引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實(shí)踐，為您精心挑選了一篇智慧水務(wù)在農(nóng)村供水工程中的探索范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容，可隨時(shí)聯(lián)系我們的客服老師。

0引言

2020年,國(guó)家政府提出“有條件的地區(qū)將城市管網(wǎng)向農(nóng)村延伸,推進(jìn)城鄉(xiāng)供水一體化”,提高農(nóng)村供水保障水平已經(jīng)成為我國(guó)“三農(nóng)”領(lǐng)域的重點(diǎn)工作[1-3]。以往傳統(tǒng)的農(nóng)村供水項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)中,在管道維護(hù)方面存在著用水量不清、管網(wǎng)漏損不詳、水表故障處理耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題,而在管理方面也存在著人工成本高、抄表易錯(cuò)、抄表效率低、大量水表管理難等一系列問(wèn)題,成為了我國(guó)農(nóng)村供水發(fā)展的瓶頸[4-6]。在現(xiàn)今信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧水務(wù)孕育而生,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)、處理和智能分析,以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理水務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整個(gè)服務(wù)流程,是提高水資源管理能力和確保居民用水安全的重要手段[7-9]。但鮮有智慧水務(wù)應(yīng)用于農(nóng)村大區(qū)域服務(wù)的案例。為全面提升大區(qū)域農(nóng)村水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行管理水平和科學(xué)決策能力,在天津市寶坻區(qū)全區(qū)域農(nóng)村供水項(xiàng)目中積極應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用、智能控制等“新IT”技術(shù),探索全區(qū)域的農(nóng)村智慧水務(wù)體系,貫穿從水廠的供水量、水質(zhì)、管網(wǎng)流量、漏失量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控,到終端用戶(hù)的用水量等相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、監(jiān)測(cè)的全鏈條管理,并實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際工程中應(yīng)用[10-11]。

1項(xiàng)目概況

天津市寶坻區(qū)農(nóng)村供水項(xiàng)目分三期實(shí)施,共涉及23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、656個(gè)村莊、22萬(wàn)戶(hù)、近50萬(wàn)人口,管網(wǎng)全長(zhǎng)約970萬(wàn)m、60357座井室,整個(gè)供水項(xiàng)目實(shí)施完成后達(dá)到了寶坻區(qū)農(nóng)村用水全覆蓋,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)常壓供水,百姓隨時(shí)可以喝上放心的安全水。本項(xiàng)目是保障寶坻區(qū)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高人民生活水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施工程,通過(guò)全區(qū)供水系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃管理實(shí)現(xiàn)由原來(lái)的定時(shí)供水向24小時(shí)供水的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)供水價(jià)格政策從水資源保護(hù)節(jié)約用水到優(yōu)化資源配置,實(shí)現(xiàn)“同網(wǎng)、同質(zhì)、同價(jià)”的管理提升,降低全區(qū)整體供水成本及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,按照“一戶(hù)一表,計(jì)量收費(fèi)”,建立起寶坻區(qū)農(nóng)村用水從源頭到水龍頭的科學(xué)合理的管理體系。保障全區(qū)供水市場(chǎng)秩序的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。寶坻區(qū)農(nóng)村供水項(xiàng)目以保障全區(qū)域農(nóng)村飲用水和供水安全為中心,以解決供水設(shè)備智能化集成化水平低、大區(qū)域管理難等問(wèn)題,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù),探索出“中心管理,分區(qū)運(yùn)維,用戶(hù)一體管理,智慧管網(wǎng)”的一體化管理思路,形成了“1+5+2+N”模式,即應(yīng)用“1+5”的集散型分區(qū)域管理模式,融合智能水表管理和管網(wǎng)管理2大系統(tǒng),N個(gè)NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表。

