农村供水饮水安全智慧化运维管理建设思路

王大明

(贵州省毕节市赫章县水务局,贵州 毕节 553200)

农村饮水安全一直是我国农村面临的重大问题之一,在过去的几十年中,政府和社会各界投入了大量的资金和精力,建设了许多供水工程和设施,以保障农村居民的饮水安全。但是,由于管理和监管不力,仍有许多地方存在水质不达标、供水不稳定等问题,严重影响了农村居民的生活和健康。为了解决这一问题,可以运用信息化技术来构建一个从“水源头”到“水龙头”的综合监管系统,能够加强对于农村供水工程监管,实现对农村供水的全程监管和综合管理。

1 农村饮水安全工程中智慧水务系统的总体架构设计

利用物联网技术可以对供水区域内的监测站点和相关地供水设施展开数据的采集和监测,从而可以实现供水厂站供水过程的统筹监管,实现无人值守的现象,这样就可以在保证数据准确性和及时性的基础上,实现对辖区供水的全面监测和掌控,有效提高了供水设施的管理水平和安全性。其次,采用大数据技术实现关键数据的智能分析和科学预测,能够及时发现隐患问题,可以快速准确地发现供水设施运行中可能出现的问题,并提出相应的解决方案,避免了一些潜在的安全隐患。最后,利用边缘计算和人工智能技术,该方案提供了智能化的指挥调度和决策支持,可以快速反应供水设施的变化情况,并进行智能化的调度和决策支持,很大程度上提高了对于供水设施的管理能力,从而实现了智慧水务系统[1]。在该系统中,其基本架构主要由多个部分构成,包括了设备端、边缘层、IT设施层、平台层和应用层等多个部分。

在该系统的设备端,主要包括监测设备和传输设备。其中,监测设备用于对供水流程中的各项参数进行实时监测和采集,包括水质、水压、水位、水温等。而传输设备则用于将监测设备采集到的数据进行传输,以便后续的处理和分析。边缘层在物联网平台的搭建下,具备了多种功能,包括了一键扫码、远程控制、以及边缘计算等智能化的功能,能够更好地保障供水过程中相应数据采集和传输过程的兼容性和稳定性。在IT设施层,智能水务系统需要相应的硬件设施进行支撑,这些硬件主要有服务器、存储设备以及网络设备等等。对于平台层而言,该系统则需要建设一种软件平台来实现各种功能,包括数据采集、存储、处理和分析等功能。该平台不仅需要支持多种不同类型的设备接入,还需要具备高可用性、高性能和高可靠性等特点。应用层则是该系统的核心功能板块,主要为用户提供各项具体业务的服务。通过数据监测、数据分析、业务流程优化和智慧决策等方式,该系统可以实现农村饮水安全的全业务过程监管,从而确保供水的安全性和可靠性。同时,用户可以通过不同终端方式,如电脑、手机等,来查看农村饮水安全的监管情况,并进行统一业务和服务入口的操作[2]。

2 农村饮水安全工程中智慧水务系统功能及主要内容

利用智慧水务系统较好地实现了供水过程中的实时监控,在实时的监控下能够及时掌握水质、水量、水压等数据信息,当供水过程出现异常的现象时,能够及时做出报警提醒,可以大大降低供水事故的发生概率,从而有效地提高农村饮水供水安全的综合保障水平。智慧水务系统的功能如下图1所示,相关内容如图1所示。

图1 系统功能图

2.1 综合运营

通过BP神经网络和模型训练对末端用户用水历史数据进行分析,以预测未来用水量和水箱液位,并根据这些数据自动生成水箱液位的调控策略,并将这些策略精准下发到水泵房,以实现全网调峰,解决高峰期供水不足的问题,保证供水安全稳定。此外,利用压力监测站点实时监测和分析辖区内的压力变化情况,并采用压力分布图的形式展示,以帮助管理人员及时进行压力调控,降低管网爆管风险,实现节能、稳压、降漏。

