淺談基于“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”的供水管網(wǎng)漏損控制體系建設(shè)與應(yīng)用

近日，銳錸論文《淺談基于“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”的供水管網(wǎng)漏損控制體系建設(shè)與應(yīng)用》刊登于《環(huán)球表計(jì)》期刊2021年第3期(9月版)季刊“水/氣專題”欄目。

淺談基于“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”的供水管網(wǎng)漏損控制體系建設(shè)與應(yīng)用

摘要：中國(guó)是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一，水資源分布不均，隨著城鎮(zhèn)化的加快，城市規(guī)模逐步擴(kuò)大，用水需求日益增多，缺水問(wèn)題也越漸突出。與此同時(shí)，城市供水管網(wǎng)老化、腐蝕嚴(yán)重，漏損一直居高不下或反復(fù)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)估算，供水管網(wǎng)漏損造成的每年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億，如何有效降低和控制漏損是長(zhǎng)期困擾我國(guó)供水企業(yè)的一大難題。本文以吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司的試點(diǎn)區(qū)域分區(qū)計(jì)量為例，簡(jiǎn)要介紹基于“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”的整體解決方案在供水管網(wǎng)漏損管控中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)踐證明，“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”的整體解決方案能有效降低漏損率，控制產(chǎn)銷差，保障供水安全。

01 引言

現(xiàn)階段，供水管網(wǎng)漏損率和產(chǎn)銷差率仍處于高居不下的狀態(tài)。因管網(wǎng)老化漏損嚴(yán)重，劣質(zhì)表計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)確，平臺(tái)信息封閉、分散、缺乏統(tǒng)一的管理體系，對(duì)異常表、漏損管網(wǎng)的周檢缺乏合理的運(yùn)維機(jī)制，基礎(chǔ)平臺(tái)支撐能力弱及功能不完善，水務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)智慧化程度低等潛在問(wèn)題造成的水資源浪費(fèi)無(wú)法估量。據(jù)2019年供水年鑒統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)平均漏損率為15%左右，但由于統(tǒng)計(jì)范圍等原因，實(shí)際情況可能遠(yuǎn)超于15%。

2020年10月20日，中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)正式發(fā)布《城鎮(zhèn)水務(wù)2035年行業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確今后15年我國(guó)城鎮(zhèn)水務(wù)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和指標(biāo)，到2035年全國(guó)供水管網(wǎng)漏損率控制在10%以內(nèi)。因此，通過(guò)建設(shè)供水管網(wǎng)漏損控制體系解決漏損和節(jié)約水資源等問(wèn)題迫在眉睫。

從2015年開(kāi)始，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司陸續(xù)通過(guò)在管網(wǎng)上增設(shè)流量壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)建設(shè)，推行分區(qū)計(jì)量管理工作，同時(shí)進(jìn)行表計(jì)升級(jí)改造，逐步將機(jī)械水表替換為帶無(wú)線遠(yuǎn)傳的電磁水表并上傳至平臺(tái)監(jiān)控。但是因?yàn)榉N種原因，實(shí)際效果并不明顯。到2020年8月，針對(duì)城區(qū)供水管網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司與上海銳錸水務(wù)科技有限公司達(dá)成共識(shí)，建立合作，從“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”漏損控制體系建設(shè)入手，將青原區(qū)設(shè)為試點(diǎn)，深入開(kāi)展分區(qū)計(jì)量建設(shè)和管理，降低產(chǎn)銷差。

02 智能化硬件：水表合理選型

表計(jì)既是供水管網(wǎng)漏損控制體系中的首要部分，又是智慧水務(wù)管網(wǎng)系統(tǒng)分析處理用水?dāng)?shù)據(jù)并提供合理科學(xué)的解決方案的基礎(chǔ)。根據(jù)國(guó)際水協(xié)(IWA)水平衡定義，供水企業(yè)產(chǎn)銷差率中的漏損水量由表觀漏損和真實(shí)漏失構(gòu)成。表計(jì)選型、使用和管理對(duì)降低產(chǎn)銷差起到至關(guān)重要的作用。為此，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司通過(guò)考量計(jì)量性能、表務(wù)管理、經(jīng)濟(jì)成本、安全衛(wèi)生、用戶體驗(yàn)等多方面影響因素，最終選用了銳錸水務(wù)自主研發(fā)的智能表計(jì)。根據(jù)試點(diǎn)區(qū)域給水管網(wǎng)實(shí)際情況，在取得了初步選型建議的基礎(chǔ)上，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司大膽實(shí)踐，不斷完善，將大量現(xiàn)有水表更換為適用于工商用戶水量結(jié)算和小區(qū)水量考核總管的D系列電磁水表和適用于應(yīng)急水源和管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量的M系列電磁流量計(jì)。

