农村饮水安全信息化自动控制研究

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摘要：本文分析了庄浪县农村人饮信息化建设情况及存在的问题，发现了农村人饮工程信息化建设还存在很多不足和短板，针对问题提出了统筹未来人饮工程信息化工程建设，运用互联网、信息化手段对传统水务建设、管理和服务模式进行重构，确保农村人饮工程能够长期、持久地发挥效益，为庄浪县实现乡村振兴战略提供有力的饮水安全保障。

关键词：农村饮水安全；信息自动化；问题；规划

１发展现状

截至目前，庄浪县农村饮水安全工程项目实现了供水全面覆盖，共解决了全县18个乡（镇）293个村9.2万户39万人农村饮水安全问题，全面实现了农村生活用水自来水化。根据现场调研情况，目前庄浪县6个水厂的自动化和信息化建设已经完善，主要实现了液位监测、流量监测、浊度监测、压力监测和工业电视系统监控等。另外，部分泵站已实现自动化控制，但未实现泵站的远程控制。

２存在的问题

2.1供水用水自动化水平偏低，自动化监控手段薄弱

虽然庄浪县基本形成了以“四库、六厂、十大工程”为主体构架的城乡供水格局，城乡供水实现了全覆盖，供水体系基本形成，“十三五”期间农村供水工作取得阶段性胜利，但目前缺乏有效监控计量的自动化设施，尚不能满足水量精确计量的要求；缺乏管网运行状态参数的实时监控，发生管网破损、漏水等事件时，难以真实科学地反映出管网的实际状态；用水户缺乏自动化水表，人工抄表工作量大。

2.2已建信息系统较少，难以支撑农村人饮工程的运行管理工作

目前庄浪县水务局运用的信息系统仅有水利部或甘肃省水利厅下发的垂管系统，主要以信息填报为主。对于农村人饮工程的工程管理、水费收缴、物资管理等均无相应的信息化管理系统，信息化应用程度低，严重影响了工作效率和供水服务水平[1]。

2.3农村人饮服务纸质化为主，缺乏智慧化服务手段

目前抄表业务主要依靠人工完成，再由人工录入缴费系统，耗费员工大量时间和精力。人民群众缴纳水费主要在业务网点现场进行缴费，不能在手机端等进行水费查看和缴费。当农村人饮工程发生停水、检修等情况时，仅通过纸质通知形式发布信息，难以及时通知用水群众，导致用水群众准备不足，引发相关问题。2.4尚未建立健全农村人饮信息化管理体制机制庄浪县水务局工作人员在日常的水利工作开展过程中偏重于工程设施建设和管理，习惯于纸质工作流程和纸质表格等形式的管理模式，而忽略信息化对于日常管理工作的重要性，基层人员的信息化素养亟待提高[2]。亟须通过信息化手段构建农村人饮管理体系，提高管理效率，提高服务水平。

３建设动态感知体系，补齐供水监管短板

按照“智慧甘肃”发展总体战略部署和甘肃省水利信息化发展“十四五”规划的要求，针对庄浪县农村人饮工程现状及存在的问题，在开展供水基础设施建设的基础上，通过引入新技术、新设备、新方法，建设面向水源地、水厂、泵站、供水管网、用水户等对象的全方位自动化监控体系，充分利用甘肃政务云和已开发的信息系统等，运用信息化思维、社会化服务，推动人饮供水工程建设、管理和服务转型，达到减员、节本、增效的效果。促进水务资源信息共享，增加公众服务透明度，夯实农村人饮信息化基础，支撑庄浪县农村人饮工程跨越式发展。

