智慧水务在城乡供水一体化格局下应用
智慧水务系统在城乡供水一体化工程中的应用案例
摘 要：“十三五”期间，河北省水源置换和农饮水建设工作稳步推进，黑龙港流域，历来是海河平原旱涝灾害频繁的地区，也是黄淮海平原盐渍危害严重的地区之一，同时黑龙港流域另有地下水含氟超标的问题。在解决供水问题方面，国家“十三五”饮水安全巩固提升政策，“十四五”农村供水安全保障体系建设政策，利用南水北调引江水进行水源置换以及利用信息化手段提升供水全流程管护机制，为老百姓的饮水安全作出突出贡献。本文将探讨“智慧水务系统”在河北省邯郸市魏县城乡供水一体化工程中的应用效果。
关键词：水利扶贫；水源置换；城乡供水一体化；智慧水务系统；无人值守
引 言： “十三五”期间，河北省水源置换和农饮水建设工作稳步推进，自2014年12月南水北调中线一期工程正式通水以来，河北省加快配套工程建设和江水切换工作，积极推进江水利用，来自丹江口水库的长江水自南水北调中线总干渠一路向北奔涌而来，浸润了广袤的燕赵大地，惠及千家万户。与此同时，河北省农饮水信息化发展方式快速转变，在城乡规划、水厂管理、管网检测、水质安全等方面的信息化建设和应用水平大幅提升，信息资源开发、共享和服务水平显著提高，各级水务水利部门和建设企业网上办事能力达到较高水平，支撑信息化发展的基础设施、网络和信息安全保障体系进一步完善。在行业应用方面以城乡一体化为统领，坚持问题导向、改革导向和法治导向，统筹推进创新城乡一体化供水工程、提高农饮水质量、保证农村饮水水质安全等工作，促进城乡人居环境持续改善，为全省经济社会发展做出显著贡献。
1、工程人文、水文与地理环境简介
魏县地处冀鲁豫三省交界,总面积864平方公里，辖21个乡镇、1个街道办事处，总人口106万，是河北人口大县，鸭梨之乡、联合国地名专家组认证的千年古县、国家级园林县城、国家级水利风景区。2018年，魏县成功创建省级可持续发展实验区、省级洁净城市，顺利实现脱贫摘帽，创新的扶贫微工厂、精准防贫机制等经验在全国推广。
历史悠久，文化深厚。战国时属魏国，魏文侯曾建都于此，开创了百年霸业，“魏县”一名沿袭至今。在绵延的历史长河中，勤劳淳朴、开放进取的魏县人民形成了独具特色的魏文化、梨文化等地域文化，凝炼出“魏文化、水文章、强项目、美城乡”的新时期魏县精神。
物产丰富，资源充足。常年粮食复种面积125万亩，总产量62万吨；鸭梨种植面积20万亩，总产量35万吨，是河北省区域公用品牌，拥有国家地标证明商标。全县林业面积35万亩，森林覆盖率27.06%。劳动力资源丰富，常年外出务工近30万人，年劳务经济收入近60亿元，是国家劳务输出试点县、农村劳动力开发就业试点县，“实打实”劳务品牌享誉全国。全县拥有省、市级农业产业化龙头企业39家、联合体6家，农业产业化经营率为71%，是农业农村部评定的全国农村一二三产业融合发展先导区创建县。
魏县处于黑龙港流域，黑龙港流域大体处于子牙河流域与漳卫河流域之间，包括衡水、邢台、邯郸、沧州、保定、石家庄等六市的50县（市、区），面积3.4万平方公里，光、热资源丰富，是国家重要的农业种植区。由于地势低洼，泄水不畅，加之受季风气候和低洼冲积、海积平原地学条件的影响，历来是海河平原旱涝灾害频繁的地区，也是黄淮海平原盐渍危害严重的地区之一。黑龙港流域另有地下水含氟超标的问题。在解决供水问题方面，魏县积极响应国家“十三五”饮水安全巩固提升政策，利用南水北调引江水，为老百姓的饮水安全作出突出贡献。
