中心，為人飲工程監(jiān)控管理、指揮調度、領導決策提供物理及空間平臺，按功能區(qū)域劃分為調度中心大廳和值班室。調度中心主要設備包括LED小間距20平大屏、高清大屏電視、拼接控制器、PAD/手機無線投屏、中控、控制鍵盤、4K高清視頻攝像頭及各種音視頻、電器、燈光設備的遙控器和墻面開關等。值班室主要設備有高清電視（40寸4K）、便攜電腦及可連接多個計算機網絡（管理信息網、業(yè)務專網、互聯網等）的控制電腦、專線電話等。制作電子沙盤和物理沙盤，電子沙盤硬件系統通常由大屏幕液晶顯示器、多點觸摸屏、圖形工作站和可移動平臺組成，為整個系統提供硬件支撐環(huán)境及人機交互手段；物理沙盤結合LED聯動顯示重點工程指標，可直觀展示莊浪縣農村人飲工程的全貌，讓參觀者快速了解工程概況。管理終端配備管理終端和移動終端，包括IPAD、計算機（臺式機、筆記本）等各20套。

５建設人飲應用體系，促進供水管理升級

5.1構建供水工程自動化監(jiān)控系統

構建供水自動化運行系統，具備自動化監(jiān)控數據整編、報警預警、遠程控制、監(jiān)測數據管理、設備管理等能力。主要內容包括以下幾方面：一是自動化監(jiān)控設備接入，包括自動化監(jiān)控底層框架、協議解析及編譯、監(jiān)測設備參數設置、原始監(jiān)測數據寫入、日志管理、性能監(jiān)視，實現設備到信息化接入過程。二是自動化監(jiān)測數據整編模型，采集水質、水位、流量、壓力數據，建立數據處理邏輯剔除運行正常時的單個或極少量異常值，進行數據整編。三是報警預警，修改硬件初始值，建立設備報警預警邏輯，實現供水自動化運行過程中數據監(jiān)測異常預警報警功能，并推送和記錄。四是遠程控制，供水自動化運行過程中，根據預警報警信息，參考閥門、泵站、電機運行狀態(tài)進行遠程聯動控制操作。五是監(jiān)測數據管理，將整編好的歷史數據、實時數據進行處理，統計分析成報表、趨勢圖，并實現查詢功能和其他系統調用。六是視頻監(jiān)控，接入視頻監(jiān)控設備，實現查詢播放功能，并實現遠程控制攝像頭功能以及記錄闖入報警，實現查詢、檢索、統計功能。

5.2構建工程運維管理系統

構建工程運維管理系統，對工程運行維護階段的巡檢管理、維修管理、養(yǎng)護管理、運維考核進行管理。巡檢管理通過制定巡檢值班計劃、巡檢任務派發(fā)、任務執(zhí)行跟蹤、巡檢反饋信息等方式管理；工程維修管理通過制定維修方案、維修申請、維修執(zhí)行、維修報告等方式管理；養(yǎng)護管理通過養(yǎng)護方案制定、養(yǎng)護派發(fā)、養(yǎng)護執(zhí)行、養(yǎng)護報告等方式管理；運維考核通過制定運維考核準則、考核評分等方式管理。

5.3構建水費計收管理系統

構建水費計收系統，水費計收系統具備用戶管理、水價管理、水費管理、收費管理和統計分析等能力。用戶管理主要包括用戶基本信息、用戶用水信息、用戶繳費狀態(tài)；水價管理按照莊浪縣物價局相關規(guī)定，實現對水費的定價管理；水費管理實現用水戶。

參考文獻

[1]沈春山，王柏淳，黎燦堃.對貴州山區(qū)城鄉(xiāng)供水鞏固提升工程設計的總結[J].工程建設與設計，2018（19）：95-97.

[2]呂國斌.隴西縣引洮一期供水工程項目管理分析[J].農業(yè)科技與信息，2020（16）：102-103.

[3]張文科.基于“互聯網+”的城鄉(xiāng)供水一體化建管服模式改革探討—以彭陽縣智慧人飲工程為例[J].水利水電快報，2020（10）：80-83.

作者：岳乾永 單位：甘肅省莊浪縣水務局