李廷禄，王春艳，刘文锋

(1.酒泉市水利科学研究院，甘肃 酒泉 735000；2.酒泉市水利科学研究院，甘肃 酒泉 735000；3.力创科技股份有限公司，山东 济南 250000)

农村地区经济发展智能化较为滞后，饮水计量、收费智能化系统建设较为落后[1-2]。“十一五”期间建设农村饮水工程建设标准不高，随时间推移饮水管网老化严重，导致农村饮水管网漏水较多，造成严重的水资源浪费[3-4]。农村饮水问题关乎人民群众的生命安全[5-6]。农村人口分布广泛，作息时间不定，上门收费费时费力[7]。上述问题使得乡村振兴战略和国家规划存在较大差异[8]。为了改善上述现象，为农村饮水安全提供保障，有较多的地区建设农村饮水计量智能系统，实现远程、智能、快捷收集农村饮水各项数据，将水费收取透明化、便捷化，有效控制了水资源浪费，取得了良好的效果[9]。

1 酒泉市农村饮水安全现状

1.1 农村饮水安全工程现状

截止2019年底，酒泉市共建成集中式农村饮水工程420项，其中：千吨万人(1000m3/d〈W)的工程8项，供水规模(200

1.2 农村饮水安全工程计量现状

农村饮水安全工程从2000年开始建设，通过近20年的实施，基本解决了农村人口的安全饮水问题，受当时条件限制，农村饮水安全工程仅在首部安装了计量机械水表，大部分用户末端水表井中安装机械水表进行计量，大部分水表由于使用年限较长，已不能正常计量，水费计量只能通过人均分摊的方法计量收费，而计量水表完好的项目区，由于水表安装在门前或门后的水表井中，抄表只能由人工下水表井中抄取，农户前往集中收费点进行缴费，或由专人上门收取，对于管理和用户造成了很大不便，管理人员抄表困难，管道较长，计量设施不完善，管道破损后无法及时发现，造成了管漏损率增加，而用水户计量不准确，缴费困难。近年来随着社会的不断发展进步，手机支付的普及，农村饮水安全工程计量设施的简陋，计量、收费方式的滞后同社会发展需求不适应，无法从根本上保证计量准确，管理方便，用户用水缴费方便的要求。

1.3 现状及问题

酒泉市农村饮水安全工程信息化建设相对滞后，计量收费信息化智能化程度低，建设进度缓慢。截止目前，农村饮水安全工程没有计量收费信息化设施。主要存在以下7个方面问题：

(1)计量设施陈旧，无法实现精准计量;

(2)“人情水”比较严重，无法对水费应收尽收;

(3)漏损严重，无法通过科技手段减少损耗;

(4)工程运行管理难度大，效率低;

(5)用水户缴费不方便;

(6)信息化建设严重不足;

(7)用水问题不能及时有效解决，用户用水满意度低

2 农村饮水安全工程计量智能化管理系统

2.1 系统架构

通过布设计量和信息传输设备，将收集到的数据传输至云平台，从而实现对酒泉市范围内农村饮水状况的监督，信息化系统可实现数据的实时统计、分析，为决策者管理、决策提供数据支撑。

农村饮水安全信息化村级建设是整个工程的最后一公里，也是饮水安全工程真正落地与后续维护已经持续发挥作用的关键一步，非常重要。

安装的主要设备是村口阀控计量表及每家每户的户用远传阀控表，将用水信息、缴费信息等数据上传至平台，并进行漏损及各种应用分析，为百姓实现“用放心水，交明白费”提供科学依据。

