“互聯(lián)網(wǎng)+”在智慧城鄉(xiāng)供水體系中的研究

摘" 要：伴隨著高新科技的日新月異，國內(nèi)供水行業(yè)的單位借助相關(guān)的高新科技改善本企業(yè)的管理模式，使其可以具有更多的技術(shù)含量。文章首先簡述了新時期智慧城鄉(xiāng)供水工程的現(xiàn)狀，并針對“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下的智慧城鄉(xiāng)供水工程的必然性深入探討，隨后對于現(xiàn)階段城鄉(xiāng)供水工程的體系中潛在問題進(jìn)行分析，給出了建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧城鄉(xiāng)供水體系的相關(guān)方案，以實現(xiàn)提高供水行業(yè)服務(wù)質(zhì)量的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”;智慧城鄉(xiāng);供水體系

中圖分類號：F299.24 " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " "文章編號：2095-2945（2021）13-0077-03

Abstract： With the rapid development of high-tech industries， domestic water supply industry units are trying to improve the management model of their enterprises with the help of relevant high-end and brand-new technologies， so that they can be equipped with more technical content. This article first briefly describes the current situation of urban and rural smart water supply projects in the new era， and probes deeply into the inevitability of smart urban and rural water supply projects in the \"Internet Plus\" era. Then， the potential problems in the system of urban and rural water supply projects at the present stage are analyzed， and the relevant schemes for the construction of smart urban and rural water supply system are put forward in order to achieve the goal of improving the service quality of the water supply industry.

Keywords： \"Internet Plus\"; smart city and village; water supply system

1 智慧城鄉(xiāng)供水工程簡述

應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的智慧城鄉(xiāng)供水服務(wù)系統(tǒng)可以使得供水服務(wù)系統(tǒng)的日常管理工作更為現(xiàn)代化和智能化，也可以用最短的時間捕捉到供水系統(tǒng)環(huán)節(jié)中存在的實際問題并妥善解決。針對重要的供水區(qū)域可實施實時的動態(tài)監(jiān)控工作，這樣操作有益于在重要的供水區(qū)域發(fā)生相關(guān)問題后進(jìn)行及時的搶修作業(yè)。在日常管理進(jìn)程中也必須重視效率的提升，保證在節(jié)能減排的前提下達(dá)成日常管理工作效率的顯著提高。“智慧供水”工程的推進(jìn)可以最大限度地把漏水損耗控制在相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)，有效減少管理工作進(jìn)程中消耗的成本以及人力。相關(guān)供水單位經(jīng)過資產(chǎn)建庫操作可以為廣大民眾帶來更為便捷的供水體驗，這樣對供水單位的長久發(fā)展也是必要的，廣大民眾可借助各類互聯(lián)網(wǎng)信息平臺掌握自己的用水具體狀況[1]。

2 需水量的估算以及水庫水量調(diào)節(jié)估算

2.1 需水量的估算過程

城鄉(xiāng)的需水用量指的是城鄉(xiāng)廣大民眾的日常生活用水水量以及工業(yè)領(lǐng)域的用水水量的總和，是城鄉(xiāng)區(qū)域在供水項目工程有關(guān)規(guī)劃設(shè)計及建造作業(yè)時的核心參照的指標(biāo)之一。用水水量的數(shù)值和相關(guān)城鎮(zhèn)的總體規(guī)模、工農(nóng)業(yè)比例以及綜合節(jié)水能力有較為密切的聯(lián)系，并且還需要考慮相關(guān)城鎮(zhèn)所在地區(qū)工業(yè)行業(yè)的各大企業(yè)不同的產(chǎn)業(yè)狀態(tài)、城鎮(zhèn)地區(qū)常住人口變化的走勢、當(dāng)?shù)匕傩丈顦?biāo)準(zhǔn)的改變等相關(guān)要素的影響，通常城鄉(xiāng)的需水用量是借助實際工作過程中的相關(guān)報告中查詢得到。有關(guān)部門在用水量的規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)中需要同步考慮日變化因數(shù)Kd以及時變化因數(shù)Kh的影響。考慮一年時間內(nèi)的最高的日用水水量，Kd=一年時間內(nèi)的最高日用水量/一年時間內(nèi)的日平均用水水量，Kh=一天時間內(nèi)的最大用水水量/一天時間內(nèi)的平均小時用水水量。

