周華 廬山市水利局 九江市廬山市 332800

王嘉龍 胡燕 江西武大揚(yáng)帆科技有限公司 南昌市 330029

0 概述

農(nóng)村飲用水安全工程是落實(shí)和實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要工程，既能改善農(nóng)村生活環(huán)境，又能提高農(nóng)村農(nóng)民的生活質(zhì)量，是一項(xiàng)惠及千萬農(nóng)村農(nóng)戶的民生工程。隨著新信息技術(shù)的普及和推廣，智能物聯(lián)網(wǎng)、5G移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算和邊緣計算機(jī)等信息技術(shù)的深入應(yīng)用，各行業(yè)信息化技術(shù)更高階段的智慧化發(fā)展已成為必然趨勢。借助“智慧城市”、“智慧水務(wù)”等外部大環(huán)境，積極圍繞城鄉(xiāng)供水管理信息化，通過信息化建設(shè)，建設(shè)“智慧水利”，促進(jìn)和帶動城鄉(xiāng)供水現(xiàn)代化管理，才能提升縣一級水利局城鄉(xiāng)供水管理水平和公共服務(wù)能力，保障農(nóng)村供水安全可持續(xù)發(fā)展。

1 建設(shè)內(nèi)容

農(nóng)村飲水工程信息化工程建設(shè)內(nèi)容主要是建立農(nóng)村飲水工程信息化系統(tǒng)，對供水泵房、供水管線等相關(guān)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行改造，或加裝物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備，對農(nóng)村飲水工程的水質(zhì)、水量、水位及入戶段用水量等信息進(jìn)行采集，運(yùn)用5G等通信網(wǎng)絡(luò)，把所采集的信息及時、準(zhǔn)確地傳輸?shù)焦芾碚{(diào)度中心的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行處理，既可以保證相關(guān)信息采集的精度和傳輸?shù)臅r效性，又可以提高信息采集、傳輸、處理的自動化水平[1]。

農(nóng)村飲水工程信息化系統(tǒng)主要采集城鄉(xiāng)供水各環(huán)節(jié)的信息，從取水口到輸水管道，再到供水處理廠和用戶等環(huán)節(jié)的信息，對水源信息，水質(zhì)、供水信息，用水信息等進(jìn)行實(shí)時地監(jiān)測和監(jiān)控。

（1）原水井監(jiān)控系統(tǒng)

對供水泵房內(nèi)原水井進(jìn)行水位水溫監(jiān)測，對深井泵出水側(cè)進(jìn)行壓力監(jiān)測及耗電量分析監(jiān)測.系統(tǒng)采集乾安縣農(nóng)村水源并、原水管、供水管的位置信息，同時匯總原水監(jiān)管相關(guān)的關(guān)鍵信息，包括：今日總?cè)∷颉⒔袢湛偰芎牧?、本?水質(zhì)采樣、水源并運(yùn)行情況等。

（2）供水泵房自控系統(tǒng)設(shè)計

針對供水泵房設(shè)計遠(yuǎn)程自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。以PLC智能設(shè)備為控制主體，以現(xiàn)場總線為核心，以工控機(jī)和PLC為系統(tǒng)編程，建設(shè)一體化信息系統(tǒng)管理平臺。

（3）管線監(jiān)測系統(tǒng)

主管線壓力及流量監(jiān)測：采用智能超聲波水表實(shí)時監(jiān)控主管線流量及壓力數(shù) 據(jù)，并實(shí)時上傳至管理中心[2]。

（4）入戶端工程

為用戶安裝卡式水表?，F(xiàn)有機(jī)械水表只是簡單的記錄流信, 按月抄表繳費(fèi)，工作量較大，精確度不夠高。其除了有基本的水計量功能外，還具備節(jié)水、防盜拆、防凍、遠(yuǎn)程閉鎖等功能，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和抄表。

（5）井房視頻監(jiān)測系統(tǒng)

針對自來供水泵房設(shè)立遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分為戶內(nèi)生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控和戶外安全管理監(jiān)控。

（6）通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)連接供水工程的各級調(diào)度、管理機(jī)構(gòu)。為農(nóng)村飲水各項(xiàng)生產(chǎn)活動提供視頻、語音、數(shù)據(jù)等各類通訊服務(wù)保障。

（7）總控中心設(shè)計

總控中心設(shè)在縣水利局辦公樓內(nèi)，一般在原有機(jī)房基礎(chǔ)上進(jìn)行升級改造。

（8）應(yīng)用軟件設(shè)計

農(nóng)村安全飲水工程項(xiàng)目應(yīng)用軟件分為三類：數(shù)據(jù)匯聚平臺、運(yùn)行管理平臺，智能應(yīng)用平臺。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)平臺系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及未來業(yè)務(wù)擴(kuò)展需求綜合考慮。其主要關(guān)鍵就是運(yùn)用新一代信息技術(shù)，通過智能物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備實(shí)時監(jiān)測水務(wù)狀態(tài)信息，通過5G等通信網(wǎng)絡(luò)，將海量信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，并及時進(jìn)行分析與處理，為水源、凈水、供水、用水等整個管理過程提供服務(wù)管理和并輔助決策，從而提高水務(wù)管理水平與服務(wù)質(zhì)量[3]。

