關(guān)于莊浪縣農(nóng)村飲水安全信息化自動控制的思考

岳乾永

（甘肅省莊浪縣水務(wù)局，甘肅 莊浪 744699）

1 發(fā)展現(xiàn)狀

截至目前，莊浪縣農(nóng)村飲水安全工程項目實現(xiàn)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(nóng)村飲水安全問題，全面實現(xiàn)了農(nóng)村生活用水自來水化。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，目前莊浪縣6 個水廠的自動化和信息化建設(shè)已經(jīng)完善，主要實現(xiàn)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(tǒng)監(jiān)控等。另外，部分泵站已實現(xiàn)自動化控制，但未實現(xiàn)泵站的遠(yuǎn)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(gòu)架的城鄉(xiāng)供水格局，城鄉(xiāng)供水實現(xiàn)了全覆蓋，供水體系基本形成，“十三五”期間農(nóng)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(shè)施，尚不能滿足水量精確計量的要求；缺乏管網(wǎng)運行狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)控，發(fā)生管網(wǎng)破損、漏水等事件時，難以真實科學(xué)地反映出管網(wǎng)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(tǒng)較少，難以支撐農(nóng)村人飲工程的運行管理工作

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

2.3 農(nóng)村人飲服務(wù)紙質(zhì)化為主，缺乏智慧化服務(wù)手段

目前抄表業(yè)務(wù)主要依靠人工完成，再由人工錄入繳費系統(tǒng)，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(wù)網(wǎng)點現(xiàn)場進(jìn)行繳費，不能在手機端等進(jìn)行水費查看和繳費。當(dāng)農(nóng)村人飲工程發(fā)生停水、檢修等情況時，僅通過紙質(zhì)通知形式發(fā)布信息，難以及時通知用水群眾，導(dǎo)致用水群眾準(zhǔn)備不足，引發(fā)相關(guān)問題。

2.4 尚未建立健全農(nóng)村人飲信息化管理體制機制

莊浪縣水務(wù)局工作人員在日常的水利工作開展過程中偏重于工程設(shè)施建設(shè)和管理，習(xí)慣于紙質(zhì)工作流程和紙質(zhì)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(gòu)建農(nóng)村人飲管理體系，提高管理效率，提高服務(wù)水平。

3 建設(shè)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(nóng)村人飲工程現(xiàn)狀及存在的問題，在開展供水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過引入新技術(shù)、新設(shè)備、新方法，建設(shè)面向水源地、水廠、泵站、供水管網(wǎng)、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(wù)云和已開發(fā)的信息系統(tǒng)等，運用信息化思維、社會化服務(wù)，推動人飲供水工程建設(shè)、管理和服務(wù)轉(zhuǎn)型，達(dá)到減員、節(jié)本、增效的效果。促進(jìn)水務(wù)資源信息共享，增加公眾服務(wù)透明度，夯實農(nóng)村人飲信息化基礎(chǔ)，支撐莊浪縣農(nóng)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(xiàn)有的4 個水庫，充分結(jié)合水利工程、信息技術(shù)、控制技術(shù)、計算機及自動化專業(yè)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用，對現(xiàn)有水庫進(jìn)行信息化建設(shè)補充完善，建設(shè)覆蓋4 個水庫的專用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)水利信息數(shù)據(jù)專網(wǎng)，建設(shè)4 個水庫的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對水庫水質(zhì)的統(tǒng)一監(jiān)控，完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)盲點，實現(xiàn)對水庫的全面可視監(jiān)控，改造水庫的閘門控制系統(tǒng)，實現(xiàn)閘門的遠(yuǎn)程自動化控制，補充大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，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(dá)到“無人值班、少人值守”的管理水平。