一般情況下，Kd的取值為1.3～2.1，Kh的取值為1.5～2.7。通常工程技術(shù)人員在對于城鎮(zhèn)區(qū)域的供水系統(tǒng)工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計的進(jìn)程之中，通常參考日最大的用水水量來估計供水工程中各種構(gòu)筑物設(shè)施的相關(guān)參數(shù)指標(biāo);用時最大的用水水量來估計供水工程中各個相關(guān)配水泵站節(jié)點環(huán)節(jié)的設(shè)計供水容量以及供水管道的直徑數(shù)值。

2.2 居民生活需水用量

通常城鎮(zhèn)生活方面的用水量包含了居民的日常生活需水的用量以及公共設(shè)施的需水的用量。居民日常生活的需水用量指的是居民的飲用、廚房烹飪、清洗等方面的用水，公共設(shè)施的需水用量指的是城鎮(zhèn)區(qū)域全部公眾使用的建筑物的總體需水的用量。一般來說，城鎮(zhèn)區(qū)域的日常生活需水的用量和城鎮(zhèn)區(qū)域發(fā)展現(xiàn)狀、所在區(qū)域的自然條件、市政設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀、衛(wèi)生環(huán)境、本地民眾的用水特點等要素有緊密關(guān)聯(lián)。一般情況下，城鎮(zhèn)區(qū)域規(guī)劃的人口數(shù)量以及相應(yīng)的需水的用量額度實施評估。

按照城鎮(zhèn)區(qū)域的用水總體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定額，一般居民日最大用水水量選取為45.2升/人·天，日平均用水水量選取為30.1升/人·天，設(shè)時變化因數(shù)的取值為1.85。

2.3 工業(yè)領(lǐng)域需水用量

工業(yè)領(lǐng)域的需水用量需要依據(jù)規(guī)劃的時期內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的類型以及生產(chǎn)情況的需求來確定，其數(shù)值的量和當(dāng)?shù)氐墓I(yè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品的類別、加工工藝的流程、用水過程的管理能力等要素息息相關(guān)。通常由工業(yè)相關(guān)企業(yè)上報或者參考相同類型的企業(yè)的用水量定額實施評估。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查報告，某城鎮(zhèn)的工業(yè)企業(yè)的缺水情況有兩方面的原因，首先是由于城鎮(zhèn)區(qū)域地下水的水源地已經(jīng)臨近枯竭需要尋找替代的水源，總計約為0.84萬m3/日，其中紙漿廠需水的用量0.57萬m3/日，食品廠需水的用量0.15萬m3/日，其他企業(yè)需水的用量0.12萬m3/日。其次是某些企業(yè)需要擴(kuò)大生產(chǎn)而產(chǎn)生需水的用量總計3.77萬m3/日，其中紙漿廠預(yù)期的2期工程需水的用量1.62萬m3/日，熱電廠需水的用量1.02萬m3/日，工業(yè)園需水的用量0.62萬m3/日，經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)以及附近的村莊的企業(yè)需水的用量0.51萬m3/日。城鎮(zhèn)區(qū)域總計需水的用量4.61萬m3/日。北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的各類企業(yè)經(jīng)考察，需水的用量為0.12萬m3/日。

2.4 水庫興利調(diào)節(jié)計算

應(yīng)用時歷法實施興利調(diào)節(jié)用量估算。其基本計算公式如下：

Vi+l=Vi+W來-W用-W損，

單位為萬m3。

W來代表第i段時間段的來水水量;W用代表第i段時間各單位的綜合用水總量;W損代表第i段時間蒸發(fā)的水庫內(nèi)的水量以及出現(xiàn)滲漏情況時可能出現(xiàn)的水量損失的總和。

