农村供水信息化建设

“十一五”以来，我国农村供水工程经过持续的高强度投入和大规模建设，集中式供水工程得到快速发展，规模化水厂已成发展趋势。截至2015年底，全国建有农村集中式供水工程76.78万处，供水人口7.43亿人，集中供水率达82.4%。

集中式供水工程，尤其是规模化水厂，在运行管理上要求越来越高，仅依靠传统的人工管理手段已越来越不适应农村供水现代化管理要求。如何管好用好已建工程，使其发挥应有的作用和效益，已成为农村供水工作的一项更为紧要而艰巨的任务。充分利用信息化管理手段，是加强农村饮水安全管理的必然选择。

通过对全国部分地区农村供水信息化应用的调查，从信息化的建设、使用和维护总体上说，目前，我国农村供水信息化应用还处在起步阶段，与加强供水管理的要求相比还存在较大差距。

当前，推进农村饮水安全管理信息化恰逢其时，信息化与农村饮水安全管理融合，既面临巨大而紧迫的市场需求和良好的发展大背景，也存在一些制约因素，需要采取有效措施，不失时机地加以推进，以全面提升我国农村饮水安全管理水平和服务质量。

农村供水信息化是以提高业务的效率和质量为目标，采用先进成熟的计算机信息处理技术、自动控制技术、通信网络技术、传感技术、给水工程技术，通过现地监测、控制等自动化设施建设和对水厂设备运行状态和各种信息的自动远程监测和控制，实现对生产、经营全过程的有效管理。农村供水信息化系统的建设应用将对提升农村供水保证率、供水水质、经营效益和优质服务水平具有积极的保障作用。

结合十三五规划中农村供水信息化建设的要求，强化与建档立卡贫困村贫困户的对接，做到精准发力、精准施策。在实现信息共享、为使用者优化决策的条件下，提升工作效率，增加服务体验，提高安全控制的效果，最终达到经济效益最优。

农村水厂信息化建设内容如下：

1、农村水厂的信息采集控制系统：是水厂信息化建设的基础单元，除了承担水厂基础数据的采集、分析处理、对设备远程控制任务外，为保障上级管理部门的日常管理要求，还应能实现日常业务管理数据上报。

2、农村水厂信息管理系统建设，包括水厂监控中心、县级管理中心、市级管理中心和省级管理中心。各级用户根据管理级别和管辖范围的不同，负责辖区范围内的供水系统运行状况的监督、管理、调度、指导和信息查询及应急处理功能。

农村水厂信息化建设应遵循以下原则：

1、先进性原则。采用当今国内、国际上先进成熟的软件技术，使系统建设能够最大限度地适应今后发展变化和业务发展变化的需要。

2、稳定性原则。系统的故障率要低；系统运行发生故障不影响已有数据的安全；系统具有完善的自诊断和自维护功能，确保各项基础设施、通信网络、各信息系统以及数据信息的安全稳定运行，为水厂的运营、监控、管理提供可靠的支撑和保障。

3、实用性原则。系统设计要适应监测管理工作不断深化与发展的需要；设备设计人性化，操作方便、上报数据准确。

4、整体性原则。系统设计应注重整体规划，保证系统各环节指标的协调一致。

5、经济性原则。根据实际需求及业务的发展趋势，设备选型一方面要考虑安全、可靠、先进，同时要考虑经济实用，要易于扩展升级、易于操作、易于管理维护、易于用户掌握和学习使用。

6、可扩展性与兼容性原则。系统设计应保障在系统生命周期内能够与其主流技术相兼容，系统功能可扩充，并能够在不同规模、不同档次的平台上运行。

7、可靠性原则。系统设计应注重方案设计、设备选型、专业软件研发及实现技术的安全和可靠。

目前，与农村供水信息化建设有关的主要技术规范有：《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）、《村镇供水工程验收规范》（SL688-2013）、《村镇集中式供水工程运行管理规程》（SL689-2013）、《CJJ 207-2013 城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》、《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）、《饮用水一体化净水器》（CJ 3026-94）、《生活饮用水水源水质标准》(CJ 3020-93)、《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）、《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）、《村镇供水工程自动控制系统设计规范》DB11/T 341-2006 、《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》（DL/T 5051-96）、《自动化仪表工程施工和验收规范》（GB 50093-2002）、《电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006）、《电缆线路施工及验收规范》（GB 50168-2006）、《接地装置施工及验收规范》（GB 50169-2006）、《低压电器施工及验收规范》（GB 50254-1996）、《电子计算机场地通用规范》（GB/T 2887-2000）、《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB 50303-2002）、《建筑防雷设计规范》（GB 50057-2000）、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB 50198-2000）、《计算站场地技术要求》（GB 2887-89）、《电子计算机机房设计规范》（GB 50174-93）等。

根据农村水厂运行管理的业务要求，服务对象包括水厂管理人员和省、市、县级供水业务管理人员共四级管理人员。其中水厂管理人员又可以分为水厂生产管理人员、水厂经营管理人员、水厂设备维护人员、水厂行政管理人员等。

（1）水厂生产管理人员：要能够通过系统查询到各项监测指标是否正常，各类设备的运行状态是否正常，出厂水是否达到国家的相关标准要求。通过系统派发生产任务、监测生产是否按计划进行，保证质量的前提下不断降低生产成本；监测水厂安防情况。

（2）水厂经营管理人员：要能够通过系统得知用水户本月的用水量和水费征收情况、能够通过系统进行相关的票据打印，把滞收率降低到最小限度。同时通过系统获取水厂的经营效益分析数据，包括生产效益、水源利用系数、投入产出、设备折旧等数据。同时为满足上级管理部门业务要求，定期完善上报相关的供水业务数据。

（3）水厂设备维护人员：要能通过系统对各类设备的运行状况、日常使用及报废年限信息、维修维护情况进行查询和统计，物资的采购供应，组织一般事故抢修、恢复工作、管网监控。

