规模化农村供水信息化工程建设

周华 庐山市水利局 九江市庐山市 332800

王嘉龙 胡燕 江西武大扬帆科技有限公司 南昌市 330029

0 概述

农村饮用水安全工程是落实和实施乡村振兴战略的一项重要工程，既能改善农村生活环境，又能提高农村农民的生活质量，是一项惠及千万农村农户的民生工程。随着新信息技术的普及和推广，智能物联网、5G移动宽带网络、云计算和边缘计算机等信息技术的深入应用，各行业信息化技术更高阶段的智慧化发展已成为必然趋势。借助“智慧城市”、“智慧水务”等外部大环境，积极围绕城乡供水管理信息化，通过信息化建设，建设“智慧水利”，促进和带动城乡供水现代化管理，才能提升县一级水利局城乡供水管理水平和公共服务能力，保障农村供水安全可持续发展。

1 建设内容

农村饮水工程信息化工程建设内容主要是建立农村饮水工程信息化系统，对供水泵房、供水管线等相关设施设备进行改造，或加装物联网采集设备，对农村饮水工程的水质、水量、水位及入户段用水量等信息进行采集，运用5G等通信网络，把所采集的信息及时、准确地传输到管理调度中心的数据库中进行处理，既可以保证相关信息采集的精度和传输的时效性，又可以提高信息采集、传输、处理的自动化水平[1]。

农村饮水工程信息化系统主要采集城乡供水各环节的信息，从取水口到输水管道，再到供水处理厂和用户等环节的信息，对水源信息，水质、供水信息，用水信息等进行实时地监测和监控。

（1）原水井监控系统

对供水泵房内原水井进行水位水温监测，对深井泵出水侧进行压力监测及耗电量分析监测.系统采集乾安县农村水源并、原水管、供水管的位置信息，同时汇总原水监管相关的关键信息，包括：今日总取水域、今日总能耗量、本月 水质采样、水源并运行情况等。

（2）供水泵房自控系统设计

针对供水泵房设计远程自动化生产系统。以PLC智能设备为控制主体，以现场总线为核心，以工控机和PLC为系统编程，建设一体化信息系统管理平台。

（3）管线监测系统

主管线压力及流量监测：采用智能超声波水表实时监控主管线流量及压力数 据，并实时上传至管理中心[2]。

（4）入户端工程

为用户安装卡式水表。现有机械水表只是简单的记录流信, 按月抄表缴费，工作量较大，精确度不够高。其除了有基本的水计量功能外，还具备节水、防盗拆、防冻、远程闭锁等功能，并能实现远程监控和抄表。

（5）井房视频监测系统

针对自来供水泵房设立远程视频监控系统，分为户内生产运行监控和户外安全管理监控。

（6）通信系统

通信系统负责连接供水工程的各级调度、管理机构。为农村饮水各项生产活动提供视频、语音、数据等各类通讯服务保障。

（7）总控中心设计

总控中心设在县水利局办公楼内，一般在原有机房基础上进行升级改造。

（8）应用软件设计

农村安全饮水工程项目应用软件分为三类：数据汇聚平台、运行管理平台，智能应用平台。

2 系统架构设计

农村饮水信息化系统平台系统架构设计根据业务需求以及未来业务扩展需求综合考虑。其主要关键就是运用新一代信息技术，通过智能物联网采集设备实时监测水务状态信息，通过5G等通信网络，将海量信息传输到数据库，并及时进行分析与处理，为水源、净水、供水、用水等整个管理过程提供服务管理和并辅助决策，从而提高水务管理水平与服务质量[3]。

以县水利局为一级中心，实现县水利局对整个县域农村安全饮用水工程的全程监控，各个供水泵房对各自供水业务链的全程随时随地可控的目的。系统架构图如下：

图1 系统架构图

农村饮水安全信息化系统平台由二大体系构成：分层支持体系和两大保障体系共，分层支持体系主要包括硬件设施、信息采集传输、计算机网络、应用支撑、业务应用和应用交互层；两个保障体系主要包括标准规范体系和信息安全体系。

2.1 分层支持体系

（1）硬件设施

硬件设施是农村饮水信息化系统平台基础，包括网络网络设备、服务器、存储设备、安全设备及等硬件设施，是支撑各类业务应用运行和各类数据存储的基础，根据实际情况，新建或在己有基础之上进行扩充。

（2）信息采集传输

信息采集传输是采集、传输农村饮水信息化系统的基础设施，主要是通过学习智能采集设备采集农村饮水工程运行管理过程中水源、管网、供水、用水等的各类数据信息。

（3）计算机网络

为农村饮水信息化系统提供信息传输通信服务，根据系统应用范围、重要性和安全性，计算机网络系统可以亲朋建或在己有的基础上进行扩建。

（4）应用支撑

为农村饮水信息化系统提供统一的运行环境、技术架构、通用服务和集成服务。依据国家及水利部有关规范标准体系要求，接入接收的各类数据资源，建设智慧水务管理系统数据库，建设水务数据存储和管理平台，为智慧水务业务应用提供数据访问、数据存储、数据备份、数据挖掘等各项数据管理服务。应用支撑服务包含与农村饮水业务应用紧密相关的各类服务。应用支撑服务包括：GIS一张图服务、应用模型管理、报表及图表服务、统一用户管理等。

