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

0引言

2020年,國家政府提出“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“三農(nóng)”領域的重點工作[1-3]。以往傳統(tǒng)的農(nóng)村供水項目運行維護中,在管道維護方面存在著用水量不清、管網(wǎng)漏損不詳、水表故障處理耗時長等問題,而在管理方面也存在著人工成本高、抄表易錯、抄表效率低、大量水表管理難等一系列問題,成為了我國農(nóng)村供水發(fā)展的瓶頸[4-6]。在現(xiàn)今信息網(wǎng)絡時代,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧水務孕育而生,能夠實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)進行傳輸、存儲、處理和智能分析,以更加精細和動態(tài)的方式管理水務業(yè)務系統(tǒng)的整個服務流程,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]。但鮮有智慧水務應用于農(nóng)村大區(qū)域服務的案例。為全面提升大區(qū)域農(nóng)村水務系統(tǒng)運行管理水平和科學決策能力,在天津市寶坻區(qū)全區(qū)域農(nóng)村供水項目中積極應用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、智能控制等“新IT”技術,探索全區(qū)域的農(nóng)村智慧水務體系,貫穿從水廠的供水量、水質(zhì)、管網(wǎng)流量、漏失量等實時數(shù)據(jù)監(jiān)控,到終端用戶的用水量等相關數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)測的全鏈條管理,并實現(xiàn)了在實際工程中應用[10-11]。

1項目概況

天津市寶坻區(qū)農(nóng)村供水項目分三期實施,共涉及23個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、656個村莊、22萬戶、近50萬人口,管網(wǎng)全長約970萬m、60357座井室,整個供水項目實施完成后達到了寶坻區(qū)農(nóng)村用水全覆蓋,實現(xiàn)24小時常壓供水,百姓隨時可以喝上放心的安全水。本項目是保障寶坻區(qū)城鄉(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展提高人民生活水平的重要基礎設施工程,通過全區(qū)供水系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃管理實現(xiàn)由原來的定時供水向24小時供水的轉變,實現(xiàn)供水價格政策從水資源保護節(jié)約用水到優(yōu)化資源配置,實現(xiàn)“同網(wǎng)、同質(zhì)、同價”的管理提升,降低全區(qū)整體供水成本及運營費用,按照“一戶一表,計量收費”,建立起寶坻區(qū)農(nóng)村用水從源頭到水龍頭的科學合理的管理體系。保障全區(qū)供水市場秩序的規(guī)范化、標準化。寶坻區(qū)農(nóng)村供水項目以保障全區(qū)域農(nóng)村飲用水和供水安全為中心,以解決供水設備智能化集成化水平低、大區(qū)域管理難等問題,結合互聯(lián)網(wǎng)先進技術,探索出“中心管理,分區(qū)運維,用戶一體管理,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NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表。

2“1+5”分區(qū)運營管理模式

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

3系統(tǒng)設計

為了使運行管理更加便捷和高效,寶坻區(qū)農(nóng)村供水項目智慧水務建設基于計算機和NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術,對運行關鍵節(jié)點進行動態(tài)監(jiān)管,采用“1+5”的集散型控制方式進行集中監(jiān)控管理、分散控制和數(shù)據(jù)共享,其總體結構主要包括感知層、通信層、數(shù)據(jù)層和應用層4個部分,如圖2所示。感知層主要通過現(xiàn)場加裝的傳感器、監(jiān)控攝像頭等信息化儀表,將各區(qū)域內(nèi)的水表和管線的運行情況采集為具體數(shù)據(jù),并能將這些數(shù)據(jù)通過通信層傳輸至數(shù)據(jù)層。通信層主要采用構建NB-IoT無線傳輸?shù)姆绞竭M行數(shù)據(jù)傳輸,同時也將感知層的各個監(jiān)測點位聯(lián)系起來。數(shù)據(jù)層主要收集由通信層傳輸來的感知層采集到的數(shù)據(jù)以形成各類數(shù)據(jù)庫,例如供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、營業(yè)抄收數(shù)據(jù)庫等,為應用層進行數(shù)據(jù)分析提供基礎參數(shù)。應用層作為智慧化運營的中樞,應用層提取并分析數(shù)據(jù)庫中保存的海量數(shù)據(jù),同時做出“最優(yōu)化”判斷,自動給出運行相關建議,如爆管預警、營收比分析等。根據(jù)項目的“1+5”的集散型分區(qū)域管理模式,智慧水務建設采用分布式結構,共分兩層,分別是主管理中控室(第一級)和分區(qū)域控室(第二級)。由中控室建立起內(nèi)部網(wǎng)絡,實現(xiàn)各自區(qū)域范圍內(nèi)相關設備和辦公系統(tǒng)設備的互聯(lián)。

4NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表應用

為解決抄表難、成本高等問題,在本工程中首次引入了NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通訊技術與水表相結合的智能水表,它通過移動OneNte平臺、電信NB-IoT平臺,與服務端系統(tǒng)連接,實現(xiàn)智能計量、遠程監(jiān)控、網(wǎng)絡充值(圖4-圖6)。其主要功能包括數(shù)據(jù)傳輸、手機APP互通、遠程控閥、自動喚醒機制等。具有安裝無需布線,通過無線通訊方式,覆蓋廣,抄表人員可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控,同時計量精準、可靠性高、抄表方式快速、靈活的特點,滿足精細化管理的要求。

5NB-IoT智能水表管理系統(tǒng)

本項目結合寶坻大區(qū)域農(nóng)村供水特點和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結構設計,分為以下幾個功能版塊:首頁、初始設置、用戶管理、報裝管理、系統(tǒng)管理、射頻卡管理、水表遠程管理、收費管理、統(tǒng)計報表分析、告警管理(見圖7)。另外,根據(jù)不同層次用戶,特為用戶提供多路徑付費模式,該系統(tǒng)可支持營業(yè)廳現(xiàn)金支付(卡充值、遠程充值)、微信公眾號微信充值、充值機微信掃碼支付(卡充值)、充值機支付寶掃碼支付(卡充值)、支付寶生活繳費。

6管網(wǎng)管理系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的養(yǎng)護流程中,“先爆管,后維修”是一種被動的運作方式,斷水時間長、維護壓力重、資源閑置高,無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。為解決以上問題,在管網(wǎng)管理系統(tǒng)中采取了巡檢與維修的聯(lián)動調(diào)配模式,根據(jù)人員、物資、車輛和設備的運行與分布情況,科學合理地派送搶修任務單,統(tǒng)籌調(diào)度資源,實施專業(yè)化便捷化搶修維修流程,減少災情擴大損失和事故等待時間;專業(yè)搶修隊限時實施搶修維修任務,在線反饋現(xiàn)場施工和管理決策的書面、圖片或視頻等媒體記錄,為后期養(yǎng)護維護或其他作業(yè)提供現(xiàn)場還原;事故處理過程中及時收集、分類存檔資料,統(tǒng)計評估水質(zhì)、水壓、水損、停水時間及影響范圍等管網(wǎng)狀態(tài),提供預控預警和輔助導向數(shù)據(jù),反饋搶修與供水之間的關聯(lián)信息,避免盲目關閥斷水或過度封路開挖;竣工結算階段,在線分段驗收和提交資料,事后統(tǒng)一審計、完善和補充,消除無人管理的空白時段,實現(xiàn)工程并網(wǎng)的無縫化銜接(見圖8)。管網(wǎng)管理系統(tǒng)為農(nóng)村供水注入了新活力,通過管網(wǎng)智慧化管理與運維,建立轄區(qū)內(nèi)供水管道的數(shù)據(jù)倉庫,實現(xiàn)水務信息的互聯(lián)共享,促進決策調(diào)度的優(yōu)化配置,提高企業(yè)管理的服務水平。

7總結與展望

寶坻全區(qū)域農(nóng)村供水項目在傳統(tǒng)農(nóng)村供水工程的基礎上,加入了智慧水務內(nèi)容,通過應用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能水表、NB-IoT用戶管理系統(tǒng)、管網(wǎng)管理系統(tǒng)等,將各類管理、運行數(shù)據(jù)整合在智慧水務系統(tǒng)中,消除了信息孤島,在保證寶坻全區(qū)域農(nóng)村供水項目的安全、高效、便捷運行和管理的同時,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”。該模式的探索與實踐為解決大區(qū)域農(nóng)村供水問題提供了寶貴經(jīng)驗。

作者:梁靜波 周超 杜儒林 孫長江 楊振奇 單位:中建六局水利水電建設集團有限公司