（4）水厂行政管理人员：要能够通过系统实现各项日常行政业务内容的记录、查询和统计分析，供水设计建设，维护和管理等综合性工作。

县、市、省各级用户根据管理级别和管辖范围的不同，负责辖区范围内的供水系统运行状况的监督、管理、调度、指导和信息查询功能，统一工程规划、合理配置饮水资源、加强水源地保护、水质监测、应急指挥调度。该类用户要能够通过系统对管理范围内各项监测指标是否规范要求、一定时期内是否达到预期的经营目标的管理。跟踪解决十三五期间农村供水脱贫攻坚解决进度。

1、地下水取水构筑物：村镇水厂的地下水取水工程主要有管井、大口井、渗渠和引泉池等。

2、地表水取水构筑物：在地表水取水构筑物中，由于地表水源的种类、性质和取水条件不同，地表水取水构筑物有多种形式，一般分为固定式、移动式、山区浅水河流取水构筑物等。

系统要能够对不同类型的取水构筑物基础信息、设备基础信息进行管理，实时查询水位数据、流量数据、出水压力数据、设备运行状态信息，对水源井泵、闸阀启闭状态进行远程的自动控制，对水源地水质监测及预警。

原水中通常含有各种杂质，需要水厂选择适宜的水处理工艺净化水质。信息化系统要能够对净水工艺流程信息、净水设备信息进行管理，实时查询净化过程中药剂投加量、净水水质等有关数据，并能够根据净化结果数据对混凝剂投加系统进行调节。实现查看各类水池的水位信息、净水及供水设备的运行状态信息、供水水量信息、供水压力信息、供水水质信息、水厂用电信息，对加压泵启闭状态进行视频和自动控制。

输配水单元管理的对象，一是输配水管道（网），如管网地理信息系统、管网材质、管径、铺设深度、维护位置等，二是管道上的附属设备与设施，如闸阀、进排气阀、止回阀、减压阀、泄水阀、消火栓、公用水栓等。三是厂区外增压泵站、蓄水池的监控及管理。系统要能够实现对输配水单元管理的各类对象、设备信息进行管理，实时查询管网节点的流量信息、压力信息、水质信息以及蓄水池的容量信息、供水覆盖区域及覆盖人口信息等。

水厂计量收费的两种模式如下：

（1）后付费模式：需要在用水户处，安装水量计量设备和远程传输模块，通过无线方式传输到水厂监控中心，水厂管理人员根据本月用水户的用水量数据进行收费。

（2）预付费模式：需要在用水户处，安装水量计量设备、阀门和预付费控制模块，对每个用户发放一张用户卡，用水户持卡到水厂购买水量。当用水户剩余水量低于设定值之后，软件会提示水厂管理人员，该用水户剩余水量低于预警值，平台对用水户提供短信提示服务，当用水户剩余水量为0后，阀门就会自动关闭，停止供水。

无论采用哪种收费模式，系统要能够对用水户信息、设备安装信息进行管理，对用水户本月的用水量和水费征收情况、管网漏损率情况、产销差的查询和汇总分析，减少用水户欠费，避免呆账死账，提高水费征收率，并能支持多种缴费形式，进行相关的票据打印，提高服务质量。

水厂的安全生产管理既是国家法规政策的强制要求，也是规范生产运行，保护劳动者和消费者身体健康，维护社会稳定的需要，在日常的管理中，要长期开展安全教育培训、定期进行安全检查。

要能通过信息化的手段，如安装视频监控和安防设备加强对水厂的安全管理。

当供水系统突发污染事件，通过信息化手段自动预警、自动通知、自动停水，缩短安全事故的反应及处理时间。

取水水量安全问题，当当前水源地水量无法满足供水需求，系统作出预警及备用水源决策建议。

水厂日常运营管理，在制定出配套的管理制度后，需要对各类记录信息进行记录和汇总分析，辅助进行水厂运营的决策分析。主要内容包括：

（1）水厂工程设施与设备基本情况，如工程规模、技术特征、受益范围、主要设备生产厂家、出厂日期、型号、规格、技术参数等，这些属于原始资料，需要作为档案长久保存。

（2）水厂运行记录，包括投产运行时间、运行日志、事故情况记录等。

（3）水泵、电机、电气开关等设备维修记录，包括维修日期、维修内容、消除设备缺陷及监测测试记录、零部件拆换情况等。

（4）构筑物的养护维修与改造记录，裂缝、沉陷等观测和处理记录。

（5）水源来水情况记录，包括河流或水库等地表水源的水位、流量、水质、取水量，地下水的水位、水质变化等。

（6）絮凝剂、消毒剂的使用记录，对净水工艺的调节变化等。

（7）供水水质、流量、压力等情况。

（8）进行水厂的经营效益分析，包括生产效益、水源利用系数、投入产出、设备折旧等分析。

（9）供水设备健康度，综合故障率，综合修复率，综合替换率。

系统应能够对这些运营基础数据进行管理，并定期进行分类、汇总、找出生产经营管理中的规律和问题，进而辅助进行经营决策、制定经营计划和生产计划。

行政管理业务涉及上下级单位公文流转、水厂各项工程档案管理、会议室管理、车辆使用维修管理、财务管理、客服管理、停水公告发布、营销管理、人事管理、舆情监控等。

系统要能够对各项行政管理事项进行记录、发送、查询和汇总分析。

在需求分析的基础上，以供水业务为核心，以自动化控制为手段，以智能化分析为重点，运用先进的信息采集技术、自动监控技术、通信和计算机网络技术、数据管理技术、信息应用与管理技术，建设一个以采集取水、净水、输配水信息为基础（包括水位、流量、水量、压力、水质、视频等），以通信、计算机网络系统为平台，以业务管理应用系统为核心的农村水厂信息化项目，满足相关业务的用户需求。

