“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的彭陽(yáng)農(nóng)村供水管理實(shí)踐

（寧夏回族自治區(qū)彭陽(yáng)縣水務(wù)局，756500，彭陽(yáng)）

彭陽(yáng)縣位于寧夏回族自治區(qū)東南部，六盤山東麓，全縣總土地面積2 528.65 km2，總?cè)丝?5.64萬人，其中回族人口8.1萬人。境內(nèi)海拔在1 248～2 418 m之間，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)。多年平均年降水量350～550 mm，干旱少雨，水資源短缺。全縣先后建成農(nóng)村集中飲水工程46處，解決了12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)20.3萬人飲水困難問題，自來水入戶率67%。2014年建成了寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全工程彭陽(yáng)北部安家川片區(qū)連通工程，開工建設(shè)了茹河、紅河片區(qū)連通工程。但由于工程分布范圍廣、管線長(zhǎng)、管理人員少，設(shè)備運(yùn)行全部靠人工操作，管理手段落后，造成農(nóng)村飲水工程供水保證率低、管網(wǎng)漏失率高、出現(xiàn)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等問題，工程運(yùn)行費(fèi)用高，群眾意見大。為提高工程管理水平，彭陽(yáng)縣運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)及無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)了農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)，取得了較好的成效。

一、建設(shè)思路

運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)農(nóng)村飲水安全工程的設(shè)備及管網(wǎng)配套了信息采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)全縣農(nóng)村供水工程的泵站、蓄水池進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和水泵開停機(jī)自動(dòng)控制，出現(xiàn)異常情況自動(dòng)報(bào)警。遠(yuǎn)期計(jì)劃開展聯(lián)戶水表井?dāng)?shù)據(jù)采集和供水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)全縣用水戶的遠(yuǎn)程用水計(jì)量與收費(fèi)。最終實(shí)現(xiàn)全縣農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化控制全覆蓋，并建立集供水管理、服務(wù)、收費(fèi)、水利政策咨詢?yōu)橐惑w的水利管理信息化平臺(tái)。

二、系統(tǒng)建設(shè)情況

1.系統(tǒng)構(gòu)成

農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。

（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集控制終端、傳輸設(shè)備及電源系統(tǒng)組成。泵站監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集泵站電壓、電流，并控制水泵啟停和閥門啟閉。蓄水池監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集蓄水池水位、出水管流量并控制高位蓄水池出水閥門。監(jiān)測(cè)點(diǎn)在正常情況下按標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送實(shí)時(shí)信息，同時(shí)設(shè)置在異常情況下發(fā)送報(bào)警信息。

（2）信息傳輸系統(tǒng)

信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集相關(guān)數(shù)據(jù)后，通過移動(dòng)通信方式和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用無線水泵控制器和無線管網(wǎng)采集控制器。見圖1。

（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

在縣水務(wù)局供水站建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心。監(jiān)控中心借助基礎(chǔ)平臺(tái)和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)控中心對(duì)自動(dòng)測(cè)報(bào)的信息進(jìn)行匯總，發(fā)布預(yù)警信息。見圖2。

2.系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對(duì)農(nóng)村供水工程水泵運(yùn)行、蓄水池水位數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并遠(yuǎn)程控制泵站水泵開停和閥門的啟閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水。對(duì)設(shè)備斷電、閥門及水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常、蓄水池超警戒水位等異常情況及時(shí)報(bào)警，并通過短信、郵件提醒運(yùn)行維護(hù)和監(jiān)管人員。系統(tǒng)可以自主供水，同時(shí)可進(jìn)行人工上水、定時(shí)定量上水控制，保證工程正常運(yùn)行。系統(tǒng)支持查看、匯總、分析、導(dǎo)出各時(shí)間段數(shù)據(jù)的處理方式，具有設(shè)備遠(yuǎn)程升級(jí)功能，保證所有設(shè)備為實(shí)時(shí)最新程序，免去現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的困難和成本。系統(tǒng)采用的WaveMesh通信協(xié)議，在休眠機(jī)制與功耗、網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模及范圍、數(shù)據(jù)速率等方面要優(yōu)于其他協(xié)議；所選擇的監(jiān)控設(shè)備功耗低，支持網(wǎng)絡(luò)云監(jiān)控，在施工及維護(hù)方面成本較低。

