泰顺县农村饮用水工程数字化系统的建设与实践

周 鹏，蓝 迅

（1.泰顺县水利局，浙江 温州 325599；2.浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 前言

我国城镇供水从21世纪初就不同程度地开始致力于信息化系统的建设，在长期的探索、开发应用过程中，积累了丰富的建设和使用经验。随着整个社会的数字化改革与各类新技术的发展应用，水务行业的需求也在随之发生变化，管理的思路也在不断创新，自动化和信息化技术在水务企业生产、经营、管理中的应用越来越深入和广泛。目前虽然城镇供水水厂的信息化、自动化及数字化水平有大幅提升，但是农村饮用水工程的信息化、自动化及数字化水平相对落后，以泰顺县农村饮用水工程--泰顺仕阳镇的仕阳水厂为例，探索和实践农村饮用水工程数字化系统。

2 建设思路

本次建设的系统的技术性能和质量指标在技术上适度超前，能在一定时期内保持先进水平，同时，充分考虑实际需求和信息技术的发展趋势，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，节约工程投资，同时保证系统功能完整，经济实用。系统的设计必须具有较高的可靠性，有着完善的灾备方案。同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，采用标准、统一的数据架构实现数据共享。具有更新、扩充和升级的可能，可以方便地扩展系统功能，以满足今后的发展。

3 建设内容

3.1 水位采集系统建设

建设1处水位采集监测站，通过超声波水位计进行采集水位数据，采集的水位数据通过GPRS传输，采用自报形式上报实时水位信息，供电采用市电供电方式[1]。

水位采集监测站由1套立杆、1套水位采集监测和1套市电供电系统建设。其中水位采集监测包含超声波水位计、终端机RTU、设备柜和流量通信卡。立杆高度1.5～3 m,挑臂0.5～1 m；终端机硬件配置4路或以上PI、DI、AI、3路以上DO和2路串口。超声波水位计的量程采用0～20 m，输出4～20 mA微电源，接口为RS485，精确度达到0.25%，防护等级达到IP65。

3.2 水质在线监测系统建设

在线水质监测系统是本次县农村饮用水工程首次采用的先进系统，可以检测浊度、余氯、pH等关键指标。本次建设1处水质在线监测站点，具体指标如表1所示。

表1 在线多参数水质数据采集系统技术指标

3.3 水质监测实验室

目前千吨万人以上水厂必须建立水质化验室,本次建设和实践的仕阳水厂水质采集实验室，具备了日常常规 9 项检测能力，包括：色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见、pH、耗氧量、菌落总数、总大肠菌群和消毒剂余量等。为了方便携带，采用了专业用于规模水厂9项检测的便携式水质综合检测箱，检测项目完全符合标准要求的9项检测能力，测量范围为0.00～14.00 pH，基本误差在±0.03 pH，±0.2%FS之间。消毒剂余量检测部分可基于 DPD 比色法直接测量水中的余氯、总氯和二氧化氯，配制有余氯，二氧化氯，总氯试剂包，测量范围为余氯/总氯0.00～5.00 mg/L，二氧化氯0.00～10.00 mg/L。浑浊度检测部分采用了 850 nm 波长，满足了 ISO 7027 标准，测量范围为0～200 NTU，示值误差：±8%。耗氧量检测部分耗氧量采用了国标中规定的酸性高锰酸钾法测定耗氧量，量程为0.01～99.99 mlL步进量10 μl，精度R=0.2%、CV=0.07%。色度检测部分采用了低漂移、高精度电路系统，测量范围为0～50 度（Hazen，Pt-Co，PCU，毫克铂/升），基本误差≤ ±5%F.S。微生物检测部分采用滤膜计数法检测总大肠菌群和菌落总数，在同一膜片上可以采集大量样品，从而提高细菌学分析法的准确性。

3.4 标准化信息管理软件

软件主要分手机端巡检系统和电脑端的信息管理软件。由于农村水厂的地理位置偏僻，手机APP端软件是必须的。本次建设配置了第五代巡检系统，在手持终端可巡查检查整个水厂的情况，可以为日常巡查、专业检查和特别检查提供了移动端数字化服务[2]。

移动巡查仪器采用安卓操作系统，八核CPU，6 GB运行内存，全网通，支持WIFI、蓝牙、NFC、GPS定位。

电脑端软件主要包含水质监测模块、视频管理模块、巡查管理模块和实验数据录入和展示模块。

（1）水质监测模块：实现了数据展示、历史数据展示和报警提示功能。

（2）视频管理模块：实现了单视频展示和视频控制功能。

（3）巡查管理模块：实现了巡查轨迹总览、巡查员、巡查配置等功能。

（4）实验数据录入和展示模块：实现了手动录入窗口，历史数据展示等[3]。

为了电脑端软件运行，建设了3个工作站，采用了8 GBDDR3内存500 G硬盘，2 G显卡，23寸显示器。

3.5 综合展示系统建设

综合展示系统是各类信息进行汇聚的主要设备系统，也是对数据监控和报警的的重要窗口，也是值班人员对全厂进行安全监控防护的重要平台。综合展示系统显示单元技术指标如表2所示。

表2 综合展示系统显示单元技术指标

4 应用实践

本次建设与实践从2019年10月开始建设，建设历时两个月。系统上线运行两年多来，运行稳定，操作方便，安全可靠，系统发挥了设计的总体目标。

目前系统已经采集水位实时数据2万多条。水质自动采集设备运行良好，有效监控了水厂的浊度、余氯、pH等关键指标。便携式实验室设备实用方便，对水质的检测发挥了重要作用，数据可以线下录入平台中，通过平台自动判断是否超标，达到水质全方位检测监控，为农村饮用水的安全保障发挥了重要作用[4]。同时配备的APP移动巡查系统和手持仪使用方面，发现问题闭环解决，平台中可以配置巡查人员和巡查规定时间，巡查轨迹可以在线记录，责任明确，达到了管理效率的提升作用。视频监控正常起到安全防护作用，综合展示系统运行正常，为整个水厂的运行值班提供了数据决策支持和安全防护工具。

5 结束语

本次泰顺县农村饮用水工程数字化系统的建设与实践是农村饮用水工程数字化改革的大胆尝试，在建设和实践过程中得到如下几点经验：

（1）不要参照大水厂建设一个大而全的系统，需要结合实际需要，对平台需要哪些核心功能进行建设，如视频、水位、水质等关键指标进行选择建设即可，大大节约了数字化建设成本。

（2）对水质的在线检测选择浊度、余氯、pH等关键指标，其他指标采用线下采样实验室分析后录入平台，既实现了对关键指标监控，又实现了对水质的整体数字化监管，同时节约了水质检测的成本。

（3）软件系统建设选择实时数据监测、关键指标报警和APP巡查管理系统进行建设，对一些小水厂不需要的功能明确剔除，使得系统简单、实用、操作方便，符合农村饮用水工程人员的专业管理水平，避免了系统复杂，不会用，用不起的问题，提高了管理效率。

泰顺县仕阳水厂的农村饮用水工程数字化系统的建设经验具有推广价值，值得同类工程推广应用。