提出了建立统一的身份认证管理机制,实现各类应用的单点登录,以提高安全性和便利性。利用GIS数据、SCADA监测数据等,可以较好地应对应急事件,例如水管爆管、停水以及水质污染等问题。当应急事件发生后,应该迅速调派附近的相关应急物资,并严格结合相关的应急预案进行处理,在事故应急调度过程中严格按照科学、合理的步骤进行相应工作的调配,从而大大地减少供水事故所带来的损失。

综合利用BP神经网络和模型训练技术,结合实时监测和分析数据,以及统一的身份认证管理机制和应急调度预案,实现供水安全稳定、节能降耗的目标,为实现城市供水系统的智能化提供了有益的参考[3]。

2.2 水源地监管

智慧水务系统的水源地监管功能是指对水源地进行实时监测和管理。该系统可以通过传感器和监测设备实时监测水源地的水位、水质和水流量等信息,并通过数据分析和处理,及时预警并报警。同时,该系统还可以通过智能化手段实现水源地的管理和保护,包括水源地环境保护、水源地土地利用和水资源规划等。

2.3 水厂监控

智慧水务系统的水厂监控功能是指对水厂进行实时监测和管理。该系统可以通过传感器和监测设备实时监测水厂的各项数据,包括水质、水位、水压和流量等信息,并通过数据分析和处理,及时预警并报警。同时,该系统还可以通过智能化手段实现水厂的自动化控制和优化,包括供水调度、水质控制和设备管理等。

2.4 管网监控

管网监控主要以管网GIS数据和SCADA监测数据作为基础,该系统可以通过传感器和监测设备实时监测管网的各项数据,包括水质、水位、水压和流量等信息,并通过数据分析和处理,及时预警并报警,从而有效地降低了管网事故风险,充分保障了农村供水安全。

2.5 泵站监管

智慧水务系统的泵站监管功能是指对泵站进行实时监测和管理。该系统可以通过传感器和监测设备实时监测泵站的各项数据,包括水位、水压和流量等信息,并通过数据分析和处理,及时预警并报警。同时,该系统还可以通过智能化手段实现泵站的自动化控制和优化,包括泵站设备管理和运维等。

2.6 农村饮水工程管理

智慧水务系统的农村饮水工程管理功能是指对整个农村饮水工程进行全面的管理。该系统可以通过实时监测和管理各项数据,包括水源地、水厂、管网和泵站等信息,并通过智能化手段实现农村饮水工程的自动化控制和优化,包括水资源的调配和供需匹配等。此外,该系统还可以实现对农村饮水工程的运营管理,包括维护、检修、清洗和消毒等[4]。

2.7 脱贫人口饮水管理

智慧水务系统的脱贫人口饮水管理功能是指对已脱贫地区的饮水情况进行监管和管理。该系统可以通过实时监测和管理已脱贫地区的饮水状况,并通过智能化手段实现对脱贫人口的饮水保障,包括对饮水设施的修建和维护、水质的检测和治理、以及营养健康等方面的提升。

2.8 营收管理

智慧水务系统的营收管理功能是指对农村饮水工程的收费进行管理和监控。该系统可以通过智能化手段实现对用户的用水量进行监测和统计,同时对用户的用水行为进行分析,实现水费的计费和管理。此外,该系统还可以对用户的用水量进行管控,以实现农村饮水工程的可持续发展。

2.9 安防管理

已脱贫地区智慧水务系统的安防管理功能是指对农村饮水工程的安全进行监管和管理。该系统可以通过实时监测和管理各项数据,包括水源地、水厂、管网和泵站等信息,并通过智能化手段实现对安全隐患的预警和防范,包括对设备的监测和控制、对安全事件的处理和应急响应等。

2.10 报警管理

智慧水务系统的报警管理功能是指对农村饮水工程的异常情况进行预警和报警。该系统可以通过实时监测和管理各项数据,对异常情况进行及时预警和报警,以便采取相应的措施,保证农村饮水工程的安全和稳定运行。