3 工程規(guī)劃設(shè)計

3.1 凈水工程的工藝方法選擇

依據(jù)相關(guān)水廠統(tǒng)計的長期工作積累的經(jīng)驗，為保證供水工作的質(zhì)量，主要是以下2種水源進(jìn)行挑選：（1）以某中等營養(yǎng)型水庫作為水源，該水源的最大渾濁程度lt;20.5度。（2）具有少量有機(jī)物的水源。

由凈水工程的工藝方法流程圖知：凈水廠如要實現(xiàn)凈水工程的目標(biāo)需要有：（1）消毒劑以及混凝劑的添加裝置;（2）沉淀操作的相關(guān)裝置;（3）過濾工作的相關(guān)裝置。在凈水操作過程中，特定的時期里可省略某些環(huán)節(jié)簡化流程，進(jìn)而降低成本[2]。上述若干凈水工藝方法可以有機(jī)結(jié)合，凈水廠凈水工藝方法流程如圖1。

3.2 泵站部分的工程設(shè)計

3.2.1 1級泵站的工程設(shè)計

此工程處于泵站周邊，使用泵站產(chǎn)生的回水到達(dá)1級泵站的取水池，加壓處理后經(jīng)過長18.5km，直徑850mm的管道將水輸送到凈水工廠。

3.2.2 泵站工程設(shè)計指標(biāo)

（1）泵站的流量設(shè)計工作

泵站的流量設(shè)計過程需要依據(jù)日最大的平均時供水水量與經(jīng)驗損耗的水量來評估和計算，即為依據(jù)日供水為4.5萬噸加上2.55%的自用水水量和損耗量進(jìn)行評估計算，最后得到設(shè)計流量數(shù)值為0.485m3/s。

（2）水泵型號的選取

經(jīng)過初步的分析，選取13sh-7型號的水泵4臺，另外附加1臺機(jī)組備用，共5臺。13sh-7型號的水泵的綜合性能詳見圖2。

3.3 供水工程的管道部分設(shè)計

供水管道的流量設(shè)計過程中依照最高的日平均時供水水量加上水廠自身需水的用量和損耗水量實施計算，也就是說，依據(jù)最大的日供水4.5萬噸加上2.52%的水廠本身需水的用量考慮管路的損耗實施計算。得到輸入的流量數(shù)值為0.457m3/s，應(yīng)用雙排的單管內(nèi)部直徑為815mm的鉛管。

4 工程綜合效益的評估

4.1 成本水價生產(chǎn)年費(fèi)用的計算

依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)過程的年費(fèi)用組成為：

（1）材料動力費(fèi)用

動力費(fèi)用=QHd/η（單位：萬元/年），

Q代表日平均供水水量，對于1級泵站的情況，取Q=4.6萬噸/日，對于3級泵站的情況，取Q=2.6萬噸/日。H代表總體揚(yáng)程，1級泵站的H=35.8m，3級泵站的H=61.7m。d代表電價，d=0.77元/度。η代表水泵電機(jī)的綜合效益，η=81.5%。

經(jīng)過估算，1級泵站的動力費(fèi)數(shù)值為155.6萬元/年，3級泵站的動力費(fèi)數(shù)值為151.6萬元/年，可得總動力費(fèi)數(shù)值為307.2萬元/年。

