農村供水飲水安全智慧化運維管理建設思路

王大明

(貴州省畢節(jié)市赫章縣水務局,貴州 畢節(jié) 553200)

農村飲水安全一直是我國農村面臨的重大問題之一,在過去的幾十年中,政府和社會各界投入了大量的資金和精力,建設了許多供水工程和設施,以保障農村居民的飲水安全。但是,由于管理和監(jiān)管不力,仍有許多地方存在水質不達標、供水不穩(wěn)定等問題,嚴重影響了農村居民的生活和健康。為了解決這一問題,可以運用信息化技術來構建一個從“水源頭”到“水龍頭”的綜合監(jiān)管系統(tǒng),能夠加強對于農村供水工程監(jiān)管,實現(xiàn)對農村供水的全程監(jiān)管和綜合管理。

1 農村飲水安全工程中智慧水務系統(tǒng)的總體架構設計

利用物聯(lián)網技術可以對供水區(qū)域內的監(jiān)測站點和相關地供水設施展開數據的采集和監(jiān)測,從而可以實現(xiàn)供水廠站供水過程的統(tǒng)籌監(jiān)管,實現(xiàn)無人值守的現(xiàn)象,這樣就可以在保證數據準確性和及時性的基礎上,實現(xiàn)對轄區(qū)供水的全面監(jiān)測和掌控,有效提高了供水設施的管理水平和安全性。其次,采用大數據技術實現(xiàn)關鍵數據的智能分析和科學預測,能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患問題,可以快速準確地發(fā)現(xiàn)供水設施運行中可能出現(xiàn)的問題,并提出相應的解決方案,避免了一些潛在的安全隱患。最后,利用邊緣計算和人工智能技術,該方案提供了智能化的指揮調度和決策支持,可以快速反應供水設施的變化情況,并進行智能化的調度和決策支持,很大程度上提高了對于供水設施的管理能力,從而實現(xiàn)了智慧水務系統(tǒng)[1]。在該系統(tǒng)中,其基本架構主要由多個部分構成,包括了設備端、邊緣層、IT設施層、平臺層和應用層等多個部分。

在該系統(tǒng)的設備端,主要包括監(jiān)測設備和傳輸設備。其中,監(jiān)測設備用于對供水流程中的各項參數進行實時監(jiān)測和采集,包括水質、水壓、水位、水溫等。而傳輸設備則用于將監(jiān)測設備采集到的數據進行傳輸,以便后續(xù)的處理和分析。邊緣層在物聯(lián)網平臺的搭建下,具備了多種功能,包括了一鍵掃碼、遠程控制、以及邊緣計算等智能化的功能,能夠更好地保障供水過程中相應數據采集和傳輸過程的兼容性和穩(wěn)定性。在IT設施層,智能水務系統(tǒng)需要相應的硬件設施進行支撐,這些硬件主要有服務器、存儲設備以及網絡設備等等。對于平臺層而言,該系統(tǒng)則需要建設一種軟件平臺來實現(xiàn)各種功能,包括數據采集、存儲、處理和分析等功能。該平臺不僅需要支持多種不同類型的設備接入,還需要具備高可用性、高性能和高可靠性等特點。應用層則是該系統(tǒng)的核心功能板塊,主要為用戶提供各項具體業(yè)務的服務。通過數據監(jiān)測、數據分析、業(yè)務流程優(yōu)化和智慧決策等方式,該系統(tǒng)可以實現(xiàn)農村飲水安全的全業(yè)務過程監(jiān)管,從而確保供水的安全性和可靠性。同時,用戶可以通過不同終端方式,如電腦、手機等,來查看農村飲水安全的監(jiān)管情況,并進行統(tǒng)一業(yè)務和服務入口的操作[2]。

2 農村飲水安全工程中智慧水務系統(tǒng)功能及主要內容

利用智慧水務系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了供水過程中的實時監(jiān)控,在實時的監(jiān)控下能夠及時掌握水質、水量、水壓等數據信息,當供水過程出現(xiàn)異常的現(xiàn)象時,能夠及時做出報警提醒,可以大大降低供水事故的發(fā)生概率,從而有效地提高農村飲水供水安全的綜合保障水平。智慧水務系統(tǒng)的功能如下圖1所示,相關內容如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

2.1 綜合運營

通過BP神經網絡和模型訓練對末端用戶用水歷史數據進行分析,以預測未來用水量和水箱液位,并根據這些數據自動生成水箱液位的調控策略,并將這些策略精準下發(fā)到水泵房,以實現(xiàn)全網調峰,解決高峰期供水不足的問題,保證供水安全穩(wěn)定。此外,利用壓力監(jiān)測站點實時監(jiān)測和分析轄區(qū)內的壓力變化情況,并采用壓力分布圖的形式展示,以幫助管理人員及時進行壓力調控,降低管網爆管風險,實現(xiàn)節(jié)能、穩(wěn)壓、降漏。