3.1水源地监控（水库）

水源地自动化监控规划将着重围绕现有的4个水库，充分结合水利工程、信息技术、控制技术、计算机及自动化专业等领域的基础知识和应用，对现有水库进行信息化建设补充完善，建设覆盖4个水库的专用网络，实现水利信息数据专网，建设4个水库的水质在线监测系统，实现对水库水质的统一监控，完善视频监控系统盲点，实现对水库的全面可视监控，改造水库的闸门控制系统，实现闸门的远程自动化控制，补充大坝安全监测系统，以提高大坝工程安全监测的时效性、可靠性和自动化水平，基本达到“无人值班、少人值守”的管理水平。

3.2水厂自动化

根据实际情况，庄浪县6处水厂的自动化和信息化建设已经完善，规划直接利用水厂的信息化成果，打通水厂与水务局的数据传输链路，将各水厂日常工作状态实时上传到水务局调度中心，实现对6处水厂日常工作状态的监控。

3.3泵站自动化

泵站系统主要实现将水厂清水池的水提升至山顶高位水池、山腰高位水池的作用。目前泵站系统的自动化程度较低，本次规划按照分布式和开放式的网络系统要求、实时性和准确性的感知采集要求进行规划，对10个人饮工程分区的6个水厂、16个泵站及其高位水池和上水压力管道进行自动化监控建设，主要包括以下几方面：一是构建水厂清水池实时监控系统，实现水厂清水池水质、进水量、水位、视频等内容的实时监测。二是构建上水压力管道监测系统，实时监测管道压力和流量。三是通过构建高位水池监控网络系统，建设山顶高位水池、山腰高位水池实时监控系统，实现对水位、出水流量、视频的实时监控。四是构建控制专网，建设泵站远程控制系统，实现对泵站的远程自动化控制，达到站级计算机监控系统功能需求，结合水利局调度中心的自动化监控系统，完成泵站系统自动化监控建设，最终达到遥测、遥控、遥视的水平，满足“无人值班、少人值守”运行方式的要求。

3.4蓄水池监控

蓄水池主要满足农村人饮用水储存需求，目前蓄水池暂无相关自动化监控设备，本次规划通过构建蓄水池的无线传输网络、建设前端感知采集设备，实现对蓄水池水位流量的实时监控，便于管理人员实时掌握蓄水池情况，实现水量调度和调节。蓄水池监控系统的监控对象包含进出水管道、蓄水池液面等，主要为建设进水管道压力计、流量计以及管道电动阀门，实现对进水管道的实时监测和电动控制；建设出水管道流量计和管道电动阀门，实现对出水管道的实时监测和电动控制；配套水位计，实现对蓄水池液位的实时监测，另外通过建设视频监控，实现对蓄水池现场情况的实时监控；构建无线采集传输网络，实现蓄水池现场感知采集设备数据的统一传输。

3.5管网自动化

管网自动化能够实时掌握管网运行情况，当出现水管破裂、用水户停水、设备检修、管网整改等问题时能够通过判断全局的供水情况进行控制和调整，保证农村人饮工程的正常运转。管网自动化监控系统的监控对象主要包含2类：一是干管与支管分水处，一般分水处均设有1个分水井，安装有三通阀门，实现分水。二是入社（村）前管道，供水管道入社（村）前均通过三通阀门实现分水。本次规划对以上2类分水处管道进行自动化改造，建设内容包含以下几方面：一是干管，通过管道压力计实现干管压力的实时监测。二是分支管道，通过在2个分支管道建设电动阀门、流量计，实现对分支管道的自动控制和流量监测。三是现场网络设备，通过构建无线采集传输网络，实现管道现场感知，采集设备数据的统一传输。通过以上设施的建设，对“千吨万人”供水工程实施水量、水质、水压等关键参数在线监测和主要供水设施设备实时监控的自动化监控系统建设，实时掌握管网运行情况，当出现水管破裂、用水户停水、设备检修、管网整改等问题时能够通过判断全局的供水情况进行控制和调整，保证农村人饮工程的正常运转。