2.2 系统主要功能

2.2.1自动采集及数据处理系统

所有现场设备数据通过4G、NB-IoT无线上传至数据中心，后台自动对原始数据判断合法性，数据解析、存储。

2.2.2可视化分析系统

(1)用水分析总览模块

从总体看出各镇用水量统计、总用水走势、各镇用水量情况及用量排名、各镇日均用水量等信息，直观明了看出总体用水情况。

(2)数据监控总览模块

罗列每个村镇的总户数、连续三天不上数据、断续上数据、三天内用水突增/突减、欠费预警用户、欠费用户数及关阀用户等信息，解决快速掌控各村镇运行。

(3)数据运行总览模块

总体分析所有欠费数据、预警数据罗列每个村镇的总户数、欠费排名及欠费分布、报警数据及各村镇报警汇总分析，解决从总体把控缴费及报警数据。

(4)数据服务总览模块

总体展示老年人、低保户特殊群体的用水和阀门状态，保证对特殊群体的服务质量。

2.2.3报表及图形化分析系统

(1)实时数据查询模块

根据行政、仪表设备类型、表地址筛选用水户，查询用水户的最新剩余水量、累计用水量等信息。

(2)历史数据查询

根据行政、仪表设备类型、表地址筛选用水户，按照选择时间段，查询用水户的历史剩余水量、累计用水量等信息。

图1 系统构架图

(3)行政村镇用水分析及报表输出

通过行政、月年、时间段作为查询条件，查询显示该行政下的用水图形分析，显示该行政下用水量信息。查询结果可以导出至EXCEL。

(4)管网漏损分析

选择管网和查询的时间段，查询各个管网在这段时间内的供水量、漏水量、漏损率信息。并用曲线图和柱状图的形式，展示管网在一段时间内的漏损率信息。

(5)用户用水分析及报表输出

根据行政，查询用水户在选择年/月的用水量信息。查询结果分别以图形和报表展示。报表可以导出至EXCEL。

(6)用户开卡记录及报表输出

根据行政单位、柜台查询在某段时间内的开卡信息。

(7)用户充值记录及报表输出

根据行政单位、柜台查询用水户在某段时间内的充值信息。

2.2.4二维及三维地理信息系统

可通过二维或者三维查看终端或水表地理信息，实现电子地图和卫星地图切换仪表坐标配置和GPS设备位置自动获取设备坐标查询和显示。

2.2.5报警分析系统

根据行政、用水户等多种条件组合筛选用水户，选择时间段和欠费、阀门状态、设备运行情况报警类别查询历史报警信息。

2.2.6收费管理系统

平台支持远程充值和用户水卡充值两种方式。其中远程充值，用户足不出户，通过智能手机上的微信小程序、微信公众号、app都可以对水表进行远程充值。用户用水卡充值是对于不会使用智能机的老年用户，可以通过现金到水管员处充值到水卡，将充值后的水卡到主表刷卡实现充值。同时平台具备各种收费统计分析功能，便于核算收费数据和统计分析经营。

2.2.7手机APP系统

手机app用于用水户、运维、决策人员使用，不同用户展示不同的功能以及数据权限；通过手机APP可实现数据查询、用水分析、水费充值、报警分析、设备状态查询等。极大地节约了用水管理的人力物力。

2.3 主要设备

2.3.1分体式多用户超声水表

分体式多用户水表是针对我国水质自主开发、设计的一款新型计量产品。采用承插式分水器、独立计量阀控传感器和一体式电路结构，实现多用户自由组合安装、每户独立显示、共用采集终端；超声相差测流技术实现水流的高精度、高灵敏测量、滴水微流量测量，解决供水管网的跑冒滴漏难题；利用动态压力平衡技术，解决了水表在水中受压渗水失效的问题，使超声水表可以长期潜水运行；采用食品级工程塑料材料一次注塑成型，独特的材料和生产工艺提高了产品的抗冻、耐压、耐腐蚀性能。

2.3.2一体式无线阀控超声水表

一体式无线阀控超声水表是针对我国农村饮水安全自主开发、设计的一款新型计量控制产品，实现村口(关口)供水数据的精确计量。同时刷卡、预付费、远程控制、远程充值、数据4G无线上传、电池供电、太阳能供电、市电供电等功能的自由组合，更加方便用户使用。

2.3.3水资源云端流量计

水资源云端流量计是针对我国水质自主开发、设计的一款新型计量产品，其采用超声波测流技术与无线远传技术，外形美观牢固、精度高、压损低、定位精确、数据远传可靠性高，性能优越。

2.4 系统建成后的运营管理

只有最先考虑到后续运营管理工作，才能做好前面的高起点规划、设计、建设，才能做好产品、系统平台、服务模式的选择，通过加强城乡供水一体化工程建设和管理，提升城乡供水一体化水平，为农村供水提供长效服务。如果不先考虑高标准运维，等到投资结束，项目实施完毕后，可能才会发现要实现高标准运维已经做不到了。所以支撑高标准运维的条件就是先进技术的产品+强大功能的平台+接地气的精准服务模式。

系统建设完成后采用成熟的“县级平台+镇级服务中心+兼职村级用水协管员”的三位一体农村供水运营新模式。以科技和大数据支撑管理与运营，以金融合作保障惠民与服务，为农村供水提供长效服务，让村级供水管网实现村企联动、资源共享、快速响应、优质服务，即能长效解决客户担心的问题。