通过系统需求分析，根据系统总体设计思路，借鉴目前国际国内同类系统开发经验，系统开发建设应采用先进的、科学的信息技术，搭建系统总体框架，尽可能地避免未来的重复建设，为系统开发建设和运行维护打下坚实的基础。

本项目的系统总框架，如下图所示：

图5  系统总框架

水厂采集控制系统主要由取水单元监控、净水单元监控、输配水节点监控、用水分支点监控、安防监控五部分组成。可实现对电动机（功率、电压、频率、功率因数等物理量）及其辅助设备、断路器、供排水控制系统及其它水厂运行重要部位与关键对象、参数的有效监控，并将监控的数据等信息进行上传，实时监控厂区内设备的运行，最终实现“无人值班，少人值守”的目标。系统通过网络将设备的运行参数、前后池水位、管道压力及流量等信息上送到控制中心，同时接收控制中心的调度控制指令，提供水厂工作人员远程数据支持及调度支持。

水厂的采集控制，无论是取水单元、净水单元，还是输配水、用水分支点监测，其采集内容一般包括水量采集、水位采集、压力采集、水质采集、电参数采集、设备运行状态采集等。

常用的水量计量设备有机械式水表，智能远传水表，超声波流量计，电磁流量计等。

⑴ 机械式水表是指安装于管道上，通过水流冲击水表叶轮转动达到水量计量目的的一类水计量设备。一般计量精度为2级，成本较低。但由于叶轮长期与水流直接接触，如果水质较差，甚至含有少量砂砾，对机械叶轮传动装置会造成很大影响，甚至会直接卡死传动装置，导致水表停止计量。

⑵ 智能远传水表

远传水表是普通机械水表加上电子采集发讯模块而组成，电子模块完成信号采集、数据处理、存储并将数据通过通信线路上传给中继器、或手持式抄表器。表体采用一体设计，它可以实时的将用户用水量记录并保存，或者直接读取当前累计数，每块水表都有唯一的代码，当智能水表接收到抄表指令后可即时将水表数据上传给管理系统。根据远传输出的方式，远传水表分为有线远传水表和无线远传水表。

远传水表的选用， 一般情况下，公称直径不大于DN50时，应采用旋翼式水表；公称直径大于DN50时，应采用螺翼式水表；水表流量变化幅度很大时应采用复式水表。

③ 电磁流量计的原理是导电体在磁场中运动（如随着流体运动）时会产生感应电动势，利用感应电动势与流体的流量大小成正比测出流量。电磁流量计具有较小的测量误差（一般误差为±0.2%～±1.0%），因不易阻塞对水质的要求低，不产生压力损失，但要远离强磁场和水泵电机等，并且电磁流量计的外壳要可靠接地，否则会受外磁场干扰。电磁流量计的计量精度较高，一般在0.5%左右，但是造价高。

⑷ 超声波流量计是一种没有机械传动装置，采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q。既可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。它的测量准确度很高，几乎不受被测介质的各种参数的干扰，尤其可以解决其它仪表不能的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。

超声波流量计价格适中，计量精度为1级。

常用的水位采集监测设备有投入式水位计、雷达式水位计、超声波水位计等。

1、投入式水位计：基本工作原理就是静压液位测量。液体介质中，某一个深度产生的压力就是测量点以上的介质自身的重量所产生的。它与介质的密度和当地的重力加速度成正比。通过公式P＝ρGH反映了他们之间的比例关系。其中P＝压力，ρ＝介质密度，G＝重力加速度，H＝测量点的深度。

投入式液位计的优点主要是：测量精度高；安装方便；信号可远传遥控；可以通过选择不同的材料抵抗各种介质的腐蚀；适合用于防爆场合；价格适中。缺点表现为：测量信号需要换算；无法测量超过125℃的高温介质温度；测量介质的密度必须均匀一致。

2、雷达水位计：是利用电磁波探测目标的电子设备。其主要作用是用来进行水利监测、污水处理和防洪预警等。其主要测量原理是从雷达水位传感天线发射雷达脉冲，天线接收从水面反射回来的脉冲，并记录时间T，由于电磁波的传播速度C是个常数，从而得出到水面的距离D。脉冲雷达测量距离能达70米，适合远距离测量水位，同时较小的波束角能允许仪表安装位置更加靠近侧壁，便于安装调试。

² 非接触式测量水位，精度不受水体密度变化影响，如水温、含沙量、盐度变化等。

² 测量精度高。雷达波非常稳定，没有零点漂移问题，且精度不受空气温湿度变化影响。

² 全固态电子结构，安装在水面上方，容易维护。

² 探头必须垂直对准水面，对安装条件苛刻。

² 冰期和有水面漂浮物时测不到水位。

² 要定时率定

超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表。在测量中超声波脉冲由传感器（换能器）发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。 由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。

优点：安装简单，精度符合规范要求；非接触测量；不受水流冲击、漂浮物缠绕、水质电化影响；不受天气、潮汐、流速大小限制。

缺点：有温飘，水面漂浮物影响精度，要定时率定。

压力传感器的工作原理是由介质压力直接作用在传感器膜片上，使水管压力传感器膜片产生与介质压力成正比的细微位移，从而使传感器电阻发生变化，电子线路检测变化，并转换输出对应于这个压力的标准信号。在规定范围内，被测量值增加或是减少时，输出中出现最大差值。迟后指的就是输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。

供水水质在线监测的因子包括：温度、浊度、PH值、溶解氧、电导率、余氯等。目前国内外的水质监测设备都有比较成熟的产品，可以根据建设成本、运维成本和监测精度进行设备选型。

主要包括：电流传感器、电压变送器、智能电量采集模块等，用于监测水厂的用水量、电流、电压、功率、功率因数等参数。

主要包括：PLC可编程控制器、触摸屏控制器、I/O数据模块等，用于监测水泵、电机、加药设施、自控设备、阀门、开关等的运行状态。

遥测终端机RTU：集数据采集、通信传输和控制于一体。采用4G、GPRS、北斗卫星等通信方式进行无线遥传，可传输水雨情、视频、水位、流量、水质、压力等多种数据信号。同时功耗低、性能稳定、环境适应能力强，广泛应用于水资源、山洪预警、中小河流、水厂自动化等水利信息化行业。