該電磁水表基于法拉第電磁感應(yīng)原理測(cè)量，且導(dǎo)流管為直通結(jié)構(gòu)，無(wú)任何可動(dòng)部件，有較寬的量程比和極低的始動(dòng)流量，使得計(jì)量更靈敏，更準(zhǔn)確，同時(shí)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。在工商用戶貿(mào)易結(jié)算方面，電磁水表能避免因機(jī)械水表磨損導(dǎo)致的計(jì)量偏差和計(jì)量糾紛;在小區(qū)總管水量考核方面，電磁水表能正反向測(cè)量，準(zhǔn)確測(cè)量夜間最小流量，并結(jié)合軟件分析，準(zhǔn)確評(píng)估存量漏損，及時(shí)預(yù)警新增漏損，指導(dǎo)及時(shí)檢漏與維修，從而降低物理漏失。

該電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急水源水量與壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);大容量的鋰電池解決了管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，保障了管網(wǎng)分區(qū)流量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

03 智慧化軟件：建立智慧水務(wù)信息化平臺(tái)

供水管網(wǎng)信息化管理是實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)科學(xué)高效管理與優(yōu)化運(yùn)行的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。針對(duì)管理與決策、信息化系統(tǒng)發(fā)展與運(yùn)維、專題業(yè)務(wù)與運(yùn)維信息化、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與移動(dòng)化等方面，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司搭建了智慧水務(wù)管網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)獲取試點(diǎn)區(qū)域的各類靜態(tài)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，建立智慧化、智能化、信息化的水務(wù)管理模式，使供水管網(wǎng)管理實(shí)現(xiàn)智能、實(shí)時(shí)與閉環(huán)。

截至目前，“吉安水務(wù)分區(qū)計(jì)量管理系統(tǒng)”應(yīng)用功能模塊已逐步建設(shè)了“大用戶管理”、“分區(qū)管理”、“小區(qū)DMA管理”、“調(diào)度管理”、“二供管理”、“表具管理”和“漏水管理”7個(gè)主功能模塊，7個(gè)功能模塊各有不同的子模塊，服務(wù)不同的業(yè)務(wù)，表計(jì)、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、管理之間既各自獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)建起以分區(qū)計(jì)量管理系統(tǒng)為核心的產(chǎn)銷差控制管理體系。

大用戶管理模塊

大用戶管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)收費(fèi)用水大戶進(jìn)行全生命周期管理，從設(shè)備、水量、業(yè)務(wù)三個(gè)層面進(jìn)行分析預(yù)警，從而控制計(jì)量損失，有效管理用水大戶。目前，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司試點(diǎn)區(qū)已成功接入945臺(tái)遠(yuǎn)傳收費(fèi)大表。

分區(qū)管理模塊

分區(qū)管理模塊負(fù)責(zé)量化不同區(qū)域的漏損水量和分布，便于根據(jù)不同計(jì)量分區(qū)的特點(diǎn)與流量變化，檢測(cè)其供水情況，量身定制漏損控制目標(biāo)與方案，實(shí)施差異化管理，針對(duì)性地開(kāi)展漏損控制工作。如果某區(qū)域的流量發(fā)生急劇變化的時(shí)候，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)常規(guī)流量情況進(jìn)行分析并根據(jù)下一級(jí)分區(qū)的流量情況作出基本的漏損區(qū)域推斷。通過(guò)分析地形和組織結(jié)構(gòu)，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司將供水區(qū)域劃分成吉州區(qū)、井開(kāi)區(qū)、青原區(qū)三個(gè)一級(jí)分區(qū)，其中試點(diǎn)區(qū)域通過(guò)管網(wǎng)邊界流量計(jì)劃分了三個(gè)二級(jí)分區(qū)。