2、引江水水源置换、城乡供水一体化工程简介
魏县南水北调水厂设计日供水能力6万立方米，一期于2013年开工建设，日供水能力3万立方米，2015年12月完成基础设施建设、配套供水管网铺设以及机电设备安装调试工作。2016年6月主城区及周边村切换为南水北调水源，保障了城区居民及周边自然村供水安全、群众用水需求。
魏县处于南水北调中线工程受水区范围，年分配用水量2100万立方米，为进一步提高江水利用力度，发挥南水北调工程效益，魏县结合农村饮水安全巩固提升工程“十三五”规划，积极申报了地下水超采综合治理农村生活用水置换项目。
2017年实施县域漳河以北地下水超采综合治理农村生活用水置换项目，完成增建南水北调水厂二期日处理3万吨一体化净水设备及厂房，日供水能力达到6万立方米，向县城漳河以北的北皋、前大磨、西南温、野胡拐、沙口集、棘针寨等6处农村集中供水工程供应南水北调引江水，实现了水源置换。
2019年实施漳河以南水源置换初期工程，建设穿漳加压泵站，向双井供水站供应引江水，巩固提升了农村饮水安全，提升饮水质量。
2020年实施漳河以南农村生活水源置换工程，向车往、南双庙、大辛庄、大马村等12处供水站供应江水，年减少地下水开采量708万m³，实现县域江水全覆盖。
截至目前，南水北调经过四年多运行管理，水质优良，社会反映良好，供水总面积达到864平方公里，供水人口为106万。同时，采用先进“智慧化供水平台”规范城乡一体化管理机制，进一步全面规范我县城乡供水一体化管理，保障群众饮水健康，为实现乡村振兴战略奠定良好基础。
3、智慧水务系统“城乡供水一体化”格局下应用简介
“智慧化供水平台”，是沿着工业和信息化发展的历史轨迹，从自动化、信息化、到现在基于大数据分析与应用的智慧化水利综合监管平台。利用底层信息化软硬件搭建感知网络，透过集中控制指挥中心调度大屏，进行全流程供水科学管控和水源调度。系统包含全流程供水格局下的智慧管控功能模块，所有功能集成展示在屏幕上，实现直观调度、快速排查、与安全保障。整个大屏的中间位置，展示魏县城乡供水的沙盘图（GIS系统）。智慧供水功能涵盖水厂运营管控、管网综合联动调度、DMA分区漏损管控、营业收费系统、客户服务系统等，真正实现了从源头到龙头的全方位管理机制建立。
3.1全流程功能模块展示
3.1.1水厂
漳河横穿魏县，将魏县行政区域划分为南北两区，漳河以北是魏县主城区所在区域，是南水北调水厂所在的位置，另外还有一座经济开发区配套水厂，设计日供水能力1万吨，保障城乡安全优质的水源供给。
水厂数据采集及工艺自控系统，可以将南水北调水厂两个净水车间、经济开发区配套水厂处理工艺及运行流程可视化。
可以实时的看到水厂内部各工艺环节的运行数据，如水厂原水的瞬时流量、累计流量；各个工艺模块的流量、水位，以及各种工艺模块的设备运行状态，方便管理人员使用和管理。
3.1.2泵站
泵站管理系统，将南水北调水厂的送水泵房、城西中途加压泵站、漳北中途加压泵站、经济开发区配套水厂送水泵房等设备运行数据分别展示，在这里可以监测不同支路供水量、压力、累计流量，总耗电量等数值。
泵站管理系统通过信息化手段对各厂站进行管理，将供水设备的数据，如压力、流量等实时传输到控制中心，在线远程查看厂站的供水运行情况，避免厂站异物入侵导致的水体污染及设备损坏，避免设备故障未及时发现导致的停水用户投诉事件的发生。
图2.魏县双罐式一体化无负压加压泵站·内部视角（无人值守）
图3.魏县双罐式一体化无负压加压泵站·外部视角（无人值守）