目前常用的信息传输方式有有线传输、GPRS无线传输、光纤通信和微波通信等。

有线（RS-485）的方式传输，此种传输方式相较于无线传输具有较强的稳定性。但是传输距离有限，且受现场实施环境因素较大，有时需要采用地埋或架空的方式，从而导致施工成本的增加。理论上RS485的最长传输距离能达到1200米，具体能传输多远视周围环境而定。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。

GPRS无线传输是基于移动通信系统的通信方式，具有覆盖广、网络能力强、性能稳定的特点，其优点是设备功耗非常低，传输费用相对比较低廉，传输率高，接入时间短，缺点是可能会发生数据包丢失现象。如果采用无线移动通信方式，可以直接租用通信服务商（如移动、联通、电信）现有的通信网。

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。光线通信传输带宽大、稳定、可靠，适合于传输图形、视频等多媒体表现形式的信息，但投资一般较大，施工困难，维护成本高，目前一般用在骨干通信网络上。随着技术及工艺的发展，光纤的成本逐步下降，因此也逐渐在小范围内作为大容量骨干网使用，由于其传输距离大于双绞线，也可以替代双绞线使用。

微波通信时采用波长0.1mm-1m，频率300MHz-3×10¹¹MHz之间的电磁波进行通信。微波通信能运载大量的信息，但需要间隔一定的距离建设基站，其传输质量易受到地形、地貌及气候状况的影响，适用于通视条件好、传输距离不太远的平原地区。

4G是第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

北斗卫星通信系统覆盖范围广、没有通信盲区、信息加密传输安全。用户终端机分为指挥型用户机和通信型用户机，指挥型用户机可以监收其所有下属用户机的通信数据，并可以向其任一下属用户机发送命令或与其进行数据通信。

在水源地安装水量监测设备、水位监测设备、电参数监测设备、远传监控模块等设备，实时采集水源水位信息和开采量数据，实时监测水泵的运行情况及工作参数，并将以上数据传输至水厂工控机或服务器中。主要采集参数有：

（1） 水源水位

（2） 泵房吸水井水位

（3） 取水泵的运行状态

（4） 取水流量与出水压力

（5） 原水水质   

（6） 各类阀门的状态

（7） 水厂取水用电量

 

宜采用超声波流量计计量设备。

对于原水水量的采集，水质状况不是很好，甚至含有少量砂砾，由于叶轮长期与水流直接接触，对机械叶轮传动装置会造成很大影响，甚至会直接卡死传动装置，导致水表停止计量。

电磁流量计价格昂贵，而且易受到水泵电机等磁场干扰，若计量设备安装处离水泵较近，则不宜使用电磁流量计。

超声波流量计是一种没有机械传动装置，价格适中，计量准确度较高，适宜进行原水水量的采集监测。

（1）对于地下水取水构筑物，一般情况下为管井或大口井，宜采用投入式水位计进行监测。

（2）对于地表水取水构筑物，可以依据取水位置、建设成本，选择投入式水位计、雷达水位计或者超声波水位计。

3、水泵状态监测：安装三相电测量监控模块，实施获取水泵运行状态信息。

4、水泵远程启闭控制：按时启闭时间或者根据水池高低水位等条件设置实现水泵的自动启停，避开电价和用电量高峰，节约运行成本。

5、原水水质监测：原水水质变化直接影响净水工艺，水质监测采用光学原理和试剂原理。供水水源突发性污染事故,对供水安全造成严重威胁。水厂在原水引水段建设水质监测预警系统,可尽早发现水质的异常变化,对水质污染迅速做出预警预报。试剂取样化验的结果相对滞后，而光学在线检测系统则具有实时、快速、准确、定性的优势。宜采用光学法多参数水质分析，对水质变化快速判断，指标包含浊度，COD，氨氮，PH，温度等。

根据原水取水位置，如果原水取水位置与水厂位置较近，可以采用光纤，双绞线等有线传输方式，如果距离水厂位置较远的，不适合以有线形式传输，宜采用无线通信传输方式。无线传输方式中，宜采用GPRS无线传输方式，具有覆盖广、功耗低、通讯成本低廉等特点。

对净水生产过程的监测，直接反映出产品的生产过程和质量情况。本单元仅就常规净水单元监控需求的主要内容进行了介绍。

根据净水生产的工艺流程，净水生产单元又可细分为混凝、沉淀单元，过滤单元以及排泥水及污泥处理单元。混凝沉淀单元和过滤单元是净水生产的主要单元，排泥水及污泥处理单元是生产的辅助单元，是对生产过程中产生的废物进行处理的单元。

1、混凝、沉淀单元监控的主要内容有：

（1） 药剂的配置与投加

（2） 搅拌机、提升泵、投加泵的运行状态

（3） 药液池的液位

（4） 进水等管道上阀门的开关状态

（5） 混凝、沉淀池的排泥

（6） 沉淀池出水的浊度

2、过滤单元监控的主要内容有：

（1） 滤池进水阀、排水阀、水冲阀等的开关状态

（2） 滤池的液位

（3） 滤池水头损失

（4） 滤池的反冲洗控制

（5） 滤后的流量监测

（6） 滤后浊度的监测

（7） 滤后水消毒剂的投加

3、排泥水及污泥处理单元监控的主要内容有：

（1） 潜污泵、搅拌机、刮泥机的运行状态

（2） 污泥脱水装置的运行状态

（3） 排水池、排泥池、浓缩池、贮泥池的液位

（4） 浓缩池污泥浓度

在净水单元中由于监控的参数很多，因此一般采用分布式现地控制柜的方式进行采集控制，控制柜以PLC为核心，兼顾采集，控制，通信等功能。通常混凝沉淀，过滤和加药控制各有一个控制柜，各个控制柜用网络与监控主机通信。