2“1+5”分區(qū)運(yùn)營(yíng)管理模式

結(jié)合寶坻供水項(xiàng)目區(qū)域廣、點(diǎn)位多、管線長(zhǎng)的特點(diǎn),本項(xiàng)目智慧水務(wù)系統(tǒng)以就近管理的思路,采取“1+5”集散型分區(qū)域管理模式,即在服務(wù)范圍內(nèi)共設(shè)6個(gè)運(yùn)維服務(wù)網(wǎng)點(diǎn),南北各3個(gè),其中設(shè)立在寶坻城區(qū)的指揮中心作為主管理中心,其余5個(gè)為分區(qū)域管理站點(diǎn),均設(shè)置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)交匯處,以方便協(xié)調(diào)管理和調(diào)度。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了使運(yùn)行管理更加便捷和高效,寶坻區(qū)農(nóng)村供水項(xiàng)目智慧水務(wù)建設(shè)基于計(jì)算機(jī)和NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)運(yùn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管,采用“1+5”的集散型控制方式進(jìn)行集中監(jiān)控管理、分散控制和數(shù)據(jù)共享,其總體結(jié)構(gòu)主要包括感知層、通信層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層4個(gè)部分,如圖2所示。感知層主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)加裝的傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭等信息化儀表,將各區(qū)域內(nèi)的水表和管線的運(yùn)行情況采集為具體數(shù)據(jù),并能將這些數(shù)據(jù)通過(guò)通信層傳輸至數(shù)據(jù)層。通信層主要采用構(gòu)建NB-IoT無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,同時(shí)也將感知層的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位聯(lián)系起來(lái)。數(shù)據(jù)層主要收集由通信層傳輸來(lái)的感知層采集到的數(shù)據(jù)以形成各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù),例如供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、營(yíng)業(yè)抄收數(shù)據(jù)庫(kù)等,為應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)參數(shù)。應(yīng)用層作為智慧化運(yùn)營(yíng)的中樞,應(yīng)用層提取并分析數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的海量數(shù)據(jù),同時(shí)做出“最優(yōu)化”判斷,自動(dòng)給出運(yùn)行相關(guān)建議,如爆管預(yù)警、營(yíng)收比分析等。根據(jù)項(xiàng)目的“1+5”的集散型分區(qū)域管理模式,智慧水務(wù)建設(shè)采用分布式結(jié)構(gòu),共分兩層,分別是主管理中控室(第一級(jí))和分區(qū)域控室(第二級(jí))。由中控室建立起內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)各自區(qū)域范圍內(nèi)相關(guān)設(shè)備和辦公系統(tǒng)設(shè)備的互聯(lián)。

4NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表應(yīng)用

為解決抄表難、成本高等問(wèn)題,在本工程中首次引入了NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)與水表相結(jié)合的智能水表,它通過(guò)移動(dòng)OneNte平臺(tái)、電信NB-IoT平臺(tái),與服務(wù)端系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)智能計(jì)量、遠(yuǎn)程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)充值(圖4-圖6)。其主要功能包括數(shù)據(jù)傳輸、手機(jī)APP互通、遠(yuǎn)程控閥、自動(dòng)喚醒機(jī)制等。具有安裝無(wú)需布線,通過(guò)無(wú)線通訊方式,覆蓋廣,抄表人員可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控,同時(shí)計(jì)量精準(zhǔn)、可靠性高、抄表方式快速、靈活的特點(diǎn),滿(mǎn)足精細(xì)化管理的要求。

5NB-IoT智能水表管理系統(tǒng)

本項(xiàng)目結(jié)合寶坻大區(qū)域農(nóng)村供水特點(diǎn)和NB-IoT智能水表,配套研發(fā)了一套管理系統(tǒng)軟件,其采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分為以下幾個(gè)功能版塊:首頁(yè)、初始設(shè)置、用戶(hù)管理、報(bào)裝管理、系統(tǒng)管理、射頻卡管理、水表遠(yuǎn)程管理、收費(fèi)管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表分析、告警管理(見(jiàn)圖7)。另外,根據(jù)不同層次用戶(hù),特為用戶(hù)提供多路徑付費(fèi)模式,該系統(tǒng)可支持營(yíng)業(yè)廳現(xiàn)金支付(卡充值、遠(yuǎn)程充值)、微信公眾號(hào)微信充值、充值機(jī)微信掃碼支付(卡充值)、充值機(jī)支付寶掃碼支付(卡充值)、支付寶生活繳費(fèi)。