3.2 水廠自動化

根據(jù)實際情況，莊浪縣6 處水廠的自動化和信息化建設(shè)已經(jīng)完善，規(guī)劃直接利用水廠的信息化成果，打通水廠與水務(wù)局的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，將各水廠日常工作狀態(tài)實時上傳到水務(wù)局調(diào)度中心，實現(xiàn)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(tǒng)主要實現(xiàn)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(tǒng)的自動化程度較低，本次規(guī)劃按照分布式和開放式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求、實時性和準(zhǔn)確性的感知采集要求進(jìn)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(jìn)行自動化監(jiān)控建設(shè)，主要包括以下幾方面：一是構(gòu)建水廠清水池實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)水廠清水池水質(zhì)、進(jìn)水量、水位、視頻等內(nèi)容的實時監(jiān)測。二是構(gòu)建上水壓力管道監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測管道壓力和流量。三是通過構(gòu)建高位水池監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建設(shè)山頂高位水池、山腰高位水池實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對水位、出水流量、視頻的實時監(jiān)控。四是構(gòu)建控制專網(wǎng)，建設(shè)泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對泵站的遠(yuǎn)程自動化控制，達(dá)到站級計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能需求，結(jié)合水利局調(diào)度中心的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，完成泵站系統(tǒng)自動化監(jiān)控建設(shè)，最終達(dá)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(nóng)村人飲用水儲存需求，目前蓄水池暫無相關(guān)自動化監(jiān)控設(shè)備，本次規(guī)劃通過構(gòu)建蓄水池的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)前端感知采集設(shè)備，實現(xiàn)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(xiàn)水量調(diào)度和調(diào)節(jié)。蓄水池監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象包含進(jìn)出水管道、蓄水池液面等，主要為建設(shè)進(jìn)水管道壓力計、流量計以及管道電動閥門，實現(xiàn)對進(jìn)水管道的實時監(jiān)測和電動控制；建設(shè)出水管道流量計和管道電動閥門，實現(xiàn)對出水管道的實時監(jiān)測和電動控制；配套水位計，實現(xiàn)對蓄水池液位的實時監(jiān)測，另外通過建設(shè)視頻監(jiān)控，實現(xiàn)對蓄水池現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控；構(gòu)建無線采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)蓄水池現(xiàn)場感知采集設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸。

3.5 管網(wǎng)自動化

管網(wǎng)自動化能夠?qū)崟r掌握管網(wǎng)運行情況，當(dāng)出現(xiàn)水管破裂、用水戶停水、設(shè)備檢修、管網(wǎng)整改等問題時能夠通過判斷全局的供水情況進(jìn)行控制和調(diào)整，保證農(nóng)村人飲工程的正常運轉(zhuǎn)。管網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)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(shè)有1 個分水井，安裝有三通閥門，實現(xiàn)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(xiàn)分水。本次規(guī)劃對以上2 類分水處管道進(jìn)行自動化改造，建設(shè)內(nèi)容包含以下幾方面：一是干管，通過管道壓力計實現(xiàn)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(shè)電動閥門、流量計，實現(xiàn)對分支管道的自動控制和流量監(jiān)測。三是現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過構(gòu)建無線采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)管道現(xiàn)場感知，采集設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸。通過以上設(shè)施的建設(shè)，對“千噸萬人”供水工程實施水量、水質(zhì)、水壓等關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測和主要供水設(shè)施設(shè)備實時監(jiān)控的自動化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，實時掌握管網(wǎng)運行情況，當(dāng)出現(xiàn)水管破裂、用水戶停水、設(shè)備檢修、管網(wǎng)整改等問題時能夠通過判斷全局的供水情況進(jìn)行控制和調(diào)整，保證農(nóng)村人飲工程的正常運轉(zhuǎn)。

3.6 入戶智能終端

用水戶是農(nóng)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(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)用水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，作為水費計收和水量控制的依據(jù)。

4 建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施體系，構(gòu)建信息化環(huán)境

建成調(diào)度中心，為人飲工程監(jiān)控管理、指揮調(diào)度、領(lǐng)導(dǎo)決策提供物理及空間平臺，按功能區(qū)域劃分為調(diào)度中心大廳和值班室。調(diào)度中心主要設(shè)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(shè)備的遙控器和墻面開關(guān)等。值班室主要設(shè)備有高清電視（40 寸4K）、便攜電腦及可連接多個計算機網(wǎng)絡(luò)（管理信息網(wǎng)、業(yè)務(wù)專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)提供硬件支撐環(huán)境及人機交互手段；物理沙盤結(jié)合LED 聯(lián)動顯示重點工程指標(biāo)，可直觀展示莊浪縣農(nóng)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(shè)人飲應(yīng)用體系，促進(jìn)供水管理升級

5.1 構(gòu)建供水工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)

構(gòu)建供水自動化運行系統(tǒng)，具備自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)整編、報警預(yù)警、遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理等能力。主要內(nèi)容包括以下幾方面：一是自動化監(jiān)控設(shè)備接入，包括自動化監(jiān)控底層框架、協(xié)議解析及編譯、監(jiān)測設(shè)備參數(shù)設(shè)置、原始監(jiān)測數(shù)據(jù)寫入、日志管理、性能監(jiān)視，實現(xiàn)設(shè)備到信息化接入過程。二是自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)整編模型，采集水質(zhì)、水位、流量、壓力數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)處理邏輯剔除運行正常時的單個或極少量異常值，進(jìn)行數(shù)據(jù)整編。三是報警預(yù)警，修改硬件初始值，建立設(shè)備報警預(yù)警邏輯，實現(xiàn)供水自動化運行過程中數(shù)據(jù)監(jiān)測異常預(yù)警報警功能，并推送和記錄。四是遠(yuǎn)程控制，供水自動化運行過程中，根據(jù)預(yù)警報警信息，參考閥門、泵站、電機運行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)動控制操作。五是監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，將整編好的歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，統(tǒng)計分析成報表、趨勢圖，并實現(xiàn)查詢功能和其他系統(tǒng)調(diào)用。六是視頻監(jiān)控，接入視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)查詢播放功能，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制攝像頭功能以及記錄闖入報警，實現(xiàn)查詢、檢索、統(tǒng)計功能。