三、推廣應(yīng)用情況及效益

彭陽(yáng)縣2013—2014年先后在25處農(nóng)村飲水工程建泵站監(jiān)測(cè)點(diǎn)37個(gè)，建蓄水池及減壓池監(jiān)測(cè)點(diǎn)69個(gè)，彭陽(yáng)縣北部安家川片區(qū)配水工程的14座高位水池全部采用自動(dòng)化控制技術(shù)。

圖1 信息采集傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 彭陽(yáng)縣水務(wù)局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

農(nóng)村飲水安全工程運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行管理后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)供水管網(wǎng)80%的跑冒滴漏水量進(jìn)行有效控制，減少了雇用管理人員；管道供水保證率提高了30%～40%，主干工程供水保證率達(dá)到了95%。以彭陽(yáng)縣中部農(nóng)村飲水安全工程為例，該工程共6級(jí)泵站，供水管線總長(zhǎng)295 km，實(shí)施自動(dòng)化改造后，管理人員由12人減少到6人，供水保證率由40%提高到75%，供水成本由改造前7.5元/m3降低到5.5元/m3，年工資性支出由30萬元降低到15萬元。通過自動(dòng)化系統(tǒng)的斷電自動(dòng)處理、管道漏水預(yù)警等自動(dòng)提醒功能，第一時(shí)間為中部供水工程提供事故處理預(yù)警50余次，保障了工程安全運(yùn)行。同時(shí)，自動(dòng)化管理系統(tǒng)搭建了水利工程管理的信息平臺(tái)，加快了水利信息化建設(shè)步伐。

四、存在問題

一是受資金、技術(shù)、自然條件等因素限制，自動(dòng)化管理還未實(shí)現(xiàn)供水工程全覆蓋，單項(xiàng)工程控制系統(tǒng)只延伸到蓄水池、泵站，對(duì)管網(wǎng)、聯(lián)戶井的監(jiān)測(cè)尚未布設(shè)到位，對(duì)管道壓力變化、泄漏等問題還不能實(shí)施監(jiān)測(cè)。二是供電電源保證率不高，未通電的蓄水池采用太陽(yáng)能電池板和鋰電池供電，當(dāng)連續(xù)陰天時(shí)，太陽(yáng)能電量不足，鋰電池需經(jīng)常更換充電，導(dǎo)致閥門啟閉不靈活或水泵啟動(dòng)不及時(shí)。三是由于受地形限制，移動(dòng)通信信號(hào)不強(qiáng)，傳輸不穩(wěn)，計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)施和計(jì)算機(jī)監(jiān)控上反映的數(shù)據(jù)不同步，有時(shí)不能準(zhǔn)確及時(shí)反映變化情況，容易造成誤判。四是信息化建設(shè)方面專業(yè)人才缺乏，專業(yè)培訓(xùn)沒有跟上，不能很好地開展規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理維護(hù)工作，監(jiān)控系統(tǒng)的維修管護(hù)經(jīng)費(fèi)無法落實(shí)，影響系統(tǒng)效益的發(fā)揮。五是沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，與其他管理系統(tǒng)不能有效融合，缺乏統(tǒng)一的管理平臺(tái)。

五、對(duì)策建議

①擴(kuò)展延伸農(nóng)村供水工程自動(dòng)化管理平臺(tái)，增設(shè)支管管網(wǎng)、聯(lián)戶井的壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)利用該平臺(tái)面向社會(huì)公眾提供供水、收費(fèi)、政策咨詢等服務(wù)。

②充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，建設(shè)“智慧水利”管理服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)先進(jìn)、科學(xué)、實(shí)用的涉水管理業(yè)務(wù)處理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱、水資源管理、水土保持、水庫(kù)安全等水利管理工作的信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，推進(jìn)水利信息化建設(shè)。

③強(qiáng)化信息化的頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，解決標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、各自為政等問題。完善供電、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為水利信息化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

④加強(qiáng)水利技術(shù)人員培訓(xùn)，提高信息化方面的業(yè)務(wù)能力，落實(shí)項(xiàng)目后期維護(hù)資金，提高管理水平，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

[1]安健，李慧敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云技術(shù)的大壩安全管理[J].水利建設(shè)與管理，2015（6）.

[2]鄒明忠.江陰水利信息化建設(shè)實(shí)踐[J].中國(guó)水利，2014（1）.