3.1.3能耗管理
除了对设备进行监控管理，系统还可对设备的能耗进行了整体的监控和分析，也就是能耗管理系统，在这里可以对于农村分水站、泵站的供水量，用电量，进行日、月、年的横向统计与比较。
3.1.4调度监控
调度监控系统，可对农村32个集中供水站的压力，流量，液位，泵组启停状态进行实时监测，可以发现数据异常信息，及时发出提醒，然后远程调度（发工单）对问题进行解决。
3.1.5历史曲线
针对分水站调度系统每个站点压力、流量的24小时数据监测曲线，分析每天的运营状态。
在输配水流程中，管线距离较长，存在着压力不利点用户，也存在新老管网交替进行输水，管网水流存在波动，容易导致爆管的发生。为了保证管网安全稳定运行，又能保障不利点足压足量供水，实现降压输配，为管理决策提供支撑，需要通过对管网进行监测，从而达到降低物理漏失，对管网运行压力状态进行监管的目的。
3.1.6水质监测
水质监测模块，是供水管理很核心的一个内容，我们在供水站，中途加压泵站等多个点设置了水质实时在线监测设备，设备可以对水质中的：余氯、PH值、温度、溶解氧、电导率、水温等信息进行实时监测，通过对实时水质数据，合格率，报警次数等数据的监测，切实做好城乡供水一体化水质安全保障。
3.1.7调度平台
“魏县智慧化供水”调度平台，不仅可以展现南水北调水厂、经济开发区配套水厂，还包括城区及农村管线的分布，各分水站站点的位置等，点击“标签”可以展示每个站点的关键数据，当发生报警时，该站点会变成红色并显示异常信息。管网布置图和管网数据对于水务企业来说是一项重要的资产，而管网地理信息系统（也就是我们常说的GIS系统），是基于计算机软、硬件和网络技术，集成地理空间框架数据、管网数据、基础地形图数据、地理编码数据等多种数据资源，实现对管网各种设施、城市基础地形数据管理的一种综合集成化的信息系统。
在我们整体的平台中，利用GIS系统主要为了达到三个目的：
1) 可视化管网：建立供水管网数据库，实现从水厂到用户的供水管网相关资料的统一信息化管理，如管网、水表、阀门资料以及相关的施工、维修、养护资料等。
2) 智能化决策：当发生供水事故时，系统可准确快速定位到事故地点，并提供比原经验关阀更具科学性、准确性的关阀方案，辅助及时排除故障，缩短停水时间，减少水资源的浪费，提高水资源利用率。
3) 规范化人员：实时监控巡线人员功能；每天定时生成巡线员巡线日志，不用手工填写；紧急事件多部门同时传送，一般事件指定传送；对上报的各种事故自动进行记录，分类存储；分区巡检责任到人分区治理降低漏损。
3.1.8 DMA（分区计量）管理
城区及农村DMA分区管理系统，城区及农村为一级计量区域，通过分片区下沉人员管理同时结合底层分水站及村口大表的水量数据计算，及时发现因爆管或管道破裂等导致的漏损问题。
3.1.9表务管理
国家对于水资源的监控管理需要参照水表的计量数据，对于用户水费收取的依据也是水表的计量数据。通过对表务数据建立信息化管理方法，保障水表硬件稳定高效工作，水表数据及时且准确记录及统计分析，也为水费收取提供有效的依据。
表务管理系统，目前管理着农村及城市涉及5个不同厂家，2种不同种类的远传水表，系统通过技术手段对所有的远传表数据进行整合，直观地展现水表数量，关阀成功率，不同口径水表占比等数据。
3.1.10营收抄表
营收抄表管理系统，运营核心，重要的系统，管理着所辖区域内的远传表及机械表的抄表数据，如上所示可对月营收情况进行数据统计和对比，将每个月的售水数据通过曲线图做详细分析，右侧对新增用户，收缴情况，支付方式等可进行定制化显示，更直观和清晰地展示我们的营收情况。
