農村生活污水處理設施信息化監管平臺建設探究

周 飛， 張志晨， 郭玉柯

(1.上海市金山區水利管理所， 上海 201500； 2.上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海 201799； 3.上海金山市政工程有限公司， 上海 201500)

1 建設背景

農村生活污水處理可明顯改善農村河道水質，提升農村人居環境，是構建宜居鄉村、實現鄉村振興戰略的一項重要任務，是全面深入推行河長制工作、全力提升河湖水環境質量的重要抓手[1-2]。由于其自身的特殊性，農村生活污水處理存在著一是污染量較大，污染物濃度低，二是設施分散、站點數量多，管理難度大，三是運維管理體系不完善、專業化運維水平低等問題。傳統的運維管理方式已經無法滿足農村生活污水處理對于更低成本、更高效率的運營管理要求，為適應新時代發展，保障農村生活污水處理設施的高效運行，亟需利用移動互聯網、云計算、大數據等新型技術手段，構建可持續的管理機制，以進行對農村生活污水處理設施實施的全面監控、運維、養護、考核等業務應用[3-5]，進一步提高農村污水處理設施的完好率和水質達標率。筆者以上海市金山區為例，對農村生活污水處理設施信息化監管平臺的建設目標和內容、總體架構、功能實現等進行了詳細介紹和剖析，以期為其他類似地區農村生活污水處理設施信息化監管平臺開發工作提供借鑒。

2 信息化監管平臺總體設計

2.1 建設目標

以“生態優先、綠色發展”為導向，基于“精細化”“一網統管”等管理理念，全面利用移動網絡、物聯網、云計算、大數據等現代技術，深入挖掘和利用信息資源，結合運行監控、養護、檢查、考核評估等功能建立農村生活污水處理信息化平臺，基本實現對農村生活污水處理設施數據庫、運行狀態、出水水質、水量、電量等信息進行采集、存儲、管理、分析與共享。構建綜合監督、養護管理、檢查管理、監督考核、決策分析、基礎信息管理、水質管理、智能預警、統計報表、移動應用等多功能的農村生活污水處理設施信息化監管平臺，逐步實現精細化、長效化管理，推動多部門、多層面的服務合作和信息共享，進一步提升水務行業管理水平，穩步改善河湖水環境質量，提升農村人居環境。

2.2 建設內容

數據庫設計與建設：建立金山區農村生活污水處理管理數據庫，將金山區所有農村污水處理站的運行監測數據全部接入系統數據庫中；開發數據共享接口，為農村生活污水處理信息化監管平臺業務提供數據支撐。

業務系統建設：包括農污綜合監督、養護管理、檢查管理、監督考核、決策分析、基礎信息管理、水質管理、智能預警、統計報表、文件管理、移動應用等功能。

2.3 總體架構

平臺總體架構分為采集傳輸、互聯網傳輸、數據資源、應用基礎、業務應用、應用交互以及用戶訪問七個層面，并以信息安全體系、標準規范體系為保障，為管理單位、運維單位、社會公眾等提供服務，如圖1所示。

圖1 金山區農村生活污水處理信息化平臺總體架構

采集傳輸層是系統的數據源基礎，類型包括數據交換和數據錄入等。數據錄入方式是指人工錄入信息，包含系統應用各層級的客戶端；數據交換方式是指通過網絡互連實現信息的網絡傳遞，包括系統需要實時直聯的各種外部信息資料存儲,與本網絡系統共用信息。

數據資源層是系統信息收集的目的地，主要進行信息保存和管理工作，主要包括基礎空間、設施信息、檢查數據、養護數據、監督考核和運行工況數據等。

應用支撐層一般由數據、地圖、移動、集成、消息等業務等組成。數據服務主要包括時序數據質量控制、數據自動審核和數據質量報表服務；地圖服務主要包括污水處理站、提升井、收集管網等專題地圖類服務。移動服務主要為移動端應用提供咨詢服務，分為信息資源服務、事務處理服務、移動終端訪問設備等。

