酒泉市農(nóng)村飲水計(jì)量智能系統(tǒng)建設(shè)研究

李廷祿，王春艷，劉文鋒

(1.酒泉市水利科學(xué)研究院，甘肅 酒泉 735000；2.酒泉市水利科學(xué)研究院，甘肅 酒泉 735000；3.力創(chuàng)科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展智能化較為滯后，飲水計(jì)量、收費(fèi)智能化系統(tǒng)建設(shè)較為落后[1-2]。“十一五”期間建設(shè)農(nóng)村飲水工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，隨時(shí)間推移飲水管網(wǎng)老化嚴(yán)重，導(dǎo)致農(nóng)村飲水管網(wǎng)漏水較多，造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)[3-4]。農(nóng)村飲水問題關(guān)乎人民群眾的生命安全[5-6]。農(nóng)村人口分布廣泛，作息時(shí)間不定，上門收費(fèi)費(fèi)時(shí)費(fèi)力[7]。上述問題使得鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和國家規(guī)劃存在較大差異[8]。為了改善上述現(xiàn)象，為農(nóng)村飲水安全提供保障，有較多的地區(qū)建設(shè)農(nóng)村飲水計(jì)量智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、智能、快捷收集農(nóng)村飲水各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將水費(fèi)收取透明化、便捷化，有效控制了水資源浪費(fèi)，取得了良好的效果[9]。

1 酒泉市農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村飲水安全工程現(xiàn)狀

截止2019年底，酒泉市共建成集中式農(nóng)村飲水工程420項(xiàng)，其中：千噸萬人(1000m3/d〈W)的工程8項(xiàng)，供水規(guī)模(200

1.2 農(nóng)村飲水安全工程計(jì)量現(xiàn)狀

農(nóng)村飲水安全工程從2000年開始建設(shè)，通過近20年的實(shí)施，基本解決了農(nóng)村人口的安全飲水問題，受當(dāng)時(shí)條件限制，農(nóng)村飲水安全工程僅在首部安裝了計(jì)量機(jī)械水表，大部分用戶末端水表井中安裝機(jī)械水表進(jìn)行計(jì)量，大部分水表由于使用年限較長，已不能正常計(jì)量，水費(fèi)計(jì)量只能通過人均分?jǐn)偟姆椒ㄓ?jì)量收費(fèi)，而計(jì)量水表完好的項(xiàng)目區(qū)，由于水表安裝在門前或門后的水表井中，抄表只能由人工下水表井中抄取，農(nóng)戶前往集中收費(fèi)點(diǎn)進(jìn)行繳費(fèi)，或由專人上門收取，對于管理和用戶造成了很大不便，管理人員抄表困難，管道較長，計(jì)量設(shè)施不完善，管道破損后無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成了管漏損率增加，而用水戶計(jì)量不準(zhǔn)確，繳費(fèi)困難。近年來隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，手機(jī)支付的普及，農(nóng)村飲水安全工程計(jì)量設(shè)施的簡陋，計(jì)量、收費(fèi)方式的滯后同社會(huì)發(fā)展需求不適應(yīng)，無法從根本上保證計(jì)量準(zhǔn)確，管理方便，用戶用水繳費(fèi)方便的要求。

1.3 現(xiàn)狀及問題

酒泉市農(nóng)村飲水安全工程信息化建設(shè)相對滯后，計(jì)量收費(fèi)信息化智能化程度低，建設(shè)進(jìn)度緩慢。截止目前，農(nóng)村飲水安全工程沒有計(jì)量收費(fèi)信息化設(shè)施。主要存在以下7個(gè)方面問題：

(1)計(jì)量設(shè)施陳舊，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量;

(2)“人情水”比較嚴(yán)重，無法對水費(fèi)應(yīng)收盡收;

(3)漏損嚴(yán)重，無法通過科技手段減少損耗;

(4)工程運(yùn)行管理難度大，效率低;

(5)用水戶繳費(fèi)不方便;

(6)信息化建設(shè)嚴(yán)重不足;

(7)用水問題不能及時(shí)有效解決，用戶用水滿意度低

2 農(nóng)村飲水安全工程計(jì)量智能化管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

通過布設(shè)計(jì)量和信息傳輸設(shè)備，將收集到的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對酒泉市范圍內(nèi)農(nóng)村飲水狀況的監(jiān)督，信息化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析，為決策者管理、決策提供數(shù)據(jù)支撐。