5.2 構(gòu)建工程運維管理系統(tǒng)

構(gòu)建工程運維管理系統(tǒng)，對工程運行維護(hù)階段的巡檢管理、維修管理、養(yǎng)護(hù)管理、運維考核進(jìn)行管理。巡檢管理通過制定巡檢值班計劃、巡檢任務(wù)派發(fā)、任務(wù)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(hù)管理通過養(yǎng)護(hù)方案制定、養(yǎng)護(hù)派發(fā)、養(yǎng)護(hù)執(zhí)行、養(yǎng)護(hù)報告等方式管理；運維考核通過制定運維考核準(zhǔn)則、考核評分等方式管理。

5.3 構(gòu)建水費計收管理系統(tǒng)

構(gòu)建水費計收系統(tǒng)，水費計收系統(tǒng)具備用戶管理、水價管理、水費管理、收費管理和統(tǒng)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(guān)規(guī)定，實現(xiàn)對水費的定價管理；水費管理實現(xiàn)用水戶用水量和用水費用的計算和管理；收費管理主要對用水戶的繳費情況進(jìn)行記錄，實現(xiàn)用水戶的網(wǎng)上支付業(yè)務(wù)，提供微信、支付寶等方式繳費，方便快捷，提高了信息化管理水平。

5.4 構(gòu)建水權(quán)交易系統(tǒng)

實現(xiàn)用水戶之間的協(xié)商買賣、交易撮合、發(fā)布水權(quán)供求、交易信息、審核等功能。水權(quán)出售/購買方向水行政主管部門提交出售/ 購買申請，并由其進(jìn)行審核是否通過，審核通過后則提交水權(quán)交易中心進(jìn)一步審核，通過后方可成交并簽訂水權(quán)交易協(xié)議書，最后進(jìn)行清算、登記、交割、公布和調(diào)配交易水量。

6 成效

6.1 打造“互聯(lián)網(wǎng)+ 人飲”莊浪新模式，樹立城鄉(xiāng)供水管理示范典型

針對莊浪縣農(nóng)村人飲工程供水現(xiàn)狀和存在的問題，借鑒彭陽人飲成功經(jīng)驗，采用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS 技術(shù)以及智能設(shè)備終端，運用信息化思維、社會化服務(wù)推動人飲供水工程建設(shè)、管理和服務(wù)轉(zhuǎn)型，達(dá)到減員、節(jié)本、增效的效果，探索人飲工程建管服新經(jīng)驗[3]，在甘肅省率先打造城鄉(xiāng)供水智能化管理示范縣。莊浪縣人飲示范工程建好后，將打造“互聯(lián)網(wǎng)+人飲”新模式，并將應(yīng)用成果向其他市縣推廣，起到良好的示范引領(lǐng)作用

6.2 通過供水精準(zhǔn)計量計費，落實最嚴(yán)格水資源管理制度，提高水資源利用效率

通過農(nóng)村人飲信息化工程建設(shè)，實現(xiàn)從水源地到入戶的全程自動化監(jiān)測、計量和控制，使取水、供水、用水全過程實現(xiàn)精準(zhǔn)計量計費，有利于莊浪縣全縣的計劃用水定額管理、節(jié)約用水考核和水資源合理優(yōu)化配置，有效保護(hù)和合理利用水資源，遏制用水浪費，減少供水損失，節(jié)約用水12%。

6.3 通過信息化手段實現(xiàn)“無人值守、少人值班”，提高供水管理工作效率和運行水平，節(jié)約管理人力成本

針對水源地、管網(wǎng)、蓄水池、入戶等建設(shè)自動化監(jiān)測遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視和自動化控制，大大減少現(xiàn)場運行管理人員，實現(xiàn)“無人值守、少人值班”，每年在運行維護(hù)人力成本上可以節(jié)省日常運維人員20～30 名，節(jié)約管理人力成本可達(dá)100 萬～150 萬元。另外，通過業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化、移動應(yīng)用的引入，建立起高效能、低成本管理和運維模式，實現(xiàn)管理和運行維護(hù)工作在線率100%，減少線下文件檔案等辦公經(jīng)費，節(jié)省辦公成本。