在本单元中有多处水位及物位的监测。出于对水质影响及水池深度的考虑，水位计应主选非接触式水位计。对污泥等物位的采集，也应采用非接触式物位计。

在本单元中，有多种泵机工作。对这些设备的监测，可以保证净水工艺的正常进行。此类监测由控制柜进行监测。

投加混凝药剂、消毒剂控制系统可根据原水水质、进水流量和制水水量自动计算投加混凝药剂量及消毒剂的剂量。

滤池反冲是水厂工艺的重要组成部分。通过对滤池的进水阀、排水阀、排气阀、反冲洗气阀、反冲洗水阀、出水调节阀、反冲洗鼓风机、反冲洗水泵、空气压缩机、液位仪的监控实现自动反冲洗; 通过对出水调节阀和液位仪的监控实现滤池恒水位过滤; 同时，对各种工艺参数和设备运行状态进行检测。

净水单元的数据监测采用现地控制柜采集，所以根据传感器的情况采用RS485或模拟量等有线形式进行传输。

输配水单元监控是对输水、配水管道（网）运行的监控，主要监控内容有：

（1） 重力输水的流量和压力

（2） 配水泵组、变频设备的运行状态

（3） 清水池的液位

（4） 出厂水流量、压力和水质

（5） 配水管网设置节点的流量、压力和水质

（6） 各类阀门的状态

（7） 管网地理信息系统

  主要是采集清水池（高位水池）和吸水井的水位，保证供水的正常进行。同上，水位采集采用非接触式设备，建议采用超声波水位计。

高位水池常位于净水厂厂区外，需对高位水池的水位及反映出的蓄水量进行监测，户外宜使用小型一体化传输设备，低功耗无线传输数据。同时要求数据查看方便快捷，数据更行频率较高，性能稳定，对后期维护要求较低。建议选用一体化水位遥传设备。

为保证用户的正常用水，需要对管网进行加压供水。由于用水的不均匀性，所以加压水泵的工作状态需要动态调整，通过对加压泵变频器进行监控，维持恒压供水。

 

出厂水的数量关乎水厂的收费，因此出口流量的测量需要更加精细，建议采用精度较高的电磁流量计。

出厂水的质量关乎千家万户的用水安全，因此出厂水需要经过严格的水质检测。通常情况下，我们一般在线监测浊度，pH值，COD，消毒剂余量等参数。

4、管网地理信息系统

快捷方便地对管网信息进行编辑、显示、查询统计等操作;能对管网运行中的突发事件进行紧急事故处理，为爆管、工程施工等制定开关闸方案;能为管网的日常维护、规划设计、工程改造等提供有力的科学决策依据。

1、管网加压控制及水量、水质采集位于水厂内部，一般采用有线传输。

2、位于厂区外的加压站的水量、水质采集，一般采用无线GPRS传输。

在用水分支点处（如村头）安装超声波流量计、远传压力表、电动球阀、预付费远传监控模块，实时采集用水分支点的供水量、用水分支点主管道的压力数据，并传输至水厂工控机中；并对村头供水情况进行自动化控制，并辅以预付费模块，一旦用水户没有及时缴纳水费，电动球阀会自动关闭，提高用水户节水意识，起到监督管理的作用。

 

每个用水单位都需要到水厂购买水量，水厂工作人员能够实时看到每个单位的用水量情况，当用水单位剩余水量低于设定值之后，水厂会给用水单位相关负责人提供短消息提示服务，当用水单位剩余水量为0后，阀门就会关闭。

类似于取水单元监测，用水分支点的位置一般离水厂所在位置较远，不适合以有线形式传输，宜采用无线通信传输方式，无线传输方式中，宜采用GPRS无线传输方式，具有覆盖广、功耗低、通讯成本低廉等特点。

安防监控系统包括视频监控子系统、红外对射报警子系统、电子围栏系统、巡更系统和门禁系统。

视频监控子系统由摄像机、监视器、硬盘录像机、中央控制台等组成。所有摄像机同时将图像传送到水厂监控室，硬盘录像机实时纪录监控画面，每路单独设置报警区域和灵敏度，实现录像存储7天，录像回放与检索、网络传输、远程控制功能。同时把一路图像传输到上级监管中心。上级监管中心通过公网访问视频转发服务器也可以浏览各区县集中供水厂的视频图像。录像只在水厂本地存储，上级监管中心只浏览不实现存储功能。

只有合理的安装摄像机的位置，才能使监控系统发挥它最大的功能。从安全和实用的角度，如下位置宜安装摄像机：

1、在水厂的办公楼至高点上安装1路动态红外摄像机，主要监控厂区内的清水池；并能够通过控制旋转摄像机来调整具体位置。

2、在大门口安装固定的红外摄像机来监控水厂进出的人员。

3、在消毒间安装固定的红外摄像机来监控消毒间的工作状态以及人员进出。

4、在水源处安装固定的红外摄像机来监控人员进出以及工作情况。

5、在配水泵房安装固定的红外摄像机来监控泵站工作状态以及人员进出情况。

6、在水厂监控室安装固定的红外摄像机来监控自动控制设备的工作状态以及人员进出情况。

红外对射报警子系统由主动对射红外报警器和报警主机组成。当主动对射红外报警器探测到布防区有人非法入侵时，将报警信号传送给报警主机，报警主机接收到报警信号后，发出警报（警铃、警灯、警号），提示值班人员，方便查找报警地点。

根据水厂的地理位置和平面总图围墙布置情况，每个水厂周界防范系统至少要设置6对主动红外对射探测器，布防区域示意图如下所示：

 