業務應用層依托應用支撐服務，構建農村生活污水處理設施管理業務系統，創建農村生活污水處理設施檢查養護功能。

3 信息化監管平臺功能的實現

3.1 綜合監管

基于農村生活污水處理運營相關數據，綜合運用GIS、大數據看板、圖表等，主要從基礎信息、檢查信息、養護信息和運行信息四個方面，完成對農村生活污水處理設施運行狀況表征的展示。從設施基礎角度，建立設施規模評價指標體系，對入庫的農村生活污水處理設施設備進行分級統計，從管網長度、處理站數量、提升井數量、服務戶數等方面，展示農村生活污水處理設施的建設成果和總體規模。從檢查業務場景，構建檢查評價指標體系，對檢查相關業務數據進行統計、分析和展示。從養護角度，構建養護評價指標體系，對養護相關業務數據進行分類統計，從日常養護任務執行進度、整改養護執行進度等方面，展示養護執行情況和成果。從運行管理業務場景，構建運行動態評價指標體系，對運行相關業務數據進行統計、分析和展示，見圖2。

圖2 金山區農村生活污水處理設施綜合監管

3.2 檢查管理

檢查業務主要實現對各個養護單位的養護效果展示，檢查的對象包括管網和污水處理站。

首先制定檢查計劃，包括月計劃和季度計劃，且平臺系統能夠對檢查計劃進行查看、導出。基于檢查計劃，實現對檢查計劃中具體檢查任務的現場檢查人員的派遣，系統提供檢查對象、檢查范圍、檢查人員姓名、完成時間等錄入接口。

其次是基于檢查任務執行數據，結合GIS、圖表等形式，從執行狀態、時間、報送事件等方面，實現對檢查任務的執行情況的監管。任務狀態包括已派遣、執行中、已退回、已完成等。

然后基于檢查人員上報的檢查報告，可以根據檢查任務名稱或者編號查看檢查的具體過程，包括每個檢查點檢查內容的圖片、時間、經緯度、檢查點狀態，系統還能根據檢查人員上報、檢查的實時地理位置，自動判斷與檢查站點地理位置是否匹配，如不匹配將進行提醒。

最后對于檢查發現的問題，實現對問題的管理和處置，可通過事件編號在平臺系統里查看問題的處置狀態，問題處置閉環且經主管部門審核后，平臺系統會對檢查報告進行存檔。

3.3 養護管理

養護管理包括農村生活污水處理設施設備的日常養護和整改養護，養護對象包括管網和污水處理。日常養護根據設施設備的常規養護辦法按計劃進行，整改養護的來源是管理部門或第三方檢查單位發現的問題。

首先是制定養護計劃，包括月計劃和季度計劃，且平臺系統能夠對養護計劃進行查看、導出。基于養護計劃，實現對養護計劃中具體養護任務的養護人員的派遣，系統提供養護對象、養護范圍、養護人員姓名、完成時間等錄入接口。對于養護中發現的問題，通過上報問題派遣后，會流轉到整改養護任務中，系統提供對整改任務的派遣，包括養護對象、養護范圍、養護人員姓名、完成時間等錄入接口。

其次基于養護任務執行數據，結合GIS、圖表等形式，從執行狀態、時間、報送事件等方面，實現對養護任務的執行情況的監管。基于養護人員上報的養護報告，根據養護任務名稱或者編號，可以查看養護的具體過程，包括每個養護內容的圖片、時間、經緯度等。

最后平臺系統提供養護報告審核或閉環功能，審核通過后，系統會對養護報告進行存檔。

3.4 監督考核

依據相關考核辦法，對檢查養護的情況進行考核，為養護單位的準入和退出提供支撐。考核設置涉及考核規則和考核主體兩個部分，考核主體包括處理設施、養護單位和第三方巡查單位。考核評分包括處理終端考核、養護考核和檢查單位考核3個部分，平臺同時支持將考核成果以圖形或表格的形式輸出供后續使用。

(1)處理終端考核

以人工錄入的方式建立主觀數據庫，在評價過程中主觀數據和系統數據共同作用，依據評價系統的數學模型，對數據進行篩選、統計、運算并最終按評分標準形成顯示系統可用數據，提供給評價系統顯示。

(2)養護考核

養護單位考核：基于養護單位運維設施設備的評分，采用加權平均的方式，實現對全區養護單位的考核和排名。

管理部門考核：根據養護單位與街鎮的隸屬關系，對養護單位的評分進行加權平均，實現對街鎮的考核和評分。

(3)檢查單位考核

基于檢查單位檢查計劃執行情況、檢查站點覆蓋情況、檢查發現問題等方面，實現對檢查單位的考核和排名。

3.5 決策分析

使用大數據技術，綜合運用設施養護數據、運行數據、檢查數據、解決方案等數據，從故障、水質和水量三個方面進行分析，并結合熱力圖、表格等形式對結果進行呈現，為設施設備的運行監管、檢查、養護、計劃制定、方案制定提供支撐。基于運維、養護的信息，實現對全區針對故障的風險分析，并結合熱力圖和表格呈現，用于指導和優化養護、維修計劃。基于水質的監測信息，實現對全區設施設備運行水質風險分析，并結合熱力圖和表格呈現，用于指導設施運維監管的重點區域。

