酒泉市農村飲水計量智能系統建設研究

李廷祿，王春艷，劉文鋒

(1.酒泉市水利科學研究院，甘肅 酒泉 735000；2.酒泉市水利科學研究院，甘肅 酒泉 735000；3.力創科技股份有限公司，山東 濟南 250000)

農村地區經濟發展智能化較為滯后，飲水計量、收費智能化系統建設較為落后[1-2]。“十一五”期間建設農村飲水工程建設標準不高，隨時間推移飲水管網老化嚴重，導致農村飲水管網漏水較多，造成嚴重的水資源浪費[3-4]。農村飲水問題關乎人民群眾的生命安全[5-6]。農村人口分布廣泛，作息時間不定，上門收費費時費力[7]。上述問題使得鄉村振興戰略和國家規劃存在較大差異[8]。為了改善上述現象，為農村飲水安全提供保障，有較多的地區建設農村飲水計量智能系統，實現遠程、智能、快捷收集農村飲水各項數據，將水費收取透明化、便捷化，有效控制了水資源浪費，取得了良好的效果[9]。

1 酒泉市農村飲水安全現狀

1.1 農村飲水安全工程現狀

截止2019年底，酒泉市共建成集中式農村飲水工程420項，其中：千噸萬人(1000m3/d〈W)的工程8項，供水規模(200

1.2 農村飲水安全工程計量現狀

農村飲水安全工程從2000年開始建設，通過近20年的實施，基本解決了農村人口的安全飲水問題，受當時條件限制，農村飲水安全工程僅在首部安裝了計量機械水表，大部分用戶末端水表井中安裝機械水表進行計量，大部分水表由于使用年限較長，已不能正常計量，水費計量只能通過人均分攤的方法計量收費，而計量水表完好的項目區，由于水表安裝在門前或門后的水表井中，抄表只能由人工下水表井中抄取，農戶前往集中收費點進行繳費，或由專人上門收取，對于管理和用戶造成了很大不便，管理人員抄表困難，管道較長，計量設施不完善，管道破損后無法及時發現，造成了管漏損率增加，而用水戶計量不準確，繳費困難。近年來隨著社會的不斷發展進步，手機支付的普及，農村飲水安全工程計量設施的簡陋，計量、收費方式的滯后同社會發展需求不適應，無法從根本上保證計量準確，管理方便，用戶用水繳費方便的要求。

1.3 現狀及問題

酒泉市農村飲水安全工程信息化建設相對滯后，計量收費信息化智能化程度低，建設進度緩慢。截止目前，農村飲水安全工程沒有計量收費信息化設施。主要存在以下7個方面問題：

(1)計量設施陳舊，無法實現精準計量;

(2)“人情水”比較嚴重，無法對水費應收盡收;

(3)漏損嚴重，無法通過科技手段減少損耗;

(4)工程運行管理難度大，效率低;

(5)用水戶繳費不方便;

(6)信息化建設嚴重不足;

(7)用水問題不能及時有效解決，用戶用水滿意度低

2 農村飲水安全工程計量智能化管理系統

2.1 系統架構

通過布設計量和信息傳輸設備，將收集到的數據傳輸至云平臺，從而實現對酒泉市范圍內農村飲水狀況的監督，信息化系統可實現數據的實時統計、分析，為決策者管理、決策提供數據支撐。

農村飲水安全信息化村級建設是整個工程的最后一公里，也是飲水安全工程真正落地與后續維護已經持續發揮作用的關鍵一步，非常重要。

安裝的主要設備是村口閥控計量表及每家每戶的戶用遠傳閥控表，將用水信息、繳費信息等數據上傳至平臺，并進行漏損及各種應用分析，為百姓實現“用放心水，交明白費”提供科學依據。