提出了建立統(tǒng)一的身份認證管理機制,實現(xiàn)各類應用的單點登錄,以提高安全性和便利性。利用GIS數據、SCADA監(jiān)測數據等,可以較好地應對應急事件,例如水管爆管、停水以及水質污染等問題。當應急事件發(fā)生后,應該迅速調派附近的相關應急物資,并嚴格結合相關的應急預案進行處理,在事故應急調度過程中嚴格按照科學、合理的步驟進行相應工作的調配,從而大大地減少供水事故所帶來的損失。

綜合利用BP神經網絡和模型訓練技術,結合實時監(jiān)測和分析數據,以及統(tǒng)一的身份認證管理機制和應急調度預案,實現(xiàn)供水安全穩(wěn)定、節(jié)能降耗的目標,為實現(xiàn)城市供水系統(tǒng)的智能化提供了有益的參考[3]。

2.2 水源地監(jiān)管

智慧水務系統(tǒng)的水源地監(jiān)管功能是指對水源地進行實時監(jiān)測和管理。該系統(tǒng)可以通過傳感器和監(jiān)測設備實時監(jiān)測水源地的水位、水質和水流量等信息,并通過數據分析和處理,及時預警并報警。同時,該系統(tǒng)還可以通過智能化手段實現(xiàn)水源地的管理和保護,包括水源地環(huán)境保護、水源地土地利用和水資源規(guī)劃等。

2.3 水廠監(jiān)控

智慧水務系統(tǒng)的水廠監(jiān)控功能是指對水廠進行實時監(jiān)測和管理。該系統(tǒng)可以通過傳感器和監(jiān)測設備實時監(jiān)測水廠的各項數據,包括水質、水位、水壓和流量等信息,并通過數據分析和處理,及時預警并報警。同時,該系統(tǒng)還可以通過智能化手段實現(xiàn)水廠的自動化控制和優(yōu)化,包括供水調度、水質控制和設備管理等。

2.4 管網監(jiān)控

管網監(jiān)控主要以管網GIS數據和SCADA監(jiān)測數據作為基礎,該系統(tǒng)可以通過傳感器和監(jiān)測設備實時監(jiān)測管網的各項數據,包括水質、水位、水壓和流量等信息,并通過數據分析和處理,及時預警并報警,從而有效地降低了管網事故風險,充分保障了農村供水安全。

2.5 泵站監(jiān)管

智慧水務系統(tǒng)的泵站監(jiān)管功能是指對泵站進行實時監(jiān)測和管理。該系統(tǒng)可以通過傳感器和監(jiān)測設備實時監(jiān)測泵站的各項數據,包括水位、水壓和流量等信息,并通過數據分析和處理,及時預警并報警。同時,該系統(tǒng)還可以通過智能化手段實現(xiàn)泵站的自動化控制和優(yōu)化,包括泵站設備管理和運維等。

2.6 農村飲水工程管理

智慧水務系統(tǒng)的農村飲水工程管理功能是指對整個農村飲水工程進行全面的管理。該系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測和管理各項數據,包括水源地、水廠、管網和泵站等信息,并通過智能化手段實現(xiàn)農村飲水工程的自動化控制和優(yōu)化,包括水資源的調配和供需匹配等。此外,該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對農村飲水工程的運營管理,包括維護、檢修、清洗和消毒等[4]。

2.7 脫貧人口飲水管理

智慧水務系統(tǒng)的脫貧人口飲水管理功能是指對已脫貧地區(qū)的飲水情況進行監(jiān)管和管理。該系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測和管理已脫貧地區(qū)的飲水狀況,并通過智能化手段實現(xiàn)對脫貧人口的飲水保障,包括對飲水設施的修建和維護、水質的檢測和治理、以及營養(yǎng)健康等方面的提升。

2.8 營收管理

智慧水務系統(tǒng)的營收管理功能是指對農村飲水工程的收費進行管理和監(jiān)控。該系統(tǒng)可以通過智能化手段實現(xiàn)對用戶的用水量進行監(jiān)測和統(tǒng)計,同時對用戶的用水行為進行分析,實現(xiàn)水費的計費和管理。此外,該系統(tǒng)還可以對用戶的用水量進行管控,以實現(xiàn)農村飲水工程的可持續(xù)發(fā)展。

2.9 安防管理

已脫貧地區(qū)智慧水務系統(tǒng)的安防管理功能是指對農村飲水工程的安全進行監(jiān)管和管理。該系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測和管理各項數據,包括水源地、水廠、管網和泵站等信息,并通過智能化手段實現(xiàn)對安全隱患的預警和防范,包括對設備的監(jiān)測和控制、對安全事件的處理和應急響應等。