農(nóng)村飲水安全信息化村級建設(shè)是整個(gè)工程的最后一公里，也是飲水安全工程真正落地與后續(xù)維護(hù)已經(jīng)持續(xù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵一步，非常重要。

安裝的主要設(shè)備是村口閥控計(jì)量表及每家每戶的戶用遠(yuǎn)傳閥控表，將用水信息、繳費(fèi)信息等數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)，并進(jìn)行漏損及各種應(yīng)用分析，為百姓實(shí)現(xiàn)“用放心水，交明白費(fèi)”提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)主要功能

2.2.1自動(dòng)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

所有現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)通過4G、NB-IoT無線上傳至數(shù)據(jù)中心，后臺(tái)自動(dòng)對原始數(shù)據(jù)判斷合法性，數(shù)據(jù)解析、存儲(chǔ)。

2.2.2可視化分析系統(tǒng)

(1)用水分析總覽模塊

從總體看出各鎮(zhèn)用水量統(tǒng)計(jì)、總用水走勢、各鎮(zhèn)用水量情況及用量排名、各鎮(zhèn)日均用水量等信息，直觀明了看出總體用水情況。

(2)數(shù)據(jù)監(jiān)控總覽模塊

羅列每個(gè)村鎮(zhèn)的總戶數(shù)、連續(xù)三天不上數(shù)據(jù)、斷續(xù)上數(shù)據(jù)、三天內(nèi)用水突增/突減、欠費(fèi)預(yù)警用戶、欠費(fèi)用戶數(shù)及關(guān)閥用戶等信息，解決快速掌控各村鎮(zhèn)運(yùn)行。

(3)數(shù)據(jù)運(yùn)行總覽模塊

總體分析所有欠費(fèi)數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)羅列每個(gè)村鎮(zhèn)的總戶數(shù)、欠費(fèi)排名及欠費(fèi)分布、報(bào)警數(shù)據(jù)及各村鎮(zhèn)報(bào)警匯總分析，解決從總體把控繳費(fèi)及報(bào)警數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)服務(wù)總覽模塊

總體展示老年人、低保戶特殊群體的用水和閥門狀態(tài)，保證對特殊群體的服務(wù)質(zhì)量。

2.2.3報(bào)表及圖形化分析系統(tǒng)

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢模塊

根據(jù)行政、儀表設(shè)備類型、表地址篩選用水戶，查詢用水戶的最新剩余水量、累計(jì)用水量等信息。

(2)歷史數(shù)據(jù)查詢

根據(jù)行政、儀表設(shè)備類型、表地址篩選用水戶，按照選擇時(shí)間段，查詢用水戶的歷史剩余水量、累計(jì)用水量等信息。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

(3)行政村鎮(zhèn)用水分析及報(bào)表輸出

通過行政、月年、時(shí)間段作為查詢條件，查詢顯示該行政下的用水圖形分析，顯示該行政下用水量信息。查詢結(jié)果可以導(dǎo)出至EXCEL。

(4)管網(wǎng)漏損分析

選擇管網(wǎng)和查詢的時(shí)間段，查詢各個(gè)管網(wǎng)在這段時(shí)間內(nèi)的供水量、漏水量、漏損率信息。并用曲線圖和柱狀圖的形式，展示管網(wǎng)在一段時(shí)間內(nèi)的漏損率信息。

(5)用戶用水分析及報(bào)表輸出

根據(jù)行政，查詢用水戶在選擇年/月的用水量信息。查詢結(jié)果分別以圖形和報(bào)表展示。報(bào)表可以導(dǎo)出至EXCEL。

(6)用戶開卡記錄及報(bào)表輸出

根據(jù)行政單位、柜臺(tái)查詢在某段時(shí)間內(nèi)的開卡信息。

(7)用戶充值記錄及報(bào)表輸出

根據(jù)行政單位、柜臺(tái)查詢用水戶在某段時(shí)間內(nèi)的充值信息。

2.2.4二維及三維地理信息系統(tǒng)