3.6 水質管理

實現水質信息的管理，包括展示、上報、查詢、修改和刪除，上報的水質參數包括化學需氧量、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、陰離子表面活性劑、動植物油等。數據填報采用兩種方式進行，一是系統在線填報，即將需要填報的數據在系統相應模塊的頁面中進行錄入，實時保存到系統數據庫中；二是采用從系統中下載數據填報模板(Excel格式)，用戶在Excel中完成數據錄入后再上傳到系統中，由系統自動進行轉換處理完成入庫。

3.7 智能預警

包括預警規則管理和預警信息管理，預警規則管理提供預警規則的新增、修改、刪除等。設置的預警規則的變量必須滿足系統里有的變量，主要包括水泵狀態、水量、水質、能耗、藥劑量等。預警規則管理使用列表形式展示當前系統已有的全部預警規則，使用“已啟用”或“未啟用”表示預警規則當前的狀態。依據已啟用的預警規制，產生運行的預警信息，并使用列表展示預警信息，同時提供多種提醒的形式，比如滾動條、彈窗等。預警信息可供別的業務應用調用，同時根據用戶權限、預警信息等，提供預警信息的解除功能。

3.8 統計報表

統計報表包括水質水量數據表、檢查統計分析表、養護統計分析表和常用報表等。水質水量數據表實現對污水處理站水質、水量的監測指標的統計分析，將分析結果以統計圖和表格方式顯示，并支持分析結果的打印輸出和文件導出。檢查統計分析表對檢查事件、檢查報告等方面進行統計分析，完成對檢查執行情況的統計分析，包括從檢查發現問題、檢查覆蓋率、檢查問題閉合，同時支持街鎮、單位、人員名稱、時間等方面的自定義統計分析。養護統計分析表對養護任務、養護報告、養護計劃等方面進行統計分析，同時支持街鎮、單位、人員名稱、時間等方面的自定義統計分析。常用報表包括檢查月報表、巡檢查季報表、檢查月報表、檢查季報表、水質水量報表等服務。

3.9 移動應用

為實現便捷化管理，開發了APP業務應用，包括基礎信息展示，運行工況展示，檢查管理、養護管理、公眾監督和文件管理等，見圖3。

圖3 平臺APP應用

基礎信息展示可根據管理單位、建設年份，查詢農村生活污水處理設施；支持手機自帶的第三方導航軟件導航手機GPS位置到指定設施的導航線路。運行工況展示使用列表方式展示污水處理站、提升井的運行信息，支持設施名稱、管理單位的查詢。支持二維碼的進行工況信息查詢。檢查管理和養護管理是基于移動互聯網，實現檢查或養護相關應用，主要包括農村生活污水處理設施檢查或養護任務管理、設施檢查或養護上報和設施檢查或養護事件處置。對污水處理站、提升井等重要設施提供公眾監督服務，加強設施設備運行監管，公眾監督可以通過掃描設施的二維碼查看設施的信息或上報問題。文件管理用于接收業務主管部門的最新會議信息、規劃安排、任務信息等。

4 結語

① 農村生活污水處理設施養護管理中主要存在設施分布廣、站點數量多，管理體系不成熟，專業化養護水平低等問題。為提高養護監管能力，降低運維成本，借助移動互聯網、云計算、大數據等現代信息技術，構建綜合監督、養護管理、檢查管理、監督考核、決策分析、基礎信息管理、水質管理、智能預警、統計報表、移動應用等功能的農村生活污水處理設施信息化監管平臺，為實現精細化的農村生活污水處理設施養護提供了有力的支撐。

② 該平臺服務對象眾多、涵蓋范圍廣，主要包括行業管理部門、政府機關、第三方檢查單位、養護單位、水質檢測單位及社會公眾等。平臺的建設有助于提高政府的監管能力，提高養護單位的運行養護能力，提高工作效率。

③ 未來平臺還可增加相應的遠程管理功能，遠程實現對關鍵性工藝數據的調整、設備設施的啟停，曝氣量、加藥量、碳源量的精準控制，進一步提高農村生活污水處理站的智能化程度，全面提高管理水平。