2.4.1三级管理模式内容

(1)县(区)级平台

县(区)级平台承担着全区运维调度、数据采集、数据分析、数据管理、客户管理、缴费管理等各种信息，是服务新模式的运行枢纽和核心。

①通过大数据技术，对每天的数据进行全方位分析，自动分析出用水异常、设备异常、通讯异常等情况，由数据中心将异常数据形成工单派发至各镇级中心，对工单形成派单、接单处理、回访的闭环管理，变被动服务为主动服务。②通过云平台收费平台，确保线上缴费(微信小程序、公众号、app)、线下缴费(镇级中心)畅通，财务通过平台和镇级中心每天核对收费，确保水费应收尽收、账目相符。③每天自动形成各镇级中心运行分析数据报表、运营报表，经数据中心人员确定无误后派发至各镇级中心，让镇级中心人员依靠数据快捷高效的定位问题、提高服务效率和用户满意度。④针对重大事件，可统筹调配资源，及时快速解决问题。

(2)镇级服务中心

镇级服务中心是每个乡镇的服务网点，承担着所辖乡镇的各村用户的服务与管理，每个乡镇配备3～5人的专业化队伍，大概每个人服务10个村，给用户提供全方位的服务。

①全权负责村口表至用户表之间的户表(含户表)管线巡护、计量设施的维护、对服务范围内的用水问题及投诉问题处理、精细化管理运营，全面保障农村供水安全有效运行。②负责收取用水户水费、缴纳村表水费，进行独立核算。③负责新接用户的建设管理及村内工程建设管理。④负责推广应用科技手段，降低村级供水网络管线的跑冒滴漏，推动节水降耗。

(3)兼职村级协管员

兼职村级协管员，是我们与建行、农商行或当地银行合作，充分利用银行遍布各村的服务网点，对村内用水户代缴水费、村内管网巡护、用水问题解答以及老年人的上门服务。

2.4.2运营管理模式特点

(1)科技支撑管理

充分利用最先进的力创智能水表+4G通讯+大数据分析+云平台技术应用等，解决农村供水量大面广、环境条件差、用水量小、跑冒滴漏严重、难管理等难题，为服务模式提供最强有力的技术支撑。

(2)实时损耗检测

通过大/中/小母子表分段管理、数据整点冻结、大数据分析等技术，及时发现漏损，将漏损控制在10%以内。

(3)水费应收尽收

通过远程付费的方式，先缴费后用水，欠费即关阀，杜绝人情水，水费应收尽收。

(4)重点用户特殊服务

对五保户、贫困户、老年人等特殊群体，特殊标识、特殊服务。

(5)村级优质服务

与建行的信贷员合作，形成末端服务的队伍，用合作解决末端服务问题，服务专业、及时、细致、到位。

2.5 运营前后效果对比

2.5.1水费征收和透明度

运行前：县已经制定农村基本水价，由于由村内水管员人工抄表，效率不高，大多数还是本村人员兼任，收费随意性强很容易造成“人情水”使得缴费很不透明。

运行后：收费透明，公正。通过现代化的技术手段和信息化平台，让用户缴费更加便捷，并且能随时随地查询自己的用水信息，实现了让老百姓缴明白费、喝放心水。

2.5.2漏损解决

运行前：村内管网无人管理，因村内施工造成管线挖断长时间无人管理，没有科技手段无法定位哪里漏损，造成村内管网漏损很高。

运行后：有效监控和解决镇级中心的现场工单人员会定期巡线，发现村内管网破坏后会及时维修。通过后台大数据分析和村口表+支线大表+小表的方式定位漏损点，现场专业化设备查找漏损点，对漏损点及时维修，依靠科技的手段减少漏损。

2.5.3长效运行保障

运行前：没有专业的技术人才造成现场安装不规范，人为破坏、设备长时间无法管理造成通讯异常。

运行后：提升管理，节省人力物力，长效运营。

镇级中心通过后台的大数据分析，每天定位那些设备通讯异常、报警、用水异常等情况，提前去现场核实并解决，保证了设备稳定运行，为老百姓用水提供了有效保障。

3 实现效果

(1)酒泉市建设农村饮水计量智能系统，通过计量设施改造，实现用水户用水精准计量，水费应收尽收。

(2)通过更换具备无线通讯和阀控的计量水表，实现微信、app远程缴费、远程控制。通过建设信息化平台，实现计量设施数据的远程自动化采集，实现实时监控计量设施，以及用户用水数据的动态监测，为经营和决策提供数据化支撑。

(3)村口安装大表，通过大表+小表的方式计算损耗，通过平台分析定位漏损支线，有效减少漏损。

(4)统一定价，依靠云平台实现缴费，让老百姓喝放心水，交明白费。

(5)依靠科技手段，有效监控农村饮水安全工程的运行，减少人力和物力，让工程发挥应有的作用，有效服务老百姓。农村饮水安全工程的管控能力得到大幅提升，依靠现代化技术和管理经验，结合信息化建设，将工程进行有效管理，给老百姓提供及时周到的服务。