农村饮水安全信息化建设与应用探索

陈雪英

(河北省水资源研究与水利技术试验推广中心,河北省石家庄市新华区石清路69号 050061)

“信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇。”“没有信息化就没有现代化。”党的十八大以来,习近平总书记高度重视信息化对经济社会发展的驱动引领作用,多次强调要加强信息基础设施建设,打好关键核心技术攻坚战,让互联网更好造福人民。2022年4月15日,在水利部召开的农村供水规模化发展信息化管理视频会上,水利部副部长田学斌也强调了农村供水信息化的重要性。具体包括:一是要做好需求分析,瞄准农村供水安全、稳定、高效的业务需求,加强顶层设计,深入做好需求分析,把信息化与工程同步设计、同步建设、同步实施。强化信息技术与农村供水业务深度融合,统筹考虑系统建设和维护费用、后期用户使用操作与管理维护难度,不断优化调整需求分析方案;二是强化数据采集。以县为单元,以农村集中供水工程为对象,建立全国农村供水管理数据电子台账。

当前,国家层面已经正式开启数字中国的全方位建设,这将为各行业的数字化工程启动和全面落地插上有力的翅膀。早在2021年7月,河北省水利厅印发的《河北省水安全保障“十四五”规划》,明确对提高供水安全和水利信息化建设提出了要求。

1 河北省农村饮水安全工程建设现状及存在问题

2022年,河北省80个县(市、区)实现了城乡供水一体化,南水北调受水区,近3000万农村居民喝上引江水,喝上了长江水、放心水。通过这项民生工程,农村老百姓的饮水水质和用水保证率得到了较大的提升。河北省境内有太行山和燕山两大山脉,山地面积广阔,约为90280km2,占全省总面积的48.1%。山区水资源条件复杂,人口居住分散,且近年来居住人口不断下降,农村饮水安全问题具有明显的阶段性、反复性和动态性,供水设施总体水平与城市仍有较大差距,不可能完全实现城乡一体化建设,与全面建成小康社会的要求还不能相适应[1]。

河北省农村饮水安全工程建设存在的主要问题:一是水处理设施不足。由于消毒设备不足,导致水质条件较城市相对较差,供水管理人员普遍水平较低,不能完全掌握消毒试剂的使用,也是农村供水水质不能有效提升的关键因素;二是水质监测能力建设不健全。农村供水水质检测通常采用一年两次的方式开展,通常不配备水质监测设备,导致出现水质事故不能及时发现,或难以查找到事故原因点,水质监测力量不能完全满足新农村建设的新要求;三是建后管理不到位。农村供水工程建设与管理分离,工程完工会移交当地政府,由村或乡(镇)政府自行管理,没有专项资金支持,不论是设备还是人员配备及管理能力都不到位,农村饮水安全工程建成后普遍存在运行管理不完善问题;四是运行成本高。农村饮水安全工程运行成本包括电费、管理人员工资、水资源税、工程维护费等,且服务对象为弱势群体,对供水成本接受度低,普遍存在水费低,运行成本高,经营难度大的问题,且长期得不到有效解决。

2 信息化管理平台建设框架

农村饮水安全工程信息化建设的区域适应性及可操作性,需要紧密结合当地行政主管部门的实际管理工作需求。为探索河北省农村饮水安全工程信息化管理模式,有效解决实际工作中费工、费钱、低效的问题,实现信息化,体现一体化及现代化,研究小组联合专业技术开发团队采用“内外对比,聚力补短”的思路,展开广泛调研,在学习其他省份成功案例的基础上,不断开阔工作眼界,针对数据获取、数据传输、应用管理等进行研发,提出了工作总体框架及平台功能框架,并在此基础上采用“互联网+”[2]的方式搭建了农村饮水安全工程信息化管理平台。

2.1 工作总体框架

工作总体框架分应用层、支撑层、数据层、传输层、智能感知层、基础设施层6个层次。一是应用层,主要由供水公司及主管部门组成,其中供水公司负责综合监管、应急预警及供水调度,主管部门负责巡检管理及数据报表。二是支撑层,主要工作是数据汇集、形成数据库及数据融合。三是数据层,主要支撑技术有网络地理信息平台(Web Geographic Information System,Web GIS)、Web Service及全球定位平台(Global Positioning System,GPS)。四是传输层,主要通过应用通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)、码分多址技术(Code Division Multiple Access,CDMA)及卫星等完成数据传输。五是智能感知层,需要的数据主要包括水量、水质、水压等。六是基础设施层,主要包括水源地、泵站、供水管网等参与供水的基础设施[3-4]。各层次的工作内容及组成详见图1。