2.2 系統主要功能

2.2.1自動采集及數據處理系統

所有現場設備數據通過4G、NB-IoT無線上傳至數據中心，后臺自動對原始數據判斷合法性，數據解析、存儲。

2.2.2可視化分析系統

(1)用水分析總覽模塊

從總體看出各鎮用水量統計、總用水走勢、各鎮用水量情況及用量排名、各鎮日均用水量等信息，直觀明了看出總體用水情況。

(2)數據監控總覽模塊

羅列每個村鎮的總戶數、連續三天不上數據、斷續上數據、三天內用水突增/突減、欠費預警用戶、欠費用戶數及關閥用戶等信息，解決快速掌控各村鎮運行。

(3)數據運行總覽模塊

總體分析所有欠費數據、預警數據羅列每個村鎮的總戶數、欠費排名及欠費分布、報警數據及各村鎮報警匯總分析，解決從總體把控繳費及報警數據。

(4)數據服務總覽模塊

總體展示老年人、低保戶特殊群體的用水和閥門狀態，保證對特殊群體的服務質量。

2.2.3報表及圖形化分析系統

(1)實時數據查詢模塊

根據行政、儀表設備類型、表地址篩選用水戶，查詢用水戶的最新剩余水量、累計用水量等信息。

(2)歷史數據查詢

根據行政、儀表設備類型、表地址篩選用水戶，按照選擇時間段，查詢用水戶的歷史剩余水量、累計用水量等信息。

圖1 系統構架圖

(3)行政村鎮用水分析及報表輸出

通過行政、月年、時間段作為查詢條件，查詢顯示該行政下的用水圖形分析，顯示該行政下用水量信息。查詢結果可以導出至EXCEL。

(4)管網漏損分析

選擇管網和查詢的時間段，查詢各個管網在這段時間內的供水量、漏水量、漏損率信息。并用曲線圖和柱狀圖的形式，展示管網在一段時間內的漏損率信息。

(5)用戶用水分析及報表輸出

根據行政，查詢用水戶在選擇年/月的用水量信息。查詢結果分別以圖形和報表展示。報表可以導出至EXCEL。

(6)用戶開卡記錄及報表輸出

根據行政單位、柜臺查詢在某段時間內的開卡信息。

(7)用戶充值記錄及報表輸出

根據行政單位、柜臺查詢用水戶在某段時間內的充值信息。

2.2.4二維及三維地理信息系統

可通過二維或者三維查看終端或水表地理信息，實現電子地圖和衛星地圖切換儀表坐標配置和GPS設備位置自動獲取設備坐標查詢和顯示。

2.2.5報警分析系統

根據行政、用水戶等多種條件組合篩選用水戶，選擇時間段和欠費、閥門狀態、設備運行情況報警類別查詢歷史報警信息。

2.2.6收費管理系統

平臺支持遠程充值和用戶水卡充值兩種方式。其中遠程充值，用戶足不出戶，通過智能手機上的微信小程序、微信公眾號、app都可以對水表進行遠程充值。用戶用水卡充值是對于不會使用智能機的老年用戶，可以通過現金到水管員處充值到水卡，將充值后的水卡到主表刷卡實現充值。同時平臺具備各種收費統計分析功能，便于核算收費數據和統計分析經營。

2.2.7手機APP系統

手機app用于用水戶、運維、決策人員使用，不同用戶展示不同的功能以及數據權限；通過手機APP可實現數據查詢、用水分析、水費充值、報警分析、設備狀態查詢等。極大地節約了用水管理的人力物力。

2.3 主要設備

2.3.1分體式多用戶超聲水表

分體式多用戶水表是針對我國水質自主開發、設計的一款新型計量產品。采用承插式分水器、獨立計量閥控傳感器和一體式電路結構，實現多用戶自由組合安裝、每戶獨立顯示、共用采集終端；超聲相差測流技術實現水流的高精度、高靈敏測量、滴水微流量測量，解決供水管網的跑冒滴漏難題；利用動態壓力平衡技術，解決了水表在水中受壓滲水失效的問題，使超聲水表可以長期潛水運行；采用食品級工程塑料材料一次注塑成型，獨特的材料和生產工藝提高了產品的抗凍、耐壓、耐腐蝕性能。

2.3.2一體式無線閥控超聲水表

一體式無線閥控超聲水表是針對我國農村飲水安全自主開發、設計的一款新型計量控制產品，實現村口(關口)供水數據的精確計量。同時刷卡、預付費、遠程控制、遠程充值、數據4G無線上傳、電池供電、太陽能供電、市電供電等功能的自由組合，更加方便用戶使用。

2.3.3水資源云端流量計

水資源云端流量計是針對我國水質自主開發、設計的一款新型計量產品，其采用超聲波測流技術與無線遠傳技術，外形美觀牢固、精度高、壓損低、定位精確、數據遠傳可靠性高，性能優越。

2.4 系統建成后的運營管理

只有最先考慮到后續運營管理工作，才能做好前面的高起點規劃、設計、建設，才能做好產品、系統平臺、服務模式的選擇，通過加強城鄉供水一體化工程建設和管理，提升城鄉供水一體化水平，為農村供水提供長效服務。如果不先考慮高標準運維，等到投資結束，項目實施完畢后，可能才會發現要實現高標準運維已經做不到了。所以支撐高標準運維的條件就是先進技術的產品+強大功能的平臺+接地氣的精準服務模式。

系統建設完成后采用成熟的“縣級平臺+鎮級服務中心+兼職村級用水協管員”的三位一體農村供水運營新模式。以科技和大數據支撐管理與運營，以金融合作保障惠民與服務，為農村供水提供長效服務，讓村級供水管網實現村企聯動、資源共享、快速響應、優質服務，即能長效解決客戶擔心的問題。