3.1.11热线客服
供水行业属于民生服务类这以关键服务行业，与民众的日常生活息息相关，因此用户需要渠道反馈自身关心或者所遇到的问题，水务/水利企业则需要渠道倾听用户声音，了解用户诉求，对用户所关心或者所反馈的问题进行及时处理回复，并不断提高服务品质，因此搭建一个统一完善的企业与用户间沟通的桥梁必不可缺，本系统即为搭建及完善水务/水利企业与用户间沟通桥梁，提高水务/水利企业综合服务品质，提升企业综合形象而量身设计。
热线客服系统的统计数据，用来辅助我司提高服务水平。将投诉类型，受理结果，话务数量，通过对日、月、年的统计，解决老百姓关心的问题，不断提高水司的服务满意度。同时还可以为我司各部门的绩效统计提供参考。
3.1.12视频监控
视频实时监控系统，可以对我们管辖的分水站，泵房环境，设备运行状态远程查看，及时发现异常。
结 语：
党中央国务院和各级政府高度重视农村饮水安全工作，“十三五”期间，通过实施农村饮水安全巩固提升工程，全面提高农村饮水安全保障水平，获得广大村民的认可。
供水事业不断发展，从让老百姓“有水喝”“喝上水”，在发展到“喝好水”“饮水安全保障”，国家政策保障民生，地方政府积极响应，根据统筹城乡发展的总体要求，通过实施农饮水信息化巩固提升工程，采取新建和改造等措施，基本完成信息化基础设施建设，健全对供水系统全流程的安全监控、防范措施；建立起完善的水质监测及预警机制，保证居民用水安全；进一步提高加强数据应用分析能力，为决策提供有力支撑；提升公众服务水平，加大信息公开程度，为城乡居民提供良好的饮水安全保障。
人员管理充分利用反馈数据，主管部门实现管理闭环，效率翻倍提高；设备故障率和系统性风险下降近八成，多数情况依靠全生命周期管理，实现零部件以修代换降低维护成本；整体运营成本下降四成，售水乡镇盈亏平衡时间缩短一半。
全域供水格局数字化管理，实现32个分水站统一管控，无人值守，少人值班。主管部门能够清晰的了解全域所有分水站的安防信息，以及用水量，水压等实时上传信息，同时全天实现水质基础信息实时监测，保障中途输水水质，并实现分级快速报警建立创新响应机制。城乡供水一体化大格局下，可以在32个分水站之间实现整体供水状况综合调度，保障格分区供水稳定性，有效缓解城乡用水习惯不同导致的供需矛盾问题。
智慧化系统更是服务于百姓，收费和工单系统整体打通，大大提高了运营效率，也方便了老百姓的客服反馈和日常缴费，通过软件系统可以实现设备及人员管理，提高了应对突发事件的能力，更高效的保障老百姓的安全、稳定用水。
在“十四五”期间，信息化应用将进入一个新常态。在互联网思维对各行业进行颠覆和爆破的大背景下，大数据、平台经济、云计算、移动互联网的飞速发展，构建了新的技术应用体系，造就了新的产业格局形势，诞生了新的商业模式，衍生了新的服务能力。同时也使政府信息化的发展进入新的发展阶段。
回顾“十三五”期间阶段成果，展望“十四五”农村供水安全保障体系建设，魏县仍然坚持一步一个脚印，将甘甜的自来水送至千家万户，促进城乡一体化发展战略，防止脱贫攻坚工作因水返贫，实现“梨香水城”乡村振兴。
参考文献：
[1] 白志礼，欧阳敏 。我国城乡一体化的阶段性及其量化分析[J].西北农林科技大学学报（社会科学版），2010（6）：50.
[2] 常亚林.智慧水务大数据平台建设[J].电子信息.2018.（18）：84-85