图1 工作总体框架Fig.1 Overall framework

2.2 平台功能框架

农村饮水安全工程信息化管理平台的功能主要包括综合监管、应急预警、数据报表、供水调度、巡检管理、移动应用。综合监管的工作内容主要包括管网压力、管网流量、管网水质、分区计量。应急预警的工作内容主要包括发出预警、事件处置。数据报表的工作内容主要包括压力统计、流量统计、水质统计、分区统计。供水调度的工作内容主要包括需水预测、漏损分析、应急供水。巡检管理的工作内容主要包括巡检计划、巡检日志、任务管理、绩效考核。平台包含的主要功能及其工作内容详见图2。

图2 平台功能框架Fig.2 Platform functional framework

2.2.1 信息展示

平台信息应用ArcGIS技术进行展示,分地形图、片区、供水区域,将管网压力、管网流量、管网水质、水表、泵站及视频等通过一张图进行全要素展示,根据不同受众需求也可以采取单要素展示方式。

2.2.2 实时监控

根据数据信息与地图节点,平台掌握管网输水全程运行情况,实时获取管网压力、管网流量、管网水质、分区计量等重要数据,通过图表方式直接显示历史趋势,在不利事件临界值提取信息,并发送预警。实时监控功能的水质监控部分开发是针对农村饮水安全工程中水处理设施不足的问题,可根据管网水质情况调整消毒试剂的投放频次及用量,可实现消毒试剂的科学、精准投入。

2.2.3 管网巡检

管网巡检是指对输水管网的巡检养护,包括日常检查、隐患排查、巡查路线、人员安排,及时对排查发现的安全隐患进行处理和记录。利用ArcGIS对过程线路全面巡检,逐一控制隐患点。管网巡检功能极大弥补了建后管护人员的缺失短板,为完善农村饮水安全工程的运行管理能力提供了保障。

2.2.4 事件处置

平台对当前报警点做报警分类、联动分析和异常处理。报警分类主要可分为:压力异常、片区流量异常、自备水倒流、水质超标。报警形式主要有页面提示、语音提示和信息提醒。联动分析是以当前监测站点为基础,整合其业务数据、上下游信息、区域信息进行分析。

2.2.5 支付功能

随着城乡居民生活水平的不断提高,便捷性越来越重要,“互联网+”移动支付业务优势也越发突显,正在成为老百姓最愿意接受的服务方式。为适应老百姓支付方式多样化的需求,平台开发多样的缴费渠道,设计通过支付宝、微信等移动支付手段缴纳水费。支付功能的开发应用可有效解决农村饮水安全工程运行成本高的问题,为工程的可持续运营保驾护航。

3 目标评估

初步建立了目标框架体系后,采SMART(S是Specific,指如何使目标具体化;M是Measurable,指如何测量目标;A是Attainable,指如何实现目标;R是Relevant,指目标之间的关联性;T是Time-based,指期限的明确性。)原则来进行评估,它可以用来帮助我们细化、明确目标里的内容,从而更好地引导实际工作。SMART原则详细工作内容详见图3。

图3 SMART原则内容Fig.3 SMART principle content

使用SMART原则对该研究工作的框架目标进行评估:

S——搭建管理平台,使农村饮水安全工程管理工作成本降下来、操作时间省出来、实际效率提上来。

M——以县为单位,至少完成一个平台搭建。

A——广泛调研,充分掌握县区日常管理中的需求点和难点,形成信息清单。

R——将调研资料进行信息整合,剔除掉与其它信息项关联性小,短期无法实现的需求项。

T——研究开展的一年后,完成平台搭建。

用SMART原则评估后,进一步肯定了目标的科学性和可操作性,任务进一步明确。

4 信息化管理平台日常运维

平台建成后,需要继续做好平台的日常运行、维护和管理,以确保后续的正常使用和其可持续性。具体管理措施包括建立健全管理制度、日常检查、设备维护、更新培训等4方面内容。

4.1 完善制度

制度建设工作是对管理规则和操作流程的梳理与确定,用以传播统一的规则信息,减少管理中的自我意识和随意性,为管理范围内的协调统一作业提供保障。强化制度管理,需不断完善管理制度,加强制度建设,责任到人,在日常运行和维护管理工作中做到“有规可依,有章可循”,确保平台运维工作能够有序开展,有效提升运维工作效率。