水厂监控管理系统主要用于集中供水厂的供水监控。

对供水厂的基本信息进行管理，包括供水厂简介、水处理工艺、组织结构\运营情况、供水工程效益等模块，提供数据的入库、编辑、查询等功能。

 

 供水厂简介界面图

 

供水厂组织结构界面图

对供水厂的供水量信息、水质信息、水源水位信息，清水池水位信息、管道压力信息和用水分支点的管道压力信息、供水量信息、供水水质信息进行实时显示、预警。

系统对水质设备、水处理工艺关键设备、高位水池遥测设备、网管末端监测设备以及视频监控设备进行集中监控。提供友好的图形界面、准确的监测数据、一键式自动化操作，简化工作人员的操作流程，让水处理流程更简单、更高效、更安全。

 

 供水厂实时监控界面图

 

 用水分支点监控界面图

1、 统计分析：可以对采集的水量数据、水质数据、水位数据、压力数据进行按年、按月、按日分析，统计结果包括柱状图、饼状图、折线图和数据列表，并可以按照用户的要求生成各类业务报表。

水厂运营统计分析图

 

监测数据浏览界面图

 

 监测数据汇总分析界面图

2、来访人员登记：对来访人员信息进行管理，包括姓名、单位、联系电话、来访日期、接待人员、事由等。

3、值班记录：通过软件对日常的值班情况进行记录和浏览，可以根据值班日期查看值班人员、值班期间发生的事项记录说明。

4、安全检查管理：水厂应定期进行安全方面的自查，可以通过软件对检查人员、检查事项、检查结果、检查日期，整改结果进行进行记录和浏览，加强水厂的日常安全管理。

（1）水源工程：对供水厂的水源工程设施进行管理，根据水源类型的不同，地表水源可以实现对水源名称、集水面积、蓄水位、库容的信息，地下水源可以实现水源井编号、成井时间、井管类型、井深等信息进行管理，提供数据的入库、编辑、查询等功能。

（2）净水工程：对供水厂的取水泵站、供水泵站、清水池、配电柜、变频柜、水质净化设施、水质消毒设备等进行管理，提供数据的入库、编辑、查询等功能。

（3）输配水管理：对供水厂的输水管道、配水管道、阀门、消防栓等设备进行管理，提供数据的入库、编辑、空间查询等功能。

（4）设备、设施维护：对设备、设施的维护情况，包括设备、设施名称、类别、维护时间、维护单位、维护费用等，提供数据的入库、编辑、查询等功能。

提供两种模式的收费管理。

（1）后付费模式：需要在用水户处，安装水量计量设备和远程传输模块，通过无线方式传输到水厂监控中心，水厂管理人员根据本月用水户的用水量数据进行收费。

（2）预付费模式：需要在用水户处，安装水量计量设备、阀门和预付费控制模块，每个用户发放一张用户卡，用水单位持卡到水厂购买水量。当用水单位剩余水量低于设定值之后，软件会提示水厂管理人员，该用水户剩余水量低于预警值，在配置短信猫等设备的情况下，也可以对用水单位相关负责人提供短消息提示服务，当用水单位剩余水量为0后，阀门就会自动关闭，停止供水。

收费管理模块功能如下：

（1）水价管理：能够对用水户的用水价格进行设置，在收费管理模块，自动根据当前水价计算此次水费金额。

（2）用水户管理：对用水户基本信息和持卡信息进行管理，提供增加、修改、查询、统计功能。

（3）售水管理（针对预付费用户）：对用户卡进行充值，并根据当前水价，转化为剩余水量存入卡中。充值后可以进行票据打印。

（4）收费管理（针对后付费用户）：根据当月所用水量和当前水价，自动计算当月水费。收费后可进行票据打印。

（5）水费统计：针对用水户的缴费情况进行统计分析，提供按年、按月、按日分析，统计结果包括柱状图、饼状图、折线图和数据列表，并按照用户要求生成各类业务报表。

通过系统公文管理，用户可以实现市级、区县及水厂收发公文和通知的需要。

①公文生成：可以生成要用到的公文内容，生成相关的内容后，在公文发送模块中，填入具体的内容就可发送了。

 

 公文生成图

②公文审批流程：对公文的流转流程进行浏览，有权限的用户可以进行设置。

 

 公文流程审批界面图

③公文发送：可以对发送的公文进行管理，查看公文具体流转到哪个接收人手中，公文修改了哪些内容。增加界面可以发送一条新的公文，只需要填写要发送公文的内容并选择相应的流程，就可以按照定义好的流程发送公文了。

 

 新公文发送界面图

④公文接收：可以对收到公文进行管理，查看公文的发送者，发送日期，发送内容，接收日期等内容。如果其他用户对系统当前用户发送了公文，那么当前用户登录系统后，就会提示用户，有一条公文待办理。

 

提供水厂所涉及的各种档案的管理功能，包括可研、初步设计档案管理，批复档案管理，施工图纸档案管理，招标信息档案管理，竣工验收报告档案管理，移交资料档案管理。

财务管理软件的主要目标是向水厂内外部（包括水厂内部各个部门、工商、税务等政府机构）的管理者提供需要的会计信息，以及对会计信息利用有重要影响的非会计信息，以便不断地提高经济效益。

从功能上说，包括采购与付款核算管理、成本核算管理、存货核算管理、销售与收款核算管理、薪金核算管理、资产核算管理、总账与报表等。

可以实现对会议室基本信息、使用情况的查询；会议室使用及会议附加服务的申请、审批；会议纪要的上传等功能。

可以实现对现有车辆信息的管理，外出车辆使用的申请、审批；车辆维修的记录等功能。

水厂从事的是和用水户紧密相关的水资源销售与营业管理工作，客服管理工作的重要性日益提高。利用信息技术建立一个完善高效的客服中心系统，不伦在提高为用水户的服务满意度方面还是在提高企业内部工作管理效率方面，都是一件相当重要和迫在眉睫的工作。