以縣水利局為一級中心，實(shí)現(xiàn)縣水利局對整個縣域農(nóng)村安全飲用水工程的全程監(jiān)控，各個供水泵房對各自供水業(yè)務(wù)鏈的全程隨時隨地可控的目的。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

農(nóng)村飲水安全信息化系統(tǒng)平臺由二大體系構(gòu)成：分層支持體系和兩大保障體系共，分層支持體系主要包括硬件設(shè)施、信息采集傳輸、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用和應(yīng)用交互層；兩個保障體系主要包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系。

2.1 分層支持體系

（1）硬件設(shè)施

硬件設(shè)施是農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全設(shè)備及等硬件設(shè)施，是支撐各類業(yè)務(wù)應(yīng)用運(yùn)行和各類數(shù)據(jù)存儲的基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際情況，新建或在己有基礎(chǔ)之上進(jìn)行擴(kuò)充。

（2）信息采集傳輸

信息采集傳輸是采集、傳輸農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，主要是通過學(xué)習(xí)智能采集設(shè)備采集農(nóng)村飲水工程運(yùn)行管理過程中水源、管網(wǎng)、供水、用水等的各類數(shù)據(jù)信息。

（3）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

為農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)提供信息傳輸通信服務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用范圍、重要性和安全性，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以親朋建或在己有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建。

（4）應(yīng)用支撐

為農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境、技術(shù)架構(gòu)、通用服務(wù)和集成服務(wù)。依據(jù)國家及水利部有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系要求，接入接收的各類數(shù)據(jù)資源，建設(shè)智慧水務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，建設(shè)水務(wù)數(shù)據(jù)存儲和管理平臺，為智慧水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)挖掘等各項(xiàng)數(shù)據(jù)管理服務(wù)。應(yīng)用支撐服務(wù)包含與農(nóng)村飲水業(yè)務(wù)應(yīng)用緊密相關(guān)的各類服務(wù)。應(yīng)用支撐服務(wù)包括：GIS一張圖服務(wù)、應(yīng)用模型管理、報表及圖表服務(wù)、統(tǒng)一用戶管理等。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用

業(yè)務(wù)應(yīng)用是農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)的核心，包括業(yè)務(wù)管理、統(tǒng)計分析、決策調(diào)度、信息服務(wù)和應(yīng)急管理等。

（6）應(yīng)用交互

應(yīng)用交互是系統(tǒng)與用戶相互交流的層面，主要包括面向社會公眾的服務(wù)門戶和面向業(yè)務(wù)人員的信息管理門戶[4]。

2.2 兩大保障體系

（1）安全保障

安全保障體系是系統(tǒng)安全保障的基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)信息安全及用戶權(quán)限配置等。以農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)的信息安全保護(hù)為重點(diǎn)，建立完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全縱深防御體系，保障系統(tǒng)的應(yīng)用安全。同時，加強(qiáng)系統(tǒng)及信息安全監(jiān)測預(yù)警能力和恢復(fù)能力等。

（2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系是支撐農(nóng)村飲水信息化系統(tǒng)平臺建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)擴(kuò)充和升級需要，是實(shí)現(xiàn)信息共享的需要，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)既可以節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)成本和建設(shè)效率。從管理制度標(biāo)準(zhǔn)完善、運(yùn)維體系標(biāo)準(zhǔn)完善、人才隊(duì)伍建設(shè)制度等方面，確保管理系統(tǒng)平臺的安全可靠運(yùn)行。

3 農(nóng)村安全飲水信息化平臺

利用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、3S、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對已建農(nóng)村安全飲水工程信息化程度的整體提升，使得整個供水管網(wǎng)系統(tǒng)形成即時反應(yīng)、統(tǒng)一指揮決策、協(xié)調(diào)運(yùn)作的體系，可以為發(fā)生不同情況時做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，以更加精細(xì)和動態(tài)的控制方式管理管網(wǎng)的整個運(yùn)行、管埋和服務(wù)流程。實(shí)現(xiàn)對農(nóng)村安全飲水管網(wǎng)設(shè)施全面、動態(tài)化管理，實(shí)時監(jiān)控管網(wǎng)，達(dá)到生產(chǎn)自動化，運(yùn)行管理可視化及事故處理便捷化。

農(nóng)村安全飲水信息化系統(tǒng)以“一張圖”的形式運(yùn)行，主要包括水源井監(jiān)管、供水泵房監(jiān)控、管網(wǎng)監(jiān)控、安防管理、貧困人口飲水管理、營收管理六大系統(tǒng)，為農(nóng)村供水決策管理提供科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