2.4.1三級管理模式內容

(1)縣(區)級平臺

縣(區)級平臺承擔著全區運維調度、數據采集、數據分析、數據管理、客戶管理、繳費管理等各種信息，是服務新模式的運行樞紐和核心。

①通過大數據技術，對每天的數據進行全方位分析，自動分析出用水異常、設備異常、通訊異常等情況，由數據中心將異常數據形成工單派發至各鎮級中心，對工單形成派單、接單處理、回訪的閉環管理，變被動服務為主動服務。②通過云平臺收費平臺，確保線上繳費(微信小程序、公眾號、app)、線下繳費(鎮級中心)暢通，財務通過平臺和鎮級中心每天核對收費，確保水費應收盡收、賬目相符。③每天自動形成各鎮級中心運行分析數據報表、運營報表，經數據中心人員確定無誤后派發至各鎮級中心，讓鎮級中心人員依靠數據快捷高效的定位問題、提高服務效率和用戶滿意度。④針對重大事件，可統籌調配資源，及時快速解決問題。

(2)鎮級服務中心

鎮級服務中心是每個鄉鎮的服務網點，承擔著所轄鄉鎮的各村用戶的服務與管理，每個鄉鎮配備3～5人的專業化隊伍，大概每個人服務10個村，給用戶提供全方位的服務。

①全權負責村口表至用戶表之間的戶表(含戶表)管線巡護、計量設施的維護、對服務范圍內的用水問題及投訴問題處理、精細化管理運營，全面保障農村供水安全有效運行。②負責收取用水戶水費、繳納村表水費，進行獨立核算。③負責新接用戶的建設管理及村內工程建設管理。④負責推廣應用科技手段，降低村級供水網絡管線的跑冒滴漏，推動節水降耗。

(3)兼職村級協管員

兼職村級協管員，是我們與建行、農商行或當地銀行合作，充分利用銀行遍布各村的服務網點，對村內用水戶代繳水費、村內管網巡護、用水問題解答以及老年人的上門服務。

2.4.2運營管理模式特點

(1)科技支撐管理

充分利用最先進的力創智能水表+4G通訊+大數據分析+云平臺技術應用等，解決農村供水量大面廣、環境條件差、用水量小、跑冒滴漏嚴重、難管理等難題，為服務模式提供最強有力的技術支撐。

(2)實時損耗檢測

通過大/中/小母子表分段管理、數據整點凍結、大數據分析等技術，及時發現漏損，將漏損控制在10%以內。

(3)水費應收盡收

通過遠程付費的方式，先繳費后用水，欠費即關閥，杜絕人情水，水費應收盡收。

(4)重點用戶特殊服務

對五保戶、貧困戶、老年人等特殊群體，特殊標識、特殊服務。

(5)村級優質服務

與建行的信貸員合作，形成末端服務的隊伍，用合作解決末端服務問題，服務專業、及時、細致、到位。

2.5 運營前后效果對比

2.5.1水費征收和透明度

運行前：縣已經制定農村基本水價，由于由村內水管員人工抄表，效率不高，大多數還是本村人員兼任，收費隨意性強很容易造成“人情水”使得繳費很不透明。

運行后：收費透明，公正。通過現代化的技術手段和信息化平臺，讓用戶繳費更加便捷，并且能隨時隨地查詢自己的用水信息，實現了讓老百姓繳明白費、喝放心水。

2.5.2漏損解決

運行前：村內管網無人管理，因村內施工造成管線挖斷長時間無人管理，沒有科技手段無法定位哪里漏損，造成村內管網漏損很高。

運行后：有效監控和解決鎮級中心的現場工單人員會定期巡線，發現村內管網破壞后會及時維修。通過后臺大數據分析和村口表+支線大表+小表的方式定位漏損點，現場專業化設備查找漏損點，對漏損點及時維修，依靠科技的手段減少漏損。

2.5.3長效運行保障

運行前：沒有專業的技術人才造成現場安裝不規范，人為破壞、設備長時間無法管理造成通訊異常。

運行后：提升管理，節省人力物力，長效運營。

鎮級中心通過后臺的大數據分析，每天定位那些設備通訊異常、報警、用水異常等情況，提前去現場核實并解決，保證了設備穩定運行，為老百姓用水提供了有效保障。

3 實現效果

(1)酒泉市建設農村飲水計量智能系統，通過計量設施改造，實現用水戶用水精準計量，水費應收盡收。

(2)通過更換具備無線通訊和閥控的計量水表，實現微信、app遠程繳費、遠程控制。通過建設信息化平臺，實現計量設施數據的遠程自動化采集，實現實時監控計量設施，以及用戶用水數據的動態監測，為經營和決策提供數據化支撐。

(3)村口安裝大表，通過大表+小表的方式計算損耗，通過平臺分析定位漏損支線，有效減少漏損。

(4)統一定價，依靠云平臺實現繳費，讓老百姓喝放心水，交明白費。

(5)依靠科技手段，有效監控農村飲水安全工程的運行，減少人力和物力，讓工程發揮應有的作用，有效服務老百姓。農村飲水安全工程的管控能力得到大幅提升，依靠現代化技術和管理經驗，結合信息化建設，將工程進行有效管理，給老百姓提供及時周到的服務。