2.10 報警管理

智慧水務系統(tǒng)的報警管理功能是指對農村飲水工程的異常情況進行預警和報警。該系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)測和管理各項數據,對異常情況進行及時預警和報警,以便采取相應的措施,保證農村飲水工程的安全和穩(wěn)定運行。

2.11 移動應用

智慧水務系統(tǒng)的移動應用功能是指通過移動設備實現(xiàn)對農村飲水工程的管理和監(jiān)控。用戶可以通過移動應用隨時隨地查看農村飲水工程的相關數據,包括水質、水量、用水量等信息。此外,移動應用還可以實現(xiàn)用戶的用水賬單查詢和支付、在線咨詢和投訴等功能,方便用戶管理和使用農村飲水工程。同時,移動應用也可以為農村飲水工程管理者提供實時的數據和報警信息,以便及時采取相應的措施,保證農村飲水工程的穩(wěn)定和安全運行。

3 具體示范應用及效果

農村供水飲水工程是關系民生的重要工程項目,在我國的脫貧攻堅任務中是急需解決的問題。在2021年,針對供水安全工程,X縣的某水務公司總共投入39萬進行農村飲水安全工程中智慧水務系統(tǒng)的建設,充分展現(xiàn)出為人民服務的宗旨[5]

在X縣的智慧水務系統(tǒng)中,實現(xiàn)了“水源地-取水-凈化處理-供水”整個供水流程的數據監(jiān)測體系,這個體系是以管網GIS作為基礎,在這個體系中包含了多個供水設施,例如水源地、水廠、中途加壓泵站以及供水管網等,相關的供水設施,從而較好地保障了對供水飲水安全的“多維度、高精度、高集成度”的綜合運行監(jiān)管。同時,對于供水水廠合供水泵站這些重點設施,紫水水務系統(tǒng)進行了比較精細化的管理,通過管網DMA對這些重點設施進行了分區(qū)管理,能夠大大提高對供水管網漏損故障的監(jiān)控能力,能夠有效地解決供水過程中設備設施數量多、分布離散以及水質保護能力差、以及用水收費難度大等問題。

X縣農村智慧水務系統(tǒng)包括了多個模塊,主要包括了運營總覽、工單平臺、GIS系統(tǒng)、水廠管理、污水監(jiān)控、二供監(jiān)控、DMA管控以及營收等多個子模塊,這些模塊覆蓋到龍頭到源頭整個供水流程的業(yè)務監(jiān)管,實現(xiàn)了對水資源流動全過程涉及的基礎數據的實時、自動采集。

該系統(tǒng)能夠針對水源、供水管網、水廠、泵站、污水處理廠等涉區(qū)域進行全網監(jiān)測,能夠有效地反饋供水過程中的壓力、流量、溫度、水質等異常情況,并作出報警,從而加強對于供水過程中的管理。智慧水務系統(tǒng)以GIS系統(tǒng)為基礎,通過農村供水系統(tǒng)過程中的相關數據消息進行收集和整理,包括了供水管網、供水泵站、供水水源以及污水排口等相關數據,能夠實現(xiàn)供水流程的可視化指揮、調控,而且還實現(xiàn)了GIS系統(tǒng)和視頻監(jiān)控的共同聯(lián)動,從而使得供水應急事故處理變得更加的便利。在農村供水系統(tǒng)中,供水泵站和蓄水設施這些設施是重點的能耗單元,利用智慧水務系統(tǒng)能夠對能耗情況進行數據分析,供水企業(yè)能夠進行供水過程的能效分析以及供水過程的負荷預測。智慧水務系統(tǒng)以水務能耗模型作為基礎,可以實現(xiàn)供水流程過程中的能源平衡,從而可以有效地降低供水過程中的能降。另外,另外,通過構建的“智慧水務”應急調度系統(tǒng),能夠有效地實現(xiàn)供水過程中安全事故、應急預案、資源調度以及供水模擬仿真一體化,以及對供水過程的數字化應急管理。在整個供水過程中,充分利用涉水區(qū)域流程圖、GIS跟蹤、視頻監(jiān)控、營收應收以及移動等手段,從而加強了對于供水過程中出現(xiàn)的應急事件進行動態(tài)感知、智能分析以及決策的輔助幫助,從而大大地提高了對供水應急事故處理的管理能力,保障了水務系統(tǒng)的安全運行[6]。

4 結 語

近年來,我國農村供水行業(yè)面臨著供水保障、供水質量和服務水平等多方面的問題。在這種情況下,建立現(xiàn)代化的監(jiān)管體制機制、信息化管理和智慧水務系統(tǒng)成為了解決問題的重要手段。智慧水務系統(tǒng)是指利用現(xiàn)代信息技術,將物聯(lián)網、云計算、大數據等技術融入到水務管理中,實現(xiàn)對水資源的全方位監(jiān)測、分析、控制和優(yōu)化,從而提高了工作效率和服務水平,為農村居民提供更加便捷、安全、可靠的飲水服務。