農村供水飲水安全智慧化運維管理建設思路

王大明

(貴州省畢節市赫章縣水務局,貴州 畢節 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,由于管理和監管不力,仍有許多地方存在水質不達標、供水不穩定等問題,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”的綜合監管系統,能夠加強對于農村供水工程監管,實現對農村供水的全程監管和綜合管理。

1 農村飲水安全工程中智慧水務系統的總體架構設計

利用物聯網技術可以對供水區域內的監測站點和相關地供水設施展開數據的采集和監測,從而可以實現供水廠站供水過程的統籌監管,實現無人值守的現象,這樣就可以在保證數據準確性和及時性的基礎上,實現對轄區供水的全面監測和掌控,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關鍵數據的智能分析和科學預測,能夠及時發現隱患問題,可以快速準確地發現供水設施運行中可能出現的問題,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,從而實現了智慧水務系統[1]。在該系統中,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。

在該系統的設備端,主要包括監測設備和傳輸設備。其中,監測設備用于對供水流程中的各項參數進行實時監測和采集,包括水質、水壓、水位、水溫等。而傳輸設備則用于將監測設備采集到的數據進行傳輸,以便后續的處理和分析。邊緣層在物聯網平臺的搭建下,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定性。在IT設施層,智能水務系統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,該系統則需要建設一種軟件平臺來實現各種功能,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。應用層則是該系統的核心功能板塊,主要為用戶提供各項具體業務的服務。通過數據監測、數據分析、業務流程優化和智慧決策等方式,該系統可以實現農村飲水安全的全業務過程監管,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管情況,并進行統一業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功能及主要內容

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

圖1 系統功能圖

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到水泵房,以實現全網調峰,解決高峰期供水不足的問題,保證供水安全穩定。此外,利用壓力監測站點實時監測和分析轄區內的壓力變化情況,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,實現節能、穩壓、降漏。

提出了建立統一的身份認證管理機制,實現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,結合實時監測和分析數據,以及統一的身份認證管理機制和應急調度預案,實現供水安全穩定、節能降耗的目標,為實現城市供水系統的智能化提供了有益的參考[3]。

2.2 水源地監管

智慧水務系統的水源地監管功能是指對水源地進行實時監測和管理。該系統可以通過傳感器和監測設備實時監測水源地的水位、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,該系統還可以通過智能化手段實現水源地的管理和保護,包括水源地環境保護、水源地土地利用和水資源規劃等。

2.3 水廠監控

智慧水務系統的水廠監控功能是指對水廠進行實時監測和管理。該系統可以通過傳感器和監測設備實時監測水廠的各項數據,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,該系統還可以通過智能化手段實現水廠的自動化控制和優化,包括供水調度、水質控制和設備管理等。

2.4 管網監控

管網監控主要以管網GIS數據和SCADA監測數據作為基礎,該系統可以通過傳感器和監測設備實時監測管網的各項數據,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 泵站監管

智慧水務系統的泵站監管功能是指對泵站進行實時監測和管理。該系統可以通過傳感器和監測設備實時監測泵站的各項數據,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,該系統還可以通過智能化手段實現泵站的自動化控制和優化,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。該系統可以通過實時監測和管理各項數據,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農村飲水工程的自動化控制和優化,包括水資源的調配和供需匹配等。此外,該系統還可以實現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

智慧水務系統的脫貧人口飲水管理功能是指對已脫貧地區的飲水情況進行監管和管理。該系統可以通過實時監測和管理已脫貧地區的飲水狀況,并通過智能化手段實現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、以及營養健康等方面的提升。

2.8 營收管理

智慧水務系統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控。該系統可以通過智能化手段實現對用戶的用水量進行監測和統計,同時對用戶的用水行為進行分析,實現水費的計費和管理。此外,該系統還可以對用戶的用水量進行管控,以實現農村飲水工程的可持續發展。

2.9 安防管理

已脫貧地區智慧水務系統的安防管理功能是指對農村飲水工程的安全進行監管和管理。該系統可以通過實時監測和管理各項數據,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對安全隱患的預警和防范,包括對設備的監測和控制、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。該系統可以通過實時監測和管理各項數據,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定運行。

2.11 移動應用

智慧水務系統的移動應用功能是指通過移動設備實現對農村飲水工程的管理和監控。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的建設,充分展現出為人民服務的宗旨[5]

在X縣的智慧水務系統中,實現了“水源地-取水-凈化處理-供水”整個供水流程的數據監測體系,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管理,能夠大大提高對供水管網漏損故障的監控能力,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包括了多個模塊,主要包括了運營總覽、工單平臺、GIS系統、水廠管理、污水監控、二供監控、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務監管,實現了對水資源流動全過程涉及的基礎數據的實時、自動采集。

該系統能夠針對水源、供水管網、水廠、泵站、污水處理廠等涉區域進行全網監測,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。智慧水務系統以GIS系統為基礎,通過農村供水系統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,能夠實現供水流程的可視化指揮、調控,而且還實現了GIS系統和視頻監控的共同聯動,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,利用智慧水務系統能夠對能耗情況進行數據分析,供水企業能夠進行供水過程的能效分析以及供水過程的負荷預測。智慧水務系統以水務能耗模型作為基礎,可以實現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,能夠有效地實現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,充分利用涉水區域流程圖、GIS跟蹤、視頻監控、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的應急事件進行動態感知、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,保障了水務系統的安全運行[6]。

4 結 語

近年來,我國農村供水行業面臨著供水保障、供水質量和服務水平等多方面的問題。在這種情況下,建立現代化的監管體制機制、信息化管理和智慧水務系統成為了解決問題的重要手段。智慧水務系統是指利用現代信息技術,將物聯網、云計算、大數據等技術融入到水務管理中,實現對水資源的全方位監測、分析、控制和優化,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。