4.2 日常巡查

平台的日常巡查主要是管理日常使用中可能出现的问题,如运行故障、网络不稳定、网络安全攻击等,确保平台日常稳定运行。主要内容:一是每天不定时巡查,检查平台是否可以正常打开和登录,各种功能是否可以正常使用等;二是防范网络黑客攻击,定期检查平台的访问记录、平台账号、日志文件、异常IP访问情况等,确保网络安全;三是检查平台相关硬件设备的使用是否存在断电、死机等问题。

4.3 设备养护

平台硬件设备能否正常运行,是平台能否发挥应有作用的关键。除了对设备进行例行检查外,还需要定期维护中央平台的传输、存储、控制等设备以及供水站的运行监控设备,以延长设备的使用寿命,降低设备故障率。

4.4 更新培训

在平台使用过程中,需要根据平台用户的要求进行版本升级,即定期更新、优化、改进和升级平台,定期发布平台更新,并将其推送给各级管理用户。同时,及时组织专业技术团队对更新内容进行培训,让用户快速了解和应用平台的新功能[5]。

5 应用实例

沽源县农村供水智慧管理平台是河北省农村饮水安全工程信息化建设的初步尝试。通过管理员云平台,可以实现数据远程抄表、监控、阀控、智能控制、手机缴费、阶梯水价、水质分析等精细化管理。不仅可达到节约人力、节约管理时间的目的,还可通过供水数据分析及时发现供水管网中可能存在的漏水现象,为杜绝水资源浪费提供了科学管理路径。图4～图8为平台部分功能示。

图4 县域农村供水工程GIS地图分布Fig.4 GIS map distribution of county-level rural water supply engineering

图5 水质监控Fig.5 Water quality monitoring

图6 水质取样、在线巡检两端联动Fig.6 Water quality sampling and online inspection linked at both ends

图7 用水量监控Fig.7 Water consumption monitoring

图8 水量漏损自动预警Fig.8 Automatic warning of water leakage

6 思考与建议

6.1 协调宣传,全社会参与

农村饮水安全工程信息化建设涉及面比较广泛。尤其在工程建成后引入信息化理念,需要主管部门支持的同时,更需要当地老百姓的大力配合。加大宣传农村饮水安全工程信息化建设对提高水量供给和水质保障的现实意义,有利于消除老百姓的抵触心理,增加老百姓的配合信心[6]。

6.2 建管一体,信息化引领

在农村饮水安全工程建设的过程中,全过程(设计、施工、验收、使用)、全方位(建设者、施工者、使用者、管理者)贯彻信息化理念。从工程规划阶段始引入信息化理念,在行业内逐渐形成“无信息,不管理”的新型建设和管理理念,确保工程建设以实时数据为依据,形成科学规范的管理模式。

6.3 信息共享,下好“一盘棋”

在农村饮水安全工程信息化管理平台建设的基础上,探索包括平原地区在内的全口径农村饮水安全工程信息化管理平台建设模式。搭乘大数据[7]、云服务等“快车”,加速实现信息数据整合,实现信息共享,全面提升农村饮水安全工程监管水平,提高管理效率及社会化服务水平,下活农村饮水安全这盘棋。

6.4 广泛关注,可持续发展

农村饮水安全工程是惠民工程,是美丽乡村和智慧水利的重点工作之一,符合国家确立的以信息化带动工业化,以信息化推动现代化的发展战略思想[8-11]。信息化管理平台建设是信息化和“互联网+”快速发展的产物,也是管理现代化的必然要求和产物。与此同时,也要认识到农村饮水安全工程信息化的建设是一个长期、不断充实和完善的过程,需要社会各方面给予重点关注,需要各级水利行政主管部门和财政部门给予大力支持。随着社会的不断进步和老百姓实际生活需求的不断提高,农村饮水安全工程信息化的建设过程,必将是一个不断调整和适应现实需求的过程。

7 结语

社会全行业信息化建设的快速发展,对于有效解决农村饮水安全工程中现存的实际问题,进一步促进农村饮水安全工程建后的可持续、良性运营来说是一个难得的机遇,更是一个很好的契机。基于农村饮水安全工程所做的信息平台建设,以沽源县为实际案例,对于以县为单元的平台建设可以起到一个示范作用。县级财政应充分重视信息平台建设、运行与维护的重要性,拿出专项资金予以支持,积极引入社会资本,以保障平台有建、有管,确实发挥平台应有的作用,切实提高人民生活的幸福感和获得感。