系统功能如下：

①信息登录：水厂工作人员登录到系统后，即确认该坐席由该座席人员使用，即可受理客户的电话，并使用该功能将客户反映需要解决的问题进行信息录入。

②信息回访：座席人员或负责回访的工作人员使用该功能，可领用需要回访的工单信息，联系客户，并将回访情况录入系统，用户不满意需要催促业务部门重新办理的可催办。

③外线监控：实时显示客户的电话拨入情况，包括总的外线条数，每条外线上客户拨入情况，坐席全忙时的用户排队情况。

④坐席监控：实时显示所有坐席分机的工作情况，可实时监听任意一条分机的通话，或者远程下坐席的号（用于坐席员离开未下号的情况）。

⑤排班管理：对每天的早中晚班进行排班，并且查看已排班次的人员安排情况。并且对以往的班次安排进行选择查看等。

有条件的水厂可以进行供水管网模型的建设，实现如下功能：

（1）爆管、泄露检测：通过对比分析值和监测值间的压差波动与流量的关系，辅助分析判断原水管网中是否发生爆漏或泄露。

（2）水质分析模拟：根据监测数据模拟管网中的水质分布、变化情况，预测水质变化趋势；追溯污染源位置并为污染处置措施制定提供支持。

（3）事故分析模拟：通过改变管网模型的相关元素状态、参数等预测事故发生后可能发生的情形，提供决策手段支持。

（4）调度方案优化：根据约束条件，比较多种调度方案，选择最优化的调度方案以保证高效调水、合理配水。

系统要有完善的日志功能，保证操作员的每一笔操作都有据可查，记载任何进入系统的行为，包括对重要数据的修改情况，监测系统的运行，保证在数据发生问题时有据可查。

提供在线的系统帮助，包括快速入门、常见问题解答、在线学习、安装与维护、使用说明、技术支持等。

县、市、省、各级用户根据管理级别和管辖范围的不同，负责辖区范围内的供水系统安全状况的监督、管理、调度、指导和信息查询功能。具体功能介绍如下：

根据水厂的实时信息采集的内容，可以实现辖区内各水厂供水量信息、供水水质信息、视频图像信息、供水厂及管网分布的查看。

 

 水量实时监控界面图

 

 水质实时监控界面图

 

 视频图像界面图

 

管网分布图

1张图掌握全局：所有水厂的点位、管网情况、分布，为整个区域水量调配的未来规划提供支持。

展示辖区内的各水厂的分布情况、点击水厂可以查看水厂的基本信息，包括水厂简介、水厂照片、水处理工艺、组织结构\运营情况、水厂效益等。

 

   供水概况界面图

实时监测、水质一览、供用水一览、厂站监测，定位整体视角，及时发现水质安全问题，立刻定位告警区域，实时了解处理流程、结果。

 

供水安全一览图

 

水质一览表

通过GIS图，对辖区内的各水厂的水源工程、净水工程、输配水工程的相关设备进行查询和汇总总计。

 

 供水管网GIS图

 

 供水设施汇总分析图

对辖区各水厂的水量数据、水质数据、水位数据、压力数据、收费情况进行按年、按月、按日分析，统计结果包括柱状图、饼状图、折线图和数据列表，并可以按照用户的要求生成各类业务报表。

 

 供水量统计分析图

 

水费征收分析图

可以实现对应急预案的管理，查询水厂现有应急建设能力信息。

 

应急能力建设图

具有工程现状，建设情况，工体进度规划版块，把控整体饮水工程现状，各地供水指标达标情况；了解在建工程进度、投资情况、受益人口提升比例。

 

提供系统用户管理、权限管理、系统日志、数据库备份恢复，保证在系统发生故障时，数据不会丢失。

提供在线的系统帮助，包括快速入门、常见问题解答、在线学习、安装与维护、使用说明、技术支持等。

随着以4G为代表的移动通信技术的不断快速发展，移动通信技术使随时随地进行数据交换成为可能，这不仅给供水信息化建设带来了新的机遇和挑战，拓展了系统建设的思路和实现途径。另一方面其他行业移动信息化应用的快速发展，要求供水行业信息化顺应趋势，通过移动通信技术，加强管控能力，尤其是对于突发事件和紧急事件的处理有高效和出色的支持。

基于移动网络平台的水厂信息管理系统可以采用APP客户端，微信关注等模式进行建设。面向水厂级、县级、市级、省级等多级用户。系统功能如下：

针对不同级别的用户，对辖区内的水量、水质、压力、收费情况进行概括性描述，使管理人员快速的了解辖区整体情况。

            

    供水概况图 （省级）                        供水概况图 （水厂级）

管辖范围的水厂分布情况，以及水厂实时的水量、水质、压力等数据。

            

实时水量数据图                            实时水质数据图

以图表的方式显示不同时间段的水量数据信息。

    

省级、县级、水厂级水量查询图

以图表的方式显示不同时间段的水质数据信息。

          

     水质查询图 （省级）                   水质查询图 （水厂级）

以图表的方式显示不同时间段的压力数据信息。

视频监控点实时视频信息查看以及监控录像的回放查看功能，方便及时了解采集点的图像。

            

视频信息查看图

对辖区内水厂的收费信息进行查询和汇总分析。

用户绑定水卡，实时查询余额，手机支付水费，实时查询水费水量。

 

 

   建立互联网+村镇供水新模式建立统一的客户服务形象，打造农村供水信息化集中服务。

人员培训对农村供水信息化的实施至关重要，通过对信息化管理、操作人员进行全面、系统的技术培训，使得工作人员得到日常工作需要的专业技术知识和经验，达到能独立进行管理、故障处理、日常测试维护等工作，从而保障整个系统的正常、安全运行。

1、集中授课、结业考核

培训宜采用面对面集中授课的方式进行，以保证培训取得良好效果。对于强制学习课程进行结业考核。

2、规范操作与知识并重

在针对运行人员培训中，除了对知识的教授以外，应特别强化系统操作的介绍，以使工作人员在相同的概念范畴之内协同工作，保证系统运行过程中的良好交流与沟通，更是为系统的后期维护打好了必要的基础，保证有效的知识转移。