3.6入户智能终端

用水户是农村人饮工程的终端，目前用户用水计量、水费收取主要通过人工抄表等方式实现，自动化程度较低。本次规划将10大人饮工程的9.2万多户用水户的水表更换为智能水表，实现用水量的自动计量、实时监测，管理人员可通过管理平台实现用水数据的统计分析，作为水费计收和水量控制的依据。

４建设基础设施体系，构建信息化环境

建成调度中心，为人饮工程监控管理、指挥调度、领导决策提供物理及空间平台，按功能区域划分为调度中心大厅和值班室。调度中心主要设备包括LED小间距20平大屏、高清大屏电视、拼接控制器、PAD/手机无线投屏、中控、控制键盘、4K高清视频摄像头及各种音视频、电器、灯光设备的遥控器和墙面开关等。值班室主要设备有高清电视（40寸4K）、便携电脑及可连接多个计算机网络（管理信息网、业务专网、互联网等）的控制电脑、专线电话等。制作电子沙盘和物理沙盘，电子沙盘硬件系统通常由大屏幕液晶显示器、多点触摸屏、图形工作站和可移动平台组成，为整个系统提供硬件支撑环境及人机交互手段；物理沙盘结合LED联动显示重点工程指标，可直观展示庄浪县农村人饮工程的全貌，让参观者快速了解工程概况。管理终端配备管理终端和移动终端，包括IPAD、计算机（台式机、笔记本）等各20套。

５建设人饮应用体系，促进供水管理升级

5.1构建供水工程自动化监控系统

构建供水自动化运行系统，具备自动化监控数据整编、报警预警、远程控制、监测数据管理、设备管理等能力。主要内容包括以下几方面：一是自动化监控设备接入，包括自动化监控底层框架、协议解析及编译、监测设备参数设置、原始监测数据写入、日志管理、性能监视，实现设备到信息化接入过程。二是自动化监测数据整编模型，采集水质、水位、流量、压力数据，建立数据处理逻辑剔除运行正常时的单个或极少量异常值，进行数据整编。三是报警预警，修改硬件初始值，建立设备报警预警逻辑，实现供水自动化运行过程中数据监测异常预警报警功能，并推送和记录。四是远程控制，供水自动化运行过程中，根据预警报警信息，参考阀门、泵站、电机运行状态进行远程联动控制操作。五是监测数据管理，将整编好的历史数据、实时数据进行处理，统计分析成报表、趋势图，并实现查询功能和其他系统调用。六是视频监控，接入视频监控设备，实现查询播放功能，并实现远程控制摄像头功能以及记录闯入报警，实现查询、检索、统计功能。

5.2构建工程运维管理系统

构建工程运维管理系统，对工程运行维护阶段的巡检管理、维修管理、养护管理、运维考核进行管理。巡检管理通过制定巡检值班计划、巡检任务派发、任务执行跟踪、巡检反馈信息等方式管理；工程维修管理通过制定维修方案、维修申请、维修执行、维修报告等方式管理；养护管理通过养护方案制定、养护派发、养护执行、养护报告等方式管理；运维考核通过制定运维考核准则、考核评分等方式管理。

5.3构建水费计收管理系统

构建水费计收系统，水费计收系统具备用户管理、水价管理、水费管理、收费管理和统计分析等能力。用户管理主要包括用户基本信息、用户用水信息、用户缴费状态；水价管理按照庄浪县物价局相关规定，实现对水费的定价管理；水费管理实现用水户。

参考文献

[1]沈春山，王柏淳，黎灿堃.对贵州山区城乡供水巩固提升工程设计的总结[J].工程建设与设计，2018（19）：95-97.

[2]吕国斌.陇西县引洮一期供水工程项目管理分析[J].农业科技与信息，2020（16）：102-103.

[3]张文科.基于“互联网+”的城乡供水一体化建管服模式改革探讨—以彭阳县智慧人饮工程为例[J].水利水电快报，2020（10）：80-83.

作者：岳乾永 单位：甘肃省庄浪县水务局