住宅小區(qū)DMA管理模塊

住宅小區(qū)DMA管理模塊是獨(dú)立計(jì)量區(qū)管理模塊，在區(qū)域管理的框架下進(jìn)一步細(xì)化區(qū)域管理，即為三級(jí)分區(qū)。通過(guò)在進(jìn)水口安裝水量監(jiān)控表，對(duì)某小區(qū)域用水情況進(jìn)行監(jiān)控，在充分掌握該區(qū)域的基礎(chǔ)信息的情況下，評(píng)估其漏損水平，提供決策支持。若有新增漏損出現(xiàn)，可觸發(fā)預(yù)警功能，及時(shí)實(shí)施管網(wǎng)調(diào)度處理。為此，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司建立了124個(gè)DMA，其中試點(diǎn)區(qū)域建有35個(gè)DMA。綜合考慮了整個(gè)小區(qū)的基本情況后，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了合理科學(xué)的預(yù)警閾值，當(dāng)考核表的凈夜間最小流量超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒供水調(diào)度指揮中心及管網(wǎng)維修部門處理管網(wǎng)檢漏工單。

漏水管理模塊

漏水管理模塊包含漏點(diǎn)監(jiān)控、上報(bào)、維修、分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)漏點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合、統(tǒng)一管理，規(guī)范檢漏和維修信息記錄并輔助決策。為進(jìn)一步評(píng)估試點(diǎn)區(qū)域的漏失水平和檢漏管理現(xiàn)狀，第三方檢漏團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了為期20天的漏點(diǎn)普查，共維修了60處漏點(diǎn)，減少漏失水量77.5m3/h，減少年漏水水量67.89萬(wàn)m3。

調(diào)度管理模塊

調(diào)度管理模塊側(cè)重于管網(wǎng)監(jiān)測(cè)和壓力管理，包含了應(yīng)急水源、水廠和管網(wǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與分析以及壓力分布展示，后續(xù)吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司還將接入高頻壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，構(gòu)建壓力監(jiān)控管理，優(yōu)化統(tǒng)籌調(diào)度。

二供管理模塊

二供管理模塊為二次供水運(yùn)行監(jiān)控人員提供遠(yuǎn)程監(jiān)控工具，引入全覆蓋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)二次供水泵房和沿途加壓泵站進(jìn)行監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)控?zé)o人值守的泵房，通過(guò)分析泵房運(yùn)行監(jiān)控信息、泵房詳情和視頻，及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)二次供水運(yùn)行問(wèn)題。

表具管理模塊

表具管理模塊是其他模塊功能能夠有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。它具備電子臺(tái)賬業(yè)務(wù)應(yīng)用，能詳細(xì)記錄每一臺(tái)遠(yuǎn)傳設(shè)備的信息、狀態(tài)等基礎(chǔ)信息，有利于提升信息系統(tǒng)集成度，消除信息交互屏障。吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司共接入了1384臺(tái)遠(yuǎn)傳設(shè)備，其中1383臺(tái)在用，1臺(tái)報(bào)廢拆下。

04 價(jià)值化服務(wù)：推行全生命周期支持服務(wù)

截至2021年6月底，經(jīng)過(guò)近10個(gè)月的七個(gè)階段的項(xiàng)目實(shí)施，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司的漏損控制綜合管理體系初步建成，從2020年8月份到2021年5月份產(chǎn)銷差率由27.81%下降至18.90%，產(chǎn)銷差率下降了8.91%。

第一階段：建立基礎(chǔ)信息臺(tái)賬

2020年8月15日至9月5日，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司以水量傳遞為主線，以遠(yuǎn)傳大表數(shù)據(jù)上系統(tǒng)為目標(biāo)，對(duì)水廠、管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、遠(yuǎn)傳大表進(jìn)行全面普查，共排查了5個(gè)水廠的流量計(jì)量、17個(gè)管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)及1082臺(tái)遠(yuǎn)傳大表，并建立了信息臺(tái)賬，為流量數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)平臺(tái)打下了基礎(chǔ)。

