隨著鄉村振興戰略的深入實施和城鄉供水一體化的推進，保障農村居民飲水安全、提升供水管理水平成為關鍵議題。在云南山區，地形復雜、村落分散，傳統的水廠運營模式面臨監測難、能耗高、響應慢等挑戰。本文將分享一個云南農村自來水廠的智慧水務建設案例，重點探討其自控信息化系統的構建與核心的數據處理實踐。
一、項目背景與核心需求
該水廠位于云南某縣，負責周邊十余個自然村的供水。原有系統自動化程度低，主要依賴人工記錄水位、壓力、流量及水質數據，存在數據不連續、易出錯、問題發現滯后等問題。核心需求明確：
- 生產自動化：實現取水、加藥、過濾、送水等全流程的自動控制與聯動。
- 數據信息化：實時采集、傳輸、存儲所有運行數據，告別紙質臺賬。
- 管理智慧化：通過數據分析實現故障預警、能耗管理、科學調度。
- 遠程可視化：支持管理人員通過電腦或手機隨時掌握水廠運行狀態。
二、自控信息化系統架構
系統采用“感知層、傳輸層、數據層、應用層”的四層架構：
- 感知層：在取水口、反應池、清水池、泵房、管網關鍵節點部署水位計、壓力變送器、流量計、濁度儀、余氯分析儀等智能儀表，并安裝PLC（可編程邏輯控制器）控制加藥設備、水泵、閥門等。
- 傳輸層：根據當地條件，采用“有線（廠內工業以太網）+無線（4G/光纖回傳）”混合通信模式，確保數據穩定傳輸至中心服務器。
- 數據層：在縣級水務云平臺或本地服務器建立數據庫，集中存儲歷史與實時數據。
- 應用層：開發集成了SCADA（數據采集與監控系統）、生產管理、設備管理、報表分析等功能的智慧水務平臺，并配備移動APP。
三、數據處理：系統的“智慧大腦”
數據處理是智慧水務的核心價值所在。本項目中的數據流處理主要包括以下幾個關鍵環節：
- 數據采集與清洗：
- 實時采集：PLC與智能儀表按設定頻率（如每5秒）采集原始數據，通過通訊協議（如Modbus）上傳。
- 邊緣計算：在PLC或網關層面進行初步處理，如過濾明顯異常值（傳感器故障導致的極值）、單位統一換算。
- 數據清洗：服務器端對接收到的數據進行二次清洗，利用算法（如閾值判斷、變化率判斷）識別并標記可疑數據，補充缺失值（采用前后時刻插值法或同類設備數據參考），形成高質量、可用于分析的數據集。
- 數據存儲與管理：
- 采用時序數據庫高效存儲海量的時間序列數據（壓力、流量等）。
- 關系型數據庫存儲設備信息、人員操作記錄、事件告警等結構化數據。
- 建立嚴格的數據備份與安全管理機制，確保數據不丟失、防篡改。
- 數據分析與應用（價值創造）：
- 實時監控與預警：設定關鍵參數的安全閾值（如清水池水位下限、出廠水濁度上限）。系統實時比對，一旦越限，立即通過平臺彈窗、短信、APP推送等方式多級告警，指引人員快速定位和處理。
- 工藝優化：分析歷史加藥量與原水濁度、流量的關系，建立模型，逐步實現混凝劑投加的自動精準控制，在保證水質的前提下降低藥耗。
- 能耗管理與泵組優化調度：分析水泵運行效率、管網壓力與流量數據，在用水低峰期自動調節水泵運行臺數或頻率，實現“按需供水”，顯著降低電耗。案例顯示，系統投運后，水廠綜合能耗下降了約15%。
- 管網漏損分析：通過對比夜間最小流量與用戶總表讀數，結合壓力點數據，系統可初步判斷是否存在疑似漏損區域，為巡檢提供精準指導。
- 可視化報表：自動生成日報、月報、年報，直觀展示產水量、耗電量、藥耗、水質合格率等關鍵績效指標，為管理決策提供數據支撐。
四、實施成效與挑戰
成效：
生產安全提升：7×24小時不間斷監控，水質超標、設備故障等風險響應時間從小時級縮短至分鐘級。
運行成本下降：通過優化調度，降低了藥耗、電耗與人工成本。
管理效率飛躍：實現了“無人值守、少人巡檢”的模式，管理從“經驗驅動”轉向“數據驅動”。
供水保障增強：實現對管網壓力的精細調控，偏遠村莊水壓穩定性得到改善。
挑戰與應對：
初期投資與人才：農村水廠資金有限，技術力量薄弱。本項目采用分階段建設、爭取政府專項資金、與專業公司合作運維的模式。
網絡穩定性：山區網絡信號不穩。采用本地數據緩存、斷點續傳技術和多網絡冗余備份（如4G與有線互補）來保障。
* 數據應用深度：當前數據分析仍以描述性和診斷性為主。未來計劃引入更高級的預測性分析模型（如設備壽命預測、需水量預測），并與縣級、市級智慧水務平臺深度對接，實現區域聯動調度。
五、
云南該農村自來水廠的實踐表明，智慧水務自控信息化系統并非大城市的專屬。通過因地制宜的系統設計，特別是夯實數據采集、處理好數據、用好數據這一核心鏈條，能夠以合理的投入為農村供水工程注入強大的“智慧動能”，有效破解傳統管理難題，為守護農村飲水安全、助力鄉村振興提供堅實可靠的技術支撐。這一模式也為其他地區類似項目的建設提供了可借鑒的寶貴經驗。