（2）維修維護(hù)費(fèi)用評估

取折舊固定資產(chǎn)成本的1.5%進(jìn)行計算。

（3）管理費(fèi)用及其他費(fèi)用

計入綜合成本費(fèi)用的11.5%。

經(jīng)過估算可得總體成本大約為2654.71萬元，其中經(jīng)營部分為1235.77萬元。凈化成本為956.81萬元，原水成本462.13萬元。

可知成本的水價=年生產(chǎn)費(fèi)用/年供水量

最后得到最大的凈水的價格成本是1.25元/方。原水部分的生產(chǎn)消耗是0.72元/方。

4.2 工程綜合效益研究

本工程是水源調(diào)配工程，主要的目標(biāo)是提供工業(yè)以及民眾生活用水，城鎮(zhèn)區(qū)域的生活用水有顯著的社會效益，經(jīng)濟(jì)效益方面的研究相對匱乏，無法定量進(jìn)行分析，因此本次供水工程的效益依據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的效益來進(jìn)行研究。

計算的公式為：

B=W/WO×ψ×ε，

其中：B代表年供水效益，單位為萬元;W代表年供水量，單位為m3;WO代表工業(yè)領(lǐng)域的綜合萬元產(chǎn)值需水的用量，工業(yè)用水企業(yè)是化纖化工行業(yè)及造紙行業(yè)，相關(guān)領(lǐng)域萬元投入的相關(guān)產(chǎn)值需水的用量比較大，因此取165.5m3/萬元。ψ代表工業(yè)領(lǐng)域的凈產(chǎn)值在總產(chǎn)值中的占比，取用ψ=31.5%;ε代表工業(yè)領(lǐng)域的供水效益分?jǐn)傄驍?shù)，取用ε=7.5%。

所以年供水效益數(shù)值為B=1460×104/165.5×31.5%×7.5%=2084.1（萬元）。

4.3 盈虧平衡方面的評價

此工程用生產(chǎn)能力利用效率表征盈虧平衡點，即BEP=總固定成本C/（銷售收入-銷售稅金-變動成本）=27.2%。說明項目的生產(chǎn)能力達(dá)到27.2%即可實現(xiàn)保本的目標(biāo)。詳見盈虧平衡分析圖（見圖3）。

5 “互聯(lián)網(wǎng)+”基礎(chǔ)上智慧城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)的構(gòu)建

5.1 系統(tǒng)構(gòu)建目標(biāo)

應(yīng)用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)可使分析與決策系統(tǒng)的構(gòu)建更為順暢，構(gòu)建對應(yīng)的決策和分析系統(tǒng)可以有效地提升供水工作的品質(zhì)及服務(wù)的效果，如果發(fā)生突發(fā)供水工作情況時，相關(guān)供水單位可第一時間排除相關(guān)故障。

5.2 系統(tǒng)構(gòu)建步驟

在構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”為基礎(chǔ)的智慧城鄉(xiāng)供水服務(wù)系統(tǒng)的進(jìn)程之中，必須科學(xué)有序地推進(jìn)各項工作的進(jìn)展，使其決策支持系統(tǒng)得到良好的支持。國內(nèi)的供水領(lǐng)域相關(guān)單位需要在4～6年時間內(nèi)把握未來發(fā)展機(jī)遇，這種情況對供水領(lǐng)域單位完成跨越式發(fā)展來講是比較重要的。供水單位需要將發(fā)展目標(biāo)轉(zhuǎn)向“水幸福”層面。在發(fā)展的進(jìn)程中必須進(jìn)一步提高企業(yè)的綜合競爭能力，掌握長遠(yuǎn)發(fā)展所需的相關(guān)信息。

6 結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”科技打造的智慧城鄉(xiāng)供水服務(wù)系統(tǒng)可進(jìn)一步提升供水管理工作的品質(zhì)，保證城鎮(zhèn)居民的日常用水?dāng)?shù)據(jù)得到進(jìn)一步整合，依據(jù)其統(tǒng)計的相關(guān)用水信息數(shù)據(jù)，針對廣大居民對供水工作的實際需求更好地改進(jìn)相關(guān)服務(wù)水平。應(yīng)用領(lǐng)先的信息科技可以有效提升國內(nèi)的供水領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)的服務(wù)品質(zhì)及效率。

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