可通過二維或者三維查看終端或水表地理信息，實(shí)現(xiàn)電子地圖和衛(wèi)星地圖切換儀表坐標(biāo)配置和GPS設(shè)備位置自動(dòng)獲取設(shè)備坐標(biāo)查詢和顯示。

2.2.5報(bào)警分析系統(tǒng)

根據(jù)行政、用水戶等多種條件組合篩選用水戶，選擇時(shí)間段和欠費(fèi)、閥門狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況報(bào)警類別查詢歷史報(bào)警信息。

2.2.6收費(fèi)管理系統(tǒng)

平臺(tái)支持遠(yuǎn)程充值和用戶水卡充值兩種方式。其中遠(yuǎn)程充值，用戶足不出戶，通過智能手機(jī)上的微信小程序、微信公眾號、app都可以對水表進(jìn)行遠(yuǎn)程充值。用戶用水卡充值是對于不會(huì)使用智能機(jī)的老年用戶，可以通過現(xiàn)金到水管員處充值到水卡，將充值后的水卡到主表刷卡實(shí)現(xiàn)充值。同時(shí)平臺(tái)具備各種收費(fèi)統(tǒng)計(jì)分析功能，便于核算收費(fèi)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析經(jīng)營。

2.2.7手機(jī)APP系統(tǒng)

手機(jī)app用于用水戶、運(yùn)維、決策人員使用，不同用戶展示不同的功能以及數(shù)據(jù)權(quán)限；通過手機(jī)APP可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、用水分析、水費(fèi)充值、報(bào)警分析、設(shè)備狀態(tài)查詢等。極大地節(jié)約了用水管理的人力物力。

2.3 主要設(shè)備

2.3.1分體式多用戶超聲水表

分體式多用戶水表是針對我國水質(zhì)自主開發(fā)、設(shè)計(jì)的一款新型計(jì)量產(chǎn)品。采用承插式分水器、獨(dú)立計(jì)量閥控傳感器和一體式電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多用戶自由組合安裝、每戶獨(dú)立顯示、共用采集終端；超聲相差測流技術(shù)實(shí)現(xiàn)水流的高精度、高靈敏測量、滴水微流量測量，解決供水管網(wǎng)的跑冒滴漏難題；利用動(dòng)態(tài)壓力平衡技術(shù)，解決了水表在水中受壓滲水失效的問題，使超聲水表可以長期潛水運(yùn)行；采用食品級工程塑料材料一次注塑成型，獨(dú)特的材料和生產(chǎn)工藝提高了產(chǎn)品的抗凍、耐壓、耐腐蝕性能。

2.3.2一體式無線閥控超聲水表

一體式無線閥控超聲水表是針對我國農(nóng)村飲水安全自主開發(fā)、設(shè)計(jì)的一款新型計(jì)量控制產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)村口(關(guān)口)供水?dāng)?shù)據(jù)的精確計(jì)量。同時(shí)刷卡、預(yù)付費(fèi)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程充值、數(shù)據(jù)4G無線上傳、電池供電、太陽能供電、市電供電等功能的自由組合，更加方便用戶使用。

2.3.3水資源云端流量計(jì)

水資源云端流量計(jì)是針對我國水質(zhì)自主開發(fā)、設(shè)計(jì)的一款新型計(jì)量產(chǎn)品，其采用超聲波測流技術(shù)與無線遠(yuǎn)傳技術(shù)，外形美觀牢固、精度高、壓損低、定位精確、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳可靠性高，性能優(yōu)越。

2.4 系統(tǒng)建成后的運(yùn)營管理

只有最先考慮到后續(xù)運(yùn)營管理工作，才能做好前面的高起點(diǎn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，才能做好產(chǎn)品、系統(tǒng)平臺(tái)、服務(wù)模式的選擇，通過加強(qiáng)城鄉(xiāng)供水一體化工程建設(shè)和管理，提升城鄉(xiāng)供水一體化水平，為農(nóng)村供水提供長效服務(wù)。如果不先考慮高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)維，等到投資結(jié)束，項(xiàng)目實(shí)施完畢后，可能才會(huì)發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)維已經(jīng)做不到了。所以支撐高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)維的條件就是先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品+強(qiáng)大功能的平臺(tái)+接地氣的精準(zhǔn)服務(wù)模式。