平臺通過“一張圖”的方式，直觀展示農(nóng)村供水各個環(huán)節(jié)監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，整合農(nóng)村供水過程中水源井、供水泵房、管網(wǎng)等關(guān)鍵調(diào)度記錄，把控供水調(diào)度安全路局，確保以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理農(nóng)村飲水的生產(chǎn)、輸配和服務(wù)流程，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)村供水從水源井到入戶端水龍頭的智慧調(diào)度。

（1）水源監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)水源信息自動采集和傳輸，分類入庫，使大量繁雜的農(nóng)村飲水信息分類清晰明確，為水源保護(hù)的決策提供數(shù)據(jù)支撐。基于區(qū)域水源基本信息和地理信息，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一入庫、實(shí)時更新、檔案管理和在線查詢等功能[5]，包括水源類型、所處的地理位置、水文地質(zhì)條件、供水?dāng)?shù)量、開采方式、水源井保護(hù)區(qū)、污染源空間分布等。

（2）供水泵房監(jiān)控

整合供水泵房生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)供水泵房生產(chǎn)、工藝、設(shè)備、業(yè)務(wù)等實(shí)時監(jiān)控與分析，引入智能用量預(yù)測，全方位保障供水泵房生產(chǎn)運(yùn)行規(guī)范化，確保供水保質(zhì)保量的同時降低能耗，提高供水泵房的生產(chǎn)效率，優(yōu)化供水泵房供水指揮決策。系統(tǒng)能夠在電子地圖上展示供水泵房、關(guān)鍵點(diǎn)壓力、供水管網(wǎng)的位置分布和供應(yīng)關(guān)系，并展示今日供水量、今日用電量、出廠水監(jiān)測、清水池液位等關(guān)鍵指標(biāo)。點(diǎn)擊供水泵房，可查看供水泵房生產(chǎn)工藝以及各個環(huán)節(jié)監(jiān)測數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊地圖上的關(guān)鍵點(diǎn)，可查看該監(jiān)測點(diǎn)的歷史壓力數(shù)據(jù)及變化趨勢，能緩為供水泵房生產(chǎn)及管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)提供數(shù)據(jù)吃撐。

（3）管網(wǎng)監(jiān)控

以輸水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)和SCADA監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對農(nóng)村安全飲水工程管網(wǎng)輸配水過程的水量、水壓、水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，采集獲取信息數(shù)據(jù)，經(jīng)水量預(yù)測模型分析，獲取模擬結(jié)果,實(shí)現(xiàn)預(yù)警和降低風(fēng)險，提高處置效率，保障農(nóng)村供水安全。

（4）安防管理

安防管理針對農(nóng)村供水各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，采用視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、紅外電子圍欄等方式，確?？刂坪蜏p少水源井、供水泵房、管網(wǎng)等供水環(huán)節(jié)中各種事故的發(fā)生率，降低各類重大異常事件的發(fā)生概率，為農(nóng)村飲水安全營造-個安全、和諧的供水環(huán)境。

（5）貧困人口飲水管理

飲水是否安全達(dá)標(biāo)是評估農(nóng)村貧困人口的指標(biāo)之一，掌握貧困人口信息和相關(guān)工程信息，建立貧困人口飲水長效管理機(jī)制，對貧困人口建檔立卡，動態(tài)掌控飲水情況，精細(xì)化管理貧困人口飲水安全。

（6）營收管理

營收管理將報裝、營業(yè)收費(fèi)、客戶服務(wù)等流程規(guī)范化，運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一信息化管理，實(shí)現(xiàn)事過留痕，所有的操作日志記錄在案，透明監(jiān)管整個營收流程；實(shí)現(xiàn)部門之間各業(yè)務(wù)高效流轉(zhuǎn)，大大提升管理人員的工作效率，為農(nóng)村提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

4 結(jié)束語

農(nóng)村安全飲水信息化建設(shè)的目的是為了實(shí)現(xiàn)縣水利局對農(nóng)村供水自動化管理，以信息化的手段解決農(nóng)村飲水監(jiān)管過程中面臨的各種問題實(shí)現(xiàn)對農(nóng)村安全飲水水源井、供水泵房及管網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)的實(shí)時監(jiān)控，有效的解決農(nóng)村飲水安全監(jiān)能力薄弱的問題。系統(tǒng)平臺以標(biāo)準(zhǔn)化供水服務(wù)、智能化調(diào)度、精細(xì)化管理為建設(shè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對供水管網(wǎng)的動態(tài)化管理，能夠減少維護(hù)人員，降低運(yùn)行成本，有效提高供水保證率。同時，通過對工程各個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并第一時間進(jìn)行排查和解決，大幅降低了安全風(fēng)險。