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浅谈基于“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”的供水管网漏损控制体系建设与应用

时间:2021-10-12 09:27

来源:《环球表计》 锐铼水务

作者:肖志强 刘友飞 江小飞 廖贝仪

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近日,锐铼论文《浅谈基于“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”的供水管网漏损控制体系建设与应用》刊登于《环球表计》期刊2021年第3期(9月版)季刊“水/气专题”栏目。

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浅谈基于“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”的供水管网漏损控制体系建设与应用

摘要:中国是全球人均水资源最贫乏的国家之一,水资源分布不均,随着城镇化的加快,城市规模逐步扩大,用水需求日益增多,缺水问题也越渐突出。与此同时,城市供水管网老化、腐蚀严重,漏损一直居高不下或反复。据有关统计估算,供水管网漏损造成的每年经济损失高达200亿,如何有效降低和控制漏损是长期困扰我国供水企业的一大难题。本文以吉安水务集团有限公司的试点区域分区计量为例,简要介绍基于“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”的整体解决方案在供水管网漏损管控中的应用。通过实践证明,“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”的整体解决方案能有效降低漏损率,控制产销差,保障供水安全。

01 引言

现阶段,供水管网漏损率和产销差率仍处于高居不下的状态。因管网老化漏损严重,劣质表计计量不准确,平台信息封闭、分散、缺乏统一的管理体系,对异常表、漏损管网的周检缺乏合理的运维机制,基础平台支撑能力弱及功能不完善,水务业务应用系统建设智慧化程度低等潜在问题造成的水资源浪费无法估量。据2019年供水年鉴统计,我国城镇供水管网平均漏损率为15%左右,但由于统计范围等原因,实际情况可能远超于15%。

2020年10月20日,中国城镇供水排水协会正式发布《城镇水务2035年行业发展规划纲要》,明确今后15年我国城镇水务行业的发展目标和指标,到2035年全国供水管网漏损率控制在10%以内。因此,通过建设供水管网漏损控制体系解决漏损和节约水资源等问题迫在眉睫。

从2015年开始,吉安水务集团有限公司陆续通过在管网上增设流量压力监测点进行分区建设,推行分区计量管理工作,同时进行表计升级改造,逐步将机械水表替换为带无线远传的电磁水表并上传至平台监控。但是因为种种原因,实际效果并不明显。到2020年8月,针对城区供水管网运行问题,吉安水务集团有限公司与上海锐铼水务科技有限公司达成共识,建立合作,从“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”漏损控制体系建设入手,将青原区设为试点,深入开展分区计量建设和管理,降低产销差。

02 智能化硬件:水表合理选型

表计既是供水管网漏损控制体系中的首要部分,又是智慧水务管网系统分析处理用水数据并提供合理科学的解决方案的基础。根据国际水协(IWA)水平衡定义,供水企业产销差率中的漏损水量由表观漏损和真实漏失构成。表计选型、使用和管理对降低产销差起到至关重要的作用。为此,吉安水务集团有限公司通过考量计量性能、表务管理、经济成本、安全卫生、用户体验等多方面影响因素,最终选用了锐铼水务自主研发的智能表计。根据试点区域给水管网实际情况,在取得了初步选型建议的基础上,吉安水务集团有限公司大胆实践,不断完善,将大量现有水表更换为适用于工商用户水量结算和小区水量考核总管的D系列电磁水表和适用于应急水源和管网分区计量的M系列电磁流量计。

该电磁水表基于法拉第电磁感应原理测量,且导流管为直通结构,无任何可动部件,有较宽的量程比和极低的始动流量,使得计量更灵敏,更准确,同时运行可靠,维护方便,长期稳定性好。在工商用户贸易结算方面,电磁水表能避免因机械水表磨损导致的计量偏差和计量纠纷;在小区总管水量考核方面,电磁水表能正反向测量,准确测量夜间最小流量,并结合软件分析,准确评估存量漏损,及时预警新增漏损,指导及时检漏与维修,从而降低物理漏失。

该电磁流量计实现了应急水源水量与压力的实时监测;大容量的锂电池解决了管网分区流量计太阳能供电系统不稳定导致的数据丢失问题,保障了管网分区流量数据的准确性和完整性。

03 智慧化软件:建立智慧水务信息化平台

供水管网信息化管理是实现供水管网科学高效管理与优化运行的现代化科学技术。针对管理与决策、信息化系统发展与运维、专题业务与运维信息化、现场作业与移动化等方面,吉安水务集团有限公司搭建了智慧水务管网系统,通过获取试点区域的各类静态及动态数据,构建数据库,建立智慧化、智能化、信息化的水务管理模式,使供水管网管理实现智能、实时与闭环。