6管網(wǎng)管理系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)流程中,“先爆管,后維修”是一種被動(dòng)的運(yùn)作方式,斷水時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)壓力重、資源閑置高,無(wú)法避免決策孤立散亂、資料缺失或不完善和管網(wǎng)失衡隱患等管理弊端。為解決以上問(wèn)題,在管網(wǎng)管理系統(tǒng)中采取了巡檢與維修的聯(lián)動(dòng)調(diào)配模式,根據(jù)人員、物資、車(chē)輛和設(shè)備的運(yùn)行與分布情況,科學(xué)合理地派送搶修任務(wù)單,統(tǒng)籌調(diào)度資源,實(shí)施專(zhuān)業(yè)化便捷化搶修維修流程,減少災(zāi)情擴(kuò)大損失和事故等待時(shí)間;專(zhuān)業(yè)搶修隊(duì)限時(shí)實(shí)施搶修維修任務(wù),在線反饋現(xiàn)場(chǎng)施工和管理決策的書(shū)面、圖片或視頻等媒體記錄,為后期養(yǎng)護(hù)維護(hù)或其他作業(yè)提供現(xiàn)場(chǎng)還原;事故處理過(guò)程中及時(shí)收集、分類(lèi)存檔資料,統(tǒng)計(jì)評(píng)估水質(zhì)、水壓、水損、停水時(shí)間及影響范圍等管網(wǎng)狀態(tài),提供預(yù)控預(yù)警和輔助導(dǎo)向數(shù)據(jù),反饋搶修與供水之間的關(guān)聯(lián)信息,避免盲目關(guān)閥斷水或過(guò)度封路開(kāi)挖;竣工結(jié)算階段,在線分段驗(yàn)收和提交資料,事后統(tǒng)一審計(jì)、完善和補(bǔ)充,消除無(wú)人管理的空白時(shí)段,實(shí)現(xiàn)工程并網(wǎng)的無(wú)縫化銜接(見(jiàn)圖8)。管網(wǎng)管理系統(tǒng)為農(nóng)村供水注入了新活力,通過(guò)管網(wǎng)智慧化管理與運(yùn)維,建立轄區(qū)內(nèi)供水管道的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),實(shí)現(xiàn)水務(wù)信息的互聯(lián)共享,促進(jìn)決策調(diào)度的優(yōu)化配置,提高企業(yè)管理的服務(wù)水平。

7總結(jié)與展望

寶坻全區(qū)域農(nóng)村供水項(xiàng)目在傳統(tǒng)農(nóng)村供水工程的基礎(chǔ)上,加入了智慧水務(wù)內(nèi)容,通過(guò)應(yīng)用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表、NB-IoT用戶(hù)管理系統(tǒng)、管網(wǎng)管理系統(tǒng)等,將各類(lèi)管理、運(yùn)行數(shù)據(jù)整合在智慧水務(wù)系統(tǒng)中,消除了信息孤島,在保證寶坻全區(qū)域農(nóng)村供水項(xiàng)目的安全、高效、便捷運(yùn)行和管理的同時(shí),減少了管網(wǎng)巡檢人員和抄表人員的數(shù)量,降低了工作強(qiáng)度,從而極大地削減了人工成本,形成了農(nóng)村大區(qū)域供水的“寶坻模式”。該模式的探索與實(shí)踐為解決大區(qū)域農(nóng)村供水問(wèn)題提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

作者:梁靜波 周超 杜儒林 孫長(zhǎng)江 楊振奇 單位:中建六局水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司