（5）业务应用

业务应用是农村饮水信息化系统的核心，包括业务管理、统计分析、决策调度、信息服务和应急管理等。

（6）应用交互

应用交互是系统与用户相互交流的层面，主要包括面向社会公众的服务门户和面向业务人员的信息管理门户[4]。

2.2 两大保障体系

（1）安全保障

安全保障体系是系统安全保障的基础，包括网络信息安全及用户权限配置等。以农村饮水信息化系统的信息安全保护为重点，建立完善系统网络安全纵深防御体系，保障系统的应用安全。同时，加强系统及信息安全监测预警能力和恢复能力等。

（2）标准规范

标准规范体系是支撑农村饮水信息化系统平台建设和运行的基础，是系统扩充和升级需要，是实现信息共享的需要，统一的标准既可以节省项目建设成本和建设效率。从管理制度标准完善、运维体系标准完善、人才队伍建设制度等方面，确保管理系统平台的安全可靠运行。

3 农村安全饮水信息化平台

利用物联网、移动互联网、3S、人工智能等技术实现对已建农村安全饮水工程信息化程度的整体提升，使得整个供水管网系统形成即时反应、统一指挥决策、协调运作的体系，可以为发生不同情况时做出相应的处理结果与辅助决策建议，以更加精细和动态的控制方式管理管网的整个运行、管埋和服务流程。实现对农村安全饮水管网设施全面、动态化管理，实时监控管网，达到生产自动化，运行管理可视化及事故处理便捷化。

农村安全饮水信息化系统以“一张图”的形式运行，主要包括水源井监管、供水泵房监控、管网监控、安防管理、贫困人口饮水管理、营收管理六大系统，为农村供水决策管理提供科学精准的数据支撑。

平台通过“一张图”的方式，直观展示农村供水各个环节监测点的实时监测数据，整合农村供水过程中水源井、供水泵房、管网等关键调度记录，把控供水调度安全路局，确保以更加精细和动态的方式管理农村饮水的生产、输配和服务流程，从而实现农村供水从水源井到入户端水龙头的智慧调度。

（1）水源监管

实现水源信息自动采集和传输，分类入库，使大量繁杂的农村饮水信息分类清晰明确，为水源保护的决策提供数据支撑。基于区域水源基本信息和地理信息，实现统一入库、实时更新、档案管理和在线查询等功能[5]，包括水源类型、所处的地理位置、水文地质条件、供水数量、开采方式、水源井保护区、污染源空间分布等。

（2）供水泵房监控

整合供水泵房生产数据，实现供水泵房生产、工艺、设备、业务等实时监控与分析，引入智能用量预测，全方位保障供水泵房生产运行规范化，确保供水保质保量的同时降低能耗，提高供水泵房的生产效率，优化供水泵房供水指挥决策。系统能够在电子地图上展示供水泵房、关键点压力、供水管网的位置分布和供应关系，并展示今日供水量、今日用电量、出厂水监测、清水池液位等关键指标。点击供水泵房，可查看供水泵房生产工艺以及各个环节监测数据，点击地图上的关键点，可查看该监测点的历史压力数据及变化趋势，能缓为供水泵房生产及管网运行维护提供数据吃撑。

（3）管网监控

以输水管网GIS数据和SCADA监测数据为基础，对农村安全饮水工程管网输配水过程的水量、水压、水质进行实时监测，采集获取信息数据，经水量预测模型分析，获取模拟结果,实现预警和降低风险，提高处置效率，保障农村供水安全。

（4）安防管理

安防管理针对农村供水各个环节进行监管，采用视频监控、门禁系统、红外电子围栏等方式，确保控制和减少水源井、供水泵房、管网等供水环节中各种事故的发生率，降低各类重大异常事件的发生概率，为农村饮水安全营造-个安全、和谐的供水环境。

（5）贫困人口饮水管理

饮水是否安全达标是评估农村贫困人口的指标之一，掌握贫困人口信息和相关工程信息，建立贫困人口饮水长效管理机制，对贫困人口建档立卡，动态掌控饮水情况，精细化管理贫困人口饮水安全。

（6）营收管理

营收管理将报装、营业收费、客户服务等流程规范化，运用计算机进行统一信息化管理，实现事过留痕，所有的操作日志记录在案，透明监管整个营收流程；实现部门之间各业务高效流转，大大提升管理人员的工作效率，为农村提供优质服务。

4 结束语

农村安全饮水信息化建设的目的是为了实现县水利局对农村供水自动化管理，以信息化的手段解决农村饮水监管过程中面临的各种问题实现对农村安全饮水水源井、供水泵房及管网等各个环节的实时监控，有效的解决农村饮水安全监能力薄弱的问题。系统平台以标准化供水服务、智能化调度、精细化管理为建设目标，实现对供水管网的动态化管理，能够减少维护人员，降低运行成本，有效提高供水保证率。同时，通过对工程各个环节的严格监控，能够及时发现存在的隐患，并第一时间进行排查和解决，大幅降低了安全风险。