農(nóng)村飲用水安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

屠佳佳，劉 鋒，沈海標(biāo)，翁 敏，余江遠(yuǎn)，馬 躍，陸乙君

（1.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.余姚市水利局，浙江 余姚 315400）

農(nóng)村飲用水安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

屠佳佳1，劉 鋒2，沈海標(biāo)3，翁 敏1，余江遠(yuǎn)1，馬 躍1，陸乙君1

（1.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.余姚市水利局，浙江 余姚 315400）

為了解決農(nóng)村飲用水管理難的問(wèn)題，根據(jù)農(nóng)村供水站的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、配套設(shè)施以及管理需求，研究開(kāi)發(fā)了一套農(nóng)村飲用水安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用信息化手段采集供水站的日常運(yùn)行情況，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器，利用農(nóng)村飲用水管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出等。在浙江省余姚市進(jìn)行了大量試點(diǎn)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，管理效率提高。

農(nóng)村飲用水；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；余姚市

1 問(wèn)題的提出

農(nóng)村飲用水作為農(nóng)村百姓的日常用水，在農(nóng)村生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。浙江省的農(nóng)村飲用水主要利用山塘、小水庫(kù)為水源地，將原水輸送至農(nóng)村供水站，供水站配置消毒、過(guò)濾、儲(chǔ)水等設(shè)施，經(jīng)過(guò)供水站處理后的水再通過(guò)管道輸送至老百姓家中。大部分農(nóng)村供水站內(nèi)未配置水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，無(wú)法直接監(jiān)測(cè)水質(zhì)，主要依靠各供水站管理員按照規(guī)定進(jìn)行消毒、反沖等操作來(lái)保證水質(zhì)，相關(guān)部門(mén)定期進(jìn)行水質(zhì)抽查與檢驗(yàn)。

目前，浙江省農(nóng)村飲用水站數(shù)量較多、地域分散、位置偏僻，絕大部分仍處于單純的人力監(jiān)督管理階段，由于供水站管理員工資低、服務(wù)意識(shí)不強(qiáng)，存在不規(guī)范操作等現(xiàn)象，管理難度大、效率低，很難做到全面管理以及保證水質(zhì)安全[1]。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理

農(nóng)村供水站作為農(nóng)村飲用水安全工程的關(guān)鍵組成部分，對(duì)其日常運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理尤為重要。以浙江省余姚市為例，農(nóng)村供水站內(nèi)部配置有消毒室、過(guò)濾室、儲(chǔ)水罐。消毒室放置消毒設(shè)備對(duì)原水進(jìn)行消毒，過(guò)濾室放置過(guò)濾設(shè)備對(duì)消毒后的水進(jìn)行過(guò)濾，將消毒過(guò)濾后的水存儲(chǔ)至儲(chǔ)水罐，供老百姓使用。因此對(duì)消毒、過(guò)濾、反沖狀況的監(jiān)測(cè)十分重要。

消毒設(shè)備分為電動(dòng)和緩釋2種。電動(dòng)消毒柜利用消毒泵加藥，當(dāng)加藥正常時(shí)，消毒泵正常運(yùn)行，當(dāng)藥水加完或者沒(méi)有藥水開(kāi)啟消毒泵時(shí)，消毒泵產(chǎn)生報(bào)警并在運(yùn)行5 s后自動(dòng)關(guān)閉，因此，監(jiān)測(cè)消毒泵運(yùn)行情況即可掌握消毒情況；緩釋消毒柜依靠手動(dòng)開(kāi)關(guān)加藥，在緩釋消毒柜的出口安裝加藥監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)即可掌握消毒情況。

過(guò)濾設(shè)備采用砂石過(guò)濾網(wǎng)或者纖維過(guò)濾網(wǎng)的過(guò)濾罐，當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)上的過(guò)濾物增加到一定程度時(shí)必須清洗，否則會(huì)嚴(yán)重影響過(guò)濾效果與輸送水量。過(guò)濾罐依靠反沖清洗，反沖時(shí)排污管產(chǎn)生水流，因此，在排污管上安裝水流監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)即可掌握反沖情況。

根據(jù)農(nóng)村供水站的日常管理需求，在供水站內(nèi)部設(shè)置人員考勤與圖像抓拍功能，用來(lái)監(jiān)測(cè)管理人員是否按時(shí)到供水站考勤以及是否按照規(guī)定操作。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