第二階段：提出產(chǎn)銷差控制建議

2020年9月20日至9月26日，在第一階段普查的基礎(chǔ)上，一方面對(duì)第一階段遺漏的、未見(jiàn)的、疑問(wèn)的對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查和確認(rèn)，完善臺(tái)賬并與各個(gè)營(yíng)業(yè)所對(duì)接數(shù)據(jù)，更正和優(yōu)化營(yíng)收系統(tǒng)信息數(shù)據(jù);另一方面深入調(diào)研并抽查大用水量機(jī)械表，評(píng)估試點(diǎn)區(qū)域流量計(jì)量的管理現(xiàn)狀。通過(guò)對(duì)比分析各項(xiàng)參數(shù)，提出了《吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研匯總報(bào)告和試點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)銷差控制建議》。

第三階段：確定產(chǎn)銷差控制方案

2020年10月29日至11月4日，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司確定了針對(duì)試點(diǎn)區(qū)域到2021年6月底產(chǎn)銷差率降至15%的控制目標(biāo)及技術(shù)手段，確定了《吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司試點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)銷差控制方案》。

第四階段：建立DMA管理模式

2020年12月9日至12月19日，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司對(duì)已經(jīng)安裝了考核表的小區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)未安裝考核表的小區(qū)進(jìn)行了信息梳理，并在系統(tǒng)平臺(tái)上線DMA管理模塊，建立了24個(gè)小區(qū)DMA，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)漏損預(yù)警。在此期間，對(duì)主要水廠3#、4#、5#、6#出廠水的某知名品牌的流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)以及遠(yuǎn)傳改造，解決了供水總量因數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳造成的誤差問(wèn)題。

第五階段：建立二級(jí)分區(qū)

2021年，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司設(shè)立了“吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司試點(diǎn)區(qū)域分區(qū)計(jì)量項(xiàng)目部”，銳錸技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始常駐項(xiàng)目部。2021年3月23日至4月23日，試點(diǎn)區(qū)域加裝管網(wǎng)流量和壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并將試點(diǎn)區(qū)域劃分成3個(gè)二級(jí)分區(qū)，對(duì)試點(diǎn)區(qū)域?qū)嵭袇^(qū)域精細(xì)化管理。在此期間，改造了6個(gè)存在故障的管網(wǎng)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)試點(diǎn)區(qū)域存在故障的遠(yuǎn)傳大表進(jìn)行了維修，確保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

第六階段：完善漏點(diǎn)管理

2021年5月24日至6月12日，第三方檢漏團(tuán)隊(duì)對(duì)試點(diǎn)區(qū)域做了全面檢漏，有效檢出并維修了60個(gè)漏點(diǎn)，降低了試點(diǎn)區(qū)域的物理漏失，上線了系統(tǒng)平臺(tái)漏水管理模塊。

第七階段：初步建成產(chǎn)銷差綜合管理體系

2021年7月2日，吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司完成了老服務(wù)器數(shù)據(jù)遷至新服務(wù)器操作，分區(qū)計(jì)量系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于新服務(wù)器，告別了老服務(wù)器數(shù)據(jù)時(shí)?？ㄍ５膯?wèn)題。至此，試點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)銷差綜合管理體系初步建成。

05 結(jié)語(yǔ)

吉安水務(wù)集團(tuán)有限公司通過(guò)落實(shí)“智能化硬件+智慧化軟件+價(jià)值化服務(wù)”漏損控制整體解決方案，有效降低了產(chǎn)銷差，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提升了企業(yè)精細(xì)化管理效能。隨著我國(guó)政府和城市及供水企業(yè)對(duì)水資源管理的加強(qiáng)，對(duì)供水管網(wǎng)漏損控制技術(shù)發(fā)展的重視，今后大量基于該類技術(shù)的漏損控制方法將會(huì)源源不斷的涌現(xiàn)出來(lái)，不斷解決漏損率和產(chǎn)銷差率的疑難雜癥,為漏損控制工作開(kāi)辟嶄新的思路，為供水管網(wǎng)漏損控制技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展提供更多的實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

編輯：趙凡