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　　面向農(nóng)村分散水源：微型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測水站的低成本適配方案與實(shí)踐效果

　　農(nóng)村分散水源(如小型水庫、山塘、水井)是農(nóng)村居民飲水安全的重要保障，但受限于資金投入少、運(yùn)維資源短缺、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等問題，傳統(tǒng)大型水質(zhì)監(jiān)測站難以覆蓋。微型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測水站需通過 “硬件簡化、部署靈活、運(yùn)維低成本" 的適配方案，破解農(nóng)村場景監(jiān)測難題，實(shí)現(xiàn)分散水源的常態(tài)化、低成本監(jiān)管。

　　一、低成本適配方案：貼合農(nóng)村場景的技術(shù)優(yōu)化路徑

　　針對(duì)農(nóng)村分散水源監(jiān)測需求，微型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測水站的低成本適配需圍繞 “核心參數(shù)聚焦、硬件降本、部署運(yùn)維簡化" 三大核心，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)體系。

　　(一)核心參數(shù)精簡與傳感器選型

　　農(nóng)村分散水源的主要風(fēng)險(xiǎn)來自微生物污染、化肥農(nóng)藥殘留及水體富營養(yǎng)化，無需監(jiān)測復(fù)雜工業(yè)污染物參數(shù)。因此，將監(jiān)測參數(shù)聚焦為 “pH、溶解氧、濁度、余氯(針對(duì)飲用水源)" 四大核心指標(biāo)，去除不必要的特征污染物傳感器，硬件成本可降低 40% 以上。傳感器選型優(yōu)先采用性價(jià)比高的成熟產(chǎn)品：pH 傳感器選用電極壽命 1 年以上的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，單價(jià)控制在 800 元以內(nèi);溶解氧傳感器采用國產(chǎn)熒光法傳感器，成本僅為進(jìn)口產(chǎn)品的 1/3，且無需頻繁更換電解液;濁度傳感器選用集成化模塊，將檢測精度控制在 ±5%(100NTU 以內(nèi))，滿足農(nóng)村水源監(jiān)測需求即可，無需追求高精度(如 ±1%)的型號(hào)。

　　(二)部署方式與供電方案優(yōu)化

　　農(nóng)村分散水源多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，缺乏電網(wǎng)供電與通信基站覆蓋，需采用 “免布線、低功耗" 的部署模式。供電方面，摒棄傳統(tǒng) “市電 + 太陽能" 的高成本方案，采用 “鋰電池 + 小型太陽能板" 組合：配備 12V/20Ah 鋰電池(成本約 300 元)，搭配 10W 單晶硅太陽能板(成本約 150 元)，在日均光照 3 小時(shí)的條件下，可實(shí)現(xiàn)每 24 小時(shí) 1 次數(shù)據(jù)采集與傳輸，續(xù)航能力達(dá) 45 天以上，相比傳統(tǒng)供電方案成本降低 60%。部署安裝采用 “簡易支架 + 人工搬運(yùn)" 模式，支架選用 PVC 材質(zhì)(成本約 200 元)，重量僅 5kg，2 人即可完成安裝，無需大型設(shè)備吊裝，大幅降低施工成本;對(duì)于水井等封閉水源，直接將傳感器探頭通過軟管放入水中，避免復(fù)雜的水下安裝流程。

　　(三)運(yùn)維模式簡化與成本控制

　　農(nóng)村地區(qū)缺乏專業(yè)運(yùn)維人員，需構(gòu)建 “輕量化、本地化" 的運(yùn)維體系。一是減少運(yùn)維頻次，通過技術(shù)優(yōu)化將維護(hù)周期從每月 1 次延長至每 3 個(gè)月 1 次：傳感器探頭涂覆抗菌涂層，抑制藻類附著;數(shù)據(jù)采集模塊采用 “休眠 - 喚醒" 模式，減少設(shè)備損耗。二是推行 “村聘運(yùn)維員" 制度，培訓(xùn)當(dāng)?shù)卮迕?如村水利員)擔(dān)任兼職運(yùn)維員，負(fù)責(zé)日常巡檢(如清潔太陽能板、查看設(shè)備外觀)，運(yùn)維補(bǔ)貼每月僅 500 元，相比專業(yè)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)成本降低 80%;遇到復(fù)雜故障(如傳感器損壞)，再由縣級(jí)監(jiān)測部門派技術(shù)人員上門處理，降低整體運(yùn)維成本。

　　二、實(shí)踐效果：從試點(diǎn)應(yīng)用看適配方案的實(shí)際價(jià)值

　　2024 年，某省在 10 個(gè)縣的 20 個(gè)農(nóng)村分散水源(12 個(gè)小型水庫、8 個(gè)集中供水水井)部署了低成本微型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測水站，經(jīng)過 6 個(gè)月試點(diǎn)應(yīng)用，取得顯著效果。

　　從監(jiān)測覆蓋與成本控制來看，20 個(gè)監(jiān)測站總投入僅 24 萬元，單站成本 1.2 萬元，僅為傳統(tǒng)微型站(單站成本 3-5 萬元)的 1/3-1/4，實(shí)現(xiàn)了 “低成本廣覆蓋" 目標(biāo)。其中，硬件成本占比 60%(單站約 7200 元)，部署與運(yùn)維成本占比 40%(單站約 4800 元)，遠(yuǎn)低于預(yù)期預(yù)算。

　　從監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性來看，試點(diǎn)期間水站數(shù)據(jù)上傳成功率達(dá) 96% 以上，與實(shí)驗(yàn)室人工采樣數(shù)據(jù)對(duì)比，pH、溶解氧、濁度的檢測誤差分別控制在 ±0.1pH、±0.3mg/L、±5NTU 以內(nèi)，滿足《農(nóng)村飲用水水源地保護(hù)管理辦法》的監(jiān)測精度要求。在某次監(jiān)測中，某村集中供水水井的余氯值連續(xù) 3 天低于 0.05mg/L(標(biāo)準(zhǔn)要求≥0.05mg/L)，水站及時(shí)發(fā)出預(yù)警，當(dāng)?shù)卮逦瘯?huì)立即對(duì)消毒設(shè)備進(jìn)行檢修，避免了飲水安全風(fēng)險(xiǎn)。

　　從運(yùn)維可行性來看，“村聘運(yùn)維員" 制度有效落地，20 個(gè)站點(diǎn)的日常巡檢完成率達(dá) 100%，未出現(xiàn)因運(yùn)維不及時(shí)導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī);縣級(jí)監(jiān)測部門僅處理了 3 起復(fù)雜故障(2 起傳感器損壞、1 起通信模塊故障)，運(yùn)維效率顯著提升。

　　面向農(nóng)村分散水源的微型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測水站低成本適配方案，通過 “參數(shù)精簡、硬件降本、運(yùn)維簡化"，破解了農(nóng)村水源監(jiān)測 “投入高、難運(yùn)維、覆蓋少" 的難題。未來可進(jìn)一步優(yōu)化傳感器國產(chǎn)化率與數(shù)據(jù)智能化分析功能，如增加水質(zhì)超標(biāo)自動(dòng)推送短信至村民手機(jī)的功能，讓監(jiān)測數(shù)據(jù)更貼近農(nóng)村居民需求，為農(nóng)村飲水安全保駕護(hù)航。