農(nóng)村飲用水安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層組成。感知層包括考勤按鈕、攝像機(jī)、過(guò)濾罐、消毒柜、數(shù)據(jù)采集終端、設(shè)備監(jiān)測(cè)單元等；網(wǎng)絡(luò)層由GPRS/CDMA公網(wǎng)和Internet組成；應(yīng)用層的核心是軟件平臺(tái)，包括人員考勤、設(shè)備監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、短信提醒、地圖瀏覽、系統(tǒng)設(shè)置等。數(shù)據(jù)采集終端采集考勤信號(hào)、消毒柜消毒、過(guò)濾罐反沖信號(hào)和圖像數(shù)據(jù)后，利用無(wú)線傳輸模塊，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器端，利用軟件平臺(tái)顯示各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并可形成報(bào)表進(jìn)行打印。上級(jí)主管部門(mén)可以通過(guò)Web網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)軟件平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢與人員的監(jiān)督管理[2]。

3.1 硬件設(shè)備

數(shù)據(jù)采集終端作為本系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備，采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。該設(shè)備擁有多個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入輸出端口、485端口、232端口、4 ～ 20 mA端口等，功能完善，性能穩(wěn)定，能夠很好地滿足農(nóng)村供水站的工作環(huán)境要求、應(yīng)用功能要求以及未來(lái)功能擴(kuò)展需求。數(shù)據(jù)采集終端一方面采集考勤信號(hào)、消毒信號(hào)、反沖信號(hào)與圖像數(shù)據(jù)，另一面將采集到的這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器，同時(shí)又將視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)置SD卡中，在系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的橋梁作用與數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)作用。

3.2 軟件平臺(tái)

軟件平臺(tái)主要由人員考勤、設(shè)備監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、短信提醒、地圖瀏覽、系統(tǒng)設(shè)置等模塊構(gòu)成，界面簡(jiǎn)潔易操作，軟件平臺(tái)首頁(yè)見(jiàn)圖1。

圖1 軟件平臺(tái)首頁(yè)圖

人員考勤以日歷方式顯示，顯示內(nèi)容為：第一行“巡查人：XXX”，第二行根據(jù)有無(wú)考勤信號(hào)顯示，有考勤信號(hào)時(shí)，顯示“考勤時(shí)間：幾時(shí)幾分”，沒(méi)有考勤信號(hào)時(shí)顯示“未巡查”。點(diǎn)擊有考勤信號(hào)的日歷模塊，能夠顯示抓拍的圖像，可以查看是否是管理員本人進(jìn)行操作。人員考勤界面見(jiàn)圖。

設(shè)備監(jiān)測(cè)同樣以日歷方式顯示，有消毒、反沖信號(hào)時(shí)，顯示內(nèi)容為：第一行“消毒時(shí)間”，第二行“幾小時(shí)幾分鐘”，第三行“反沖時(shí)間”，第四行“幾時(shí)幾分 — 幾時(shí)幾分”，沒(méi)有消毒、反沖信號(hào)時(shí)，顯示“未消毒”“未反沖”。 設(shè)備監(jiān)測(cè)界面見(jiàn)圖2。

圖2 設(shè)備監(jiān)測(cè)界面圖

統(tǒng)計(jì)報(bào)表分為單站統(tǒng)計(jì)與綜合統(tǒng)計(jì)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的導(dǎo)出與打印，方便農(nóng)村供水站的數(shù)據(jù)查看與整理。單站統(tǒng)計(jì)包含基本情況、考勤、消毒、反沖等模塊，可以查看該站點(diǎn)管理員各月的考勤次數(shù)，消毒柜每天的消毒時(shí)長(zhǎng)，過(guò)濾罐每天的反沖情況，以及操作是否合格等。綜合統(tǒng)計(jì)主要以列表形式顯示所有站點(diǎn)的人員考勤、消毒、反沖的次數(shù)，簡(jiǎn)潔明了，能夠?yàn)檗r(nóng)村供水站管理員的月度、季度、年度考核提供依據(jù)。單站統(tǒng)計(jì)界面見(jiàn)圖3，綜合統(tǒng)計(jì)界面見(jiàn)圖4。