系統(tǒng)建設(shè)完成后采用成熟的“縣級平臺(tái)+鎮(zhèn)級服務(wù)中心+兼職村級用水協(xié)管員”的三位一體農(nóng)村供水運(yùn)營新模式。以科技和大數(shù)據(jù)支撐管理與運(yùn)營，以金融合作保障惠民與服務(wù)，為農(nóng)村供水提供長效服務(wù)，讓村級供水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)村企聯(lián)動(dòng)、資源共享、快速響應(yīng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)，即能長效解決客戶擔(dān)心的問題。

2.4.1三級管理模式內(nèi)容

(1)縣(區(qū))級平臺(tái)

縣(區(qū))級平臺(tái)承擔(dān)著全區(qū)運(yùn)維調(diào)度、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、客戶管理、繳費(fèi)管理等各種信息，是服務(wù)新模式的運(yùn)行樞紐和核心。

①通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，對每天的數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位分析，自動(dòng)分析出用水異常、設(shè)備異常、通訊異常等情況，由數(shù)據(jù)中心將異常數(shù)據(jù)形成工單派發(fā)至各鎮(zhèn)級中心，對工單形成派單、接單處理、回訪的閉環(huán)管理，變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)。②通過云平臺(tái)收費(fèi)平臺(tái)，確保線上繳費(fèi)(微信小程序、公眾號、app)、線下繳費(fèi)(鎮(zhèn)級中心)暢通，財(cái)務(wù)通過平臺(tái)和鎮(zhèn)級中心每天核對收費(fèi)，確保水費(fèi)應(yīng)收盡收、賬目相符。③每天自動(dòng)形成各鎮(zhèn)級中心運(yùn)行分析數(shù)據(jù)報(bào)表、運(yùn)營報(bào)表，經(jīng)數(shù)據(jù)中心人員確定無誤后派發(fā)至各鎮(zhèn)級中心，讓鎮(zhèn)級中心人員依靠數(shù)據(jù)快捷高效的定位問題、提高服務(wù)效率和用戶滿意度。④針對重大事件，可統(tǒng)籌調(diào)配資源，及時(shí)快速解決問題。

(2)鎮(zhèn)級服務(wù)中心

鎮(zhèn)級服務(wù)中心是每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，承擔(dān)著所轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各村用戶的服務(wù)與管理，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)配備3～5人的專業(yè)化隊(duì)伍，大概每個(gè)人服務(wù)10個(gè)村，給用戶提供全方位的服務(wù)。

①全權(quán)負(fù)責(zé)村口表至用戶表之間的戶表(含戶表)管線巡護(hù)、計(jì)量設(shè)施的維護(hù)、對服務(wù)范圍內(nèi)的用水問題及投訴問題處理、精細(xì)化管理運(yùn)營，全面保障農(nóng)村供水安全有效運(yùn)行。②負(fù)責(zé)收取用水戶水費(fèi)、繳納村表水費(fèi)，進(jìn)行獨(dú)立核算。③負(fù)責(zé)新接用戶的建設(shè)管理及村內(nèi)工程建設(shè)管理。④負(fù)責(zé)推廣應(yīng)用科技手段，降低村級供水網(wǎng)絡(luò)管線的跑冒滴漏，推動(dòng)節(jié)水降耗。

(3)兼職村級協(xié)管員

兼職村級協(xié)管員，是我們與建行、農(nóng)商行或當(dāng)?shù)劂y行合作，充分利用銀行遍布各村的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，對村內(nèi)用水戶代繳水費(fèi)、村內(nèi)管網(wǎng)巡護(hù)、用水問題解答以及老年人的上門服務(wù)。

2.4.2運(yùn)營管理模式特點(diǎn)

(1)科技支撐管理

充分利用最先進(jìn)的力創(chuàng)智能水表+4G通訊+大數(shù)據(jù)分析+云平臺(tái)技術(shù)應(yīng)用等，解決農(nóng)村供水量大面廣、環(huán)境條件差、用水量小、跑冒滴漏嚴(yán)重、難管理等難題，為服務(wù)模式提供最強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

(2)實(shí)時(shí)損耗檢測

通過大/中/小母子表分段管理、數(shù)據(jù)整點(diǎn)凍結(jié)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏損，將漏損控制在10%以內(nèi)。