3、强制培训与自愿培训相结合

在全部培训体系中，那些对系统成败有关键影响的培训内容必须强制培训对象参加；而某些培训内容可以由培训对象根据自身的需要灵活选择（主要针对第一线的技术人员，因为他们使用的技术非常广泛）。

4、层次分明、针对性强

在培训体系中，涉及不同层次的工作人员，对他们的培训不能千篇一律，要因人而异，为不同的培训对象设计不同的培训大纲，选择有针对性的教材，采用有针对性的教学方法，使每次培训达到最好的效果。

针对不同的培训对象和培训内容，编制不同的培训教材。包括《水厂采集监测设备维护手册》、《水厂监控中心信息管理系统使用手册》《县级水厂信息管理系统使用手册》、《市级水厂信息管理系统使用手册》、《省级水厂信息管理系统使用手册》等。

建议培训采用集中培训和现场培训相结合的方式，对于水厂采集监测设备的使用和维护，需要对技术人员进行现场方式进行。对于水厂信息管理系统宜采用集中培训的方式，考虑各供水管理单位比较分散，集中培训也可以分批进行。在培训过程中，培训教员使用投影仪进行技术维护和操作的讲解。针对不同的系统设备，组织进行现场的安装配置以及使用演示。

培训时间安排：每水厂2天时间

宜采用集中培训的方式进行，考虑到各供水管理单位比较分散，集中培训也可以分批进行。培训时间：4小时。

培训内容：

宜采用集中培训方式，由主办方召集各级别人员分别进行培训。

县级水厂信息管理系统培训时间：4小时

市级水厂信息管理系统培训时间：4小时

省级水厂信息管理系统培训时间：4小时

培训内容如下

系统建设管理分三个阶段，招标阶段，建设阶段和验收阶段。

（1）招标阶段过程控制：招标阶段是一个非常重要的阶段，基本上决定了拟建系统将建成一个什么样的系统，主要提出拟建系统的设计方案、建设计划，建设目标，投资预算，招标书，中标后的合同，投标公司应提交的相关文档资料等。

招标阶段过程控制目标如下：

l 文档的编写、审阅与管理

立项报告、可行性报告、招标计划、业主设计方案、招标书、合同、业务需求书。

l 保密工作

在招标过程中保密工作是非常重要的工作，是保证项目质量的一个重要环节。

（2）建设阶段过程控制

建设阶段是指软件开发与系统集成阶段，这一个阶段可分为需求分析阶段、设计阶段、实现阶段、测试阶段、试运行阶段、运行阶段。

l 需求分析

项目计划、需求分析说明书

l 设计阶段

项目计划、总体设计说明书、详细设计说明书

l 实现阶段

项目计划、实现技术规范说明书、代码与版本管理、操作手册

l 测试阶段

测试计划、测试用例、测试记录、测试报告

l 试运行阶段

项目计划、优化说明书、安装手册、维护手册

l 运行阶段

项目计划、用户报告

（3）验收阶段过程控制

l 文档是否齐全（包括上面提到的所有内容）

l 合同执行情况

l 系统质量评估（由专家进行评估）

l 审核售后服务条款

1、水厂采集监控设备的运行管理主体为各村镇水厂。

2、水厂监控中心信息管理系统的运行管理主体为各村镇水厂。

3、县级、市级、省级水厂信息管理系统根据部署位置的不同，运行主体分别为：县级供水管理部门、市级供水管理部门、省级供水管理部门。

从系统工程的角度分析，必须具有如下信息化系统运行保障：

（1）组织管理保障

村镇供水信息化系统涉及省、市、区县、村镇水厂等多个业务部门，管理沟通工作多，需要主管部门开展有效的组织协调工作。

（2）资金保障

资金是一个系统项目得以顺利实施的根本保障，需要投入一定的人力物力，系统运行需要资金保障。

（3）人力保障

各级水管理部门的有效管理是村镇供水信息化系统稳定运行的关键，各级水管理部门要配备一定的管理人员做好各项相关管理工作，保证当地系统的正常运行。

（4）技术保障

技术是整个系统运行的核心。参与系统建设的各方要全面深入的合作，在技术上保障系统的稳定运行。承包商要有驻地技术工程师，建设方也要积极配合相关技术部门和技术人员的工作。

（5）服务保障

①服务及时保障

建立方便快捷的服务机制。充分利用高科技的远程服务手段和方便的交通工具，为村镇水厂提供及时的服务保障。

②服务有效保障

通过培养当地技术支持专家和建立严格的任职资格管理制度，为村镇水厂提供有效的服务保障。

③服务质量保障

制定一套科学、严格的服务质量控制体系，保证为村镇水厂提供高效优质的服务。

具体运行维护管理内容：

1、硬件维护

① 各水厂的水量、水质、视频等供水关键数据采集终端设备的维护管理，如水表(使用寿命5年)、水质检测设备(应及时更新探头、补充试剂)、视频监控设备(红外报警2年后衰减)等。

② 服务器等机房网络硬件设备维护。

2、网络通讯

包括水厂与上级管理部门之间的宽带、各监测站点与供水厂之间的GPRS/GSM无线通讯服务。

3、软件维护

包括水厂监控中心信息管理系统和县、市、省级村镇供水信息管理系统的系统安全、数据更新等日常运行维护。

4、人员培训

包括对市、区、水厂各级相关工作人员的培训，以确保操作人员能熟练掌握设备/仪器、应用系统的正常操作，满足系统正常运行和基本故障处理的维护工作。

制定完善农村饮水安全巩固提升实施办法，建立年度考核机制，制定考核标准和办法，逐级对饮水安全工程建设和管理进行年度考核，根据考核结果实行奖惩。