圖3 單站統(tǒng)計(jì)界面圖

圖4 綜合統(tǒng)計(jì)界面圖

短信提醒包含短信發(fā)送與短信查詢。當(dāng)管理員未按要求及時(shí)到供水站工作時(shí)，軟件平臺(tái)自動(dòng)發(fā)送短信提醒管理員，同時(shí)發(fā)送給上級(jí)，上報(bào)未按時(shí)到崗的管理員名單，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督管理。

地圖瀏覽模塊將所有已安裝數(shù)據(jù)采集終端的供水站顯示在同一地圖界面中，各站點(diǎn)均通過(guò)GPS定位，使上級(jí)管理人員能夠掌握各個(gè)站點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，點(diǎn)擊地圖上的站點(diǎn)可以查看該站點(diǎn)的相關(guān)信息，包括供水站基本情況、人員考勤、設(shè)備監(jiān)測(cè)等。地圖瀏覽界面見(jiàn)圖5。

圖5 地圖瀏覽界面圖

系統(tǒng)設(shè)置主要包括賬戶管理、供水站管理、巡查人員管理3部分。賬戶管理實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)站登錄用戶的管理，可以編輯、刪除、新增網(wǎng)站用戶以及權(quán)限管理。供水站管理實(shí)現(xiàn)供水站名稱(chēng)、所在地、巡查人、備注等信息的更新維護(hù)。巡查人員管理實(shí)現(xiàn)對(duì)供水點(diǎn)具體巡查人員的管理，包括巡查人員姓名、聯(lián)系方式、所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)村、職位等信息。

4 結(jié) 語(yǔ)

系統(tǒng)充分考慮省內(nèi)農(nóng)村飲用水管理的實(shí)際情況與管理需求，功能完善且經(jīng)濟(jì)投入較少，可作為農(nóng)村飲用水信息化管理的解決方案。系統(tǒng)研究完成后，于2015年在浙江省余姚市進(jìn)行了一期24個(gè)農(nóng)村供水站點(diǎn)的建設(shè)，試運(yùn)行結(jié)束后，又增建了二期26個(gè)站點(diǎn)，除個(gè)別站點(diǎn)因移動(dòng)信號(hào)不穩(wěn)定導(dǎo)致中斷外，目前系統(tǒng)運(yùn)行基本正常。

系統(tǒng)部署后實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村供水站日常運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了農(nóng)村供水站的管理效率，同時(shí)降低了管理難度，在很大程度上保證了農(nóng)村飲用水的水質(zhì)安全。如果條件允許，完善水源地與用戶端的監(jiān)測(cè)將更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)村飲用水的全面管理。

[1] 王鄧紅，殷芳芳，沈海標(biāo).余姚市山區(qū)農(nóng)村飲水安全提升工程調(diào)研與分析[J].中國(guó)水利，2015(3)：46 - 47.

[2] 吳靜，郝曉偉，楊才杰.農(nóng)村飲用水在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].浙江水利科技，2013(3)：1 - 3.

（責(zé)任編輯 郎忘憂）

Research and Application of Monitoring System for Rural Drinking Water

TU Jia - Jia1，LIU Feng2，SHEN Hai - biao3，Weng Min1，YU Jiang - yuan1，MA Yue1，LU Y - jun1
(1.Hangzhou Dingchuan Information Technology Co. Ltd., Hangzhou 310020，Zhejiang，China；2.Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；3.Yuyao Bureau of Water Resources，Yuyao 315400，Zhejiang，China)

In order to solve the dif fi culty of rural drinking water management，a rural drinking water safety monitoring system was studied according to the scene environment，facilities and management requirements of rural tank stations. Collecting the daily operation of tank stations by informationization means，the system uploads the real - time data to the monitoring center server through internal wireless transmission module, and fi nally uses the management platform of rural drinking water for data display，statistics，export，and printing. A large number of pilots were conducted in Yuyao of Zhejiang，the results show that the monitoring system operated stably and reliably，and greatly improved the management ef fi ciency.

rural drinking water； monitoring system；Yuyao City

TP277

：A

：1008 - 701X(2017)01 - 0077 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.01.024

2016-09-30

浙江省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(RC1555)。

屠佳佳(1987 - )，男，工程師，碩士，主要從事水利信息化自動(dòng)化研究與應(yīng)用。E - mail：497113038@qq.com