(3)水費(fèi)應(yīng)收盡收

通過遠(yuǎn)程付費(fèi)的方式，先繳費(fèi)后用水，欠費(fèi)即關(guān)閥，杜絕人情水，水費(fèi)應(yīng)收盡收。

(4)重點(diǎn)用戶特殊服務(wù)

對五保戶、貧困戶、老年人等特殊群體，特殊標(biāo)識、特殊服務(wù)。

(5)村級優(yōu)質(zhì)服務(wù)

與建行的信貸員合作，形成末端服務(wù)的隊(duì)伍，用合作解決末端服務(wù)問題，服務(wù)專業(yè)、及時(shí)、細(xì)致、到位。

2.5 運(yùn)營前后效果對比

2.5.1水費(fèi)征收和透明度

運(yùn)行前：縣已經(jīng)制定農(nóng)村基本水價(jià)，由于由村內(nèi)水管員人工抄表，效率不高，大多數(shù)還是本村人員兼任，收費(fèi)隨意性強(qiáng)很容易造成“人情水”使得繳費(fèi)很不透明。

運(yùn)行后：收費(fèi)透明，公正。通過現(xiàn)代化的技術(shù)手段和信息化平臺(tái)，讓用戶繳費(fèi)更加便捷，并且能隨時(shí)隨地查詢自己的用水信息，實(shí)現(xiàn)了讓老百姓繳明白費(fèi)、喝放心水。

2.5.2漏損解決

運(yùn)行前：村內(nèi)管網(wǎng)無人管理，因村內(nèi)施工造成管線挖斷長時(shí)間無人管理，沒有科技手段無法定位哪里漏損，造成村內(nèi)管網(wǎng)漏損很高。

運(yùn)行后：有效監(jiān)控和解決鎮(zhèn)級中心的現(xiàn)場工單人員會(huì)定期巡線，發(fā)現(xiàn)村內(nèi)管網(wǎng)破壞后會(huì)及時(shí)維修。通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析和村口表+支線大表+小表的方式定位漏損點(diǎn)，現(xiàn)場專業(yè)化設(shè)備查找漏損點(diǎn)，對漏損點(diǎn)及時(shí)維修，依靠科技的手段減少漏損。

2.5.3長效運(yùn)行保障

運(yùn)行前：沒有專業(yè)的技術(shù)人才造成現(xiàn)場安裝不規(guī)范，人為破壞、設(shè)備長時(shí)間無法管理造成通訊異常。

運(yùn)行后：提升管理，節(jié)省人力物力，長效運(yùn)營。

鎮(zhèn)級中心通過后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析，每天定位那些設(shè)備通訊異常、報(bào)警、用水異常等情況，提前去現(xiàn)場核實(shí)并解決，保證了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為老百姓用水提供了有效保障。

3 實(shí)現(xiàn)效果

(1)酒泉市建設(shè)農(nóng)村飲水計(jì)量智能系統(tǒng)，通過計(jì)量設(shè)施改造，實(shí)現(xiàn)用水戶用水精準(zhǔn)計(jì)量，水費(fèi)應(yīng)收盡收。

(2)通過更換具備無線通訊和閥控的計(jì)量水表，實(shí)現(xiàn)微信、app遠(yuǎn)程繳費(fèi)、遠(yuǎn)程控制。通過建設(shè)信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量設(shè)施數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化采集，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)量設(shè)施，以及用戶用水?dāng)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為經(jīng)營和決策提供數(shù)據(jù)化支撐。

(3)村口安裝大表，通過大表+小表的方式計(jì)算損耗，通過平臺(tái)分析定位漏損支線，有效減少漏損。

(4)統(tǒng)一定價(jià)，依靠云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)，讓老百姓喝放心水，交明白費(fèi)。

(5)依靠科技手段，有效監(jiān)控農(nóng)村飲水安全工程的運(yùn)行，減少人力和物力，讓工程發(fā)揮應(yīng)有的作用，有效服務(wù)老百姓。農(nóng)村飲水安全工程的管控能力得到大幅提升，依靠現(xiàn)代化技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合信息化建設(shè)，將工程進(jìn)行有效管理，給老百姓提供及時(shí)周到的服務(wù)。