2.11 移动应用

智慧水务系统的移动应用功能是指通过移动设备实现对农村饮水工程的管理和监控。用户可以通过移动应用随时随地查看农村饮水工程的相关数据,包括水质、水量、用水量等信息。此外,移动应用还可以实现用户的用水账单查询和支付、在线咨询和投诉等功能,方便用户管理和使用农村饮水工程。同时,移动应用也可以为农村饮水工程管理者提供实时的数据和报警信息,以便及时采取相应的措施,保证农村饮水工程的稳定和安全运行。

3 具体示范应用及效果

农村供水饮水工程是关系民生的重要工程项目,在我国的脱贫攻坚任务中是急需解决的问题。在2021年,针对供水安全工程,X县的某水务公司总共投入39万进行农村饮水安全工程中智慧水务系统的建设,充分展现出为人民服务的宗旨[5]

在X县的智慧水务系统中,实现了“水源地-取水-净化处理-供水”整个供水流程的数据监测体系,这个体系是以管网GIS作为基础,在这个体系中包含了多个供水设施,例如水源地、水厂、中途加压泵站以及供水管网等,相关的供水设施,从而较好地保障了对供水饮水安全的“多维度、高精度、高集成度”的综合运行监管。同时,对于供水水厂合供水泵站这些重点设施,紫水水务系统进行了比较精细化的管理,通过管网DMA对这些重点设施进行了分区管理,能够大大提高对供水管网漏损故障的监控能力,能够有效地解决供水过程中设备设施数量多、分布离散以及水质保护能力差、以及用水收费难度大等问题。

X县农村智慧水务系统包括了多个模块,主要包括了运营总览、工单平台、GIS系统、水厂管理、污水监控、二供监控、DMA管控以及营收等多个子模块,这些模块覆盖到龙头到源头整个供水流程的业务监管,实现了对水资源流动全过程涉及的基础数据的实时、自动采集。

该系统能够针对水源、供水管网、水厂、泵站、污水处理厂等涉区域进行全网监测,能够有效地反馈供水过程中的压力、流量、温度、水质等异常情况,并作出报警,从而加强对于供水过程中的管理。智慧水务系统以GIS系统为基础,通过农村供水系统过程中的相关数据消息进行收集和整理,包括了供水管网、供水泵站、供水水源以及污水排口等相关数据,能够实现供水流程的可视化指挥、调控,而且还实现了GIS系统和视频监控的共同联动,从而使得供水应急事故处理变得更加的便利。在农村供水系统中,供水泵站和蓄水设施这些设施是重点的能耗单元,利用智慧水务系统能够对能耗情况进行数据分析,供水企业能够进行供水过程的能效分析以及供水过程的负荷预测。智慧水务系统以水务能耗模型作为基础,可以实现供水流程过程中的能源平衡,从而可以有效地降低供水过程中的能降。另外,另外,通过构建的“智慧水务”应急调度系统,能够有效地实现供水过程中安全事故、应急预案、资源调度以及供水模拟仿真一体化,以及对供水过程的数字化应急管理。在整个供水过程中,充分利用涉水区域流程图、GIS跟踪、视频监控、营收应收以及移动等手段,从而加强了对于供水过程中出现的应急事件进行动态感知、智能分析以及决策的辅助帮助,从而大大地提高了对供水应急事故处理的管理能力,保障了水务系统的安全运行[6]。

4 结 语

近年来,我国农村供水行业面临着供水保障、供水质量和服务水平等多方面的问题。在这种情况下,建立现代化的监管体制机制、信息化管理和智慧水务系统成为了解决问题的重要手段。智慧水务系统是指利用现代信息技术,将物联网、云计算、大数据等技术融入到水务管理中,实现对水资源的全方位监测、分析、控制和优化,从而提高了工作效率和服务水平,为农村居民提供更加便捷、安全、可靠的饮水服务。