截至目前,“吉安水务分区计量管理系统”应用功能模块已逐步建设了“大用户管理”、“分区管理”、“小区DMA管理”、“调度管理”、“二供管理”、“表具管理”和“漏水管理”7个主功能模块,7个功能模块各有不同的子模块,服务不同的业务,表计、数据、业务、管理之间既各自独立又相互关联,构建起以分区计量管理系统为核心的产销差控制管理体系。

大用户管理模块

大用户管理模块主要负责对收费用水大户进行全生命周期管理,从设备、水量、业务三个层面进行分析预警,从而控制计量损失,有效管理用水大户。目前,吉安水务集团有限公司试点区已成功接入945台远传收费大表。

分区管理模块

分区管理模块负责量化不同区域的漏损水量和分布,便于根据不同计量分区的特点与流量变化,检测其供水情况,量身定制漏损控制目标与方案,实施差异化管理,针对性地开展漏损控制工作。如果某区域的流量发生急剧变化的时候,监控系统将根据常规流量情况进行分析并根据下一级分区的流量情况作出基本的漏损区域推断。通过分析地形和组织结构,吉安水务集团有限公司将供水区域划分成吉州区、井开区、青原区三个一级分区,其中试点区域通过管网边界流量计划分了三个二级分区。

住宅小区DMA管理模块

住宅小区DMA管理模块是独立计量区管理模块,在区域管理的框架下进一步细化区域管理,即为三级分区。通过在进水口安装水量监控表,对某小区域用水情况进行监控,在充分掌握该区域的基础信息的情况下,评估其漏损水平,提供决策支持。若有新增漏损出现,可触发预警功能,及时实施管网调度处理。为此,吉安水务集团有限公司建立了124个DMA,其中试点区域建有35个DMA。综合考虑了整个小区的基本情况后,吉安水务集团有限公司在系统内设置了合理科学的预警阈值,当考核表的净夜间最小流量超过预设值时,将会自动报警,提醒供水调度指挥中心及管网维修部门处理管网检漏工单。

漏水管理模块

漏水管理模块包含漏点监控、上报、维修、分析等业务应用,对漏点数据进行综合、统一管理,规范检漏和维修信息记录并辅助决策。为进一步评估试点区域的漏失水平和检漏管理现状,第三方检漏团队进行了为期20天的漏点普查,共维修了60处漏点,减少漏失水量77.5m3/h,减少年漏水水量67.89万m3。

调度管理模块

调度管理模块侧重于管网监测和压力管理,包含了应急水源、水厂和管网监测的数据与分析以及压力分布展示,后续吉安水务集团有限公司还将接入高频压力监测点,构建压力监控管理,优化统筹调度。

二供管理模块

二供管理模块为二次供水运行监控人员提供远程监控工具,引入全覆盖的视频监控系统,对二次供水泵房和沿途加压泵站进行监控管理,实现远程实时在线监控无人值守的泵房,通过分析泵房运行监控信息、泵房详情和视频,及时、准确的发现二次供水运行问题。

表具管理模块

表具管理模块是其他模块功能能够有效运行的基础。它具备电子台账业务应用,能详细记录每一台远传设备的信息、状态等基础信息,有利于提升信息系统集成度,消除信息交互屏障。吉安水务集团有限公司共接入了1384台远传设备,其中1383台在用,1台报废拆下。

04 价值化服务:推行全生命周期支持服务

截至2021年6月底,经过近10个月的七个阶段的项目实施,吉安水务集团有限公司的漏损控制综合管理体系初步建成,从2020年8月份到2021年5月份产销差率由27.81%下降至18.90%,产销差率下降了8.91%。

第一阶段:建立基础信息台账

2020年8月15日至9月5日,吉安水务集团有限公司以水量传递为主线,以远传大表数据上系统为目标,对水厂、管网流量监测点、远传大表进行全面普查,共排查了5个水厂的流量计量、17个管网流量监测点及1082台远传大表,并建立了信息台账,为流量数据接入系统平台打下了基础。

第二阶段:提出产销差控制建议

2020年9月20日至9月26日,在第一阶段普查的基础上,一方面对第一阶段遗漏的、未见的、疑问的对象进行现场排查和确认,完善台账并与各个营业所对接数据,更正和优化营收系统信息数据;另一方面深入调研并抽查大用水量机械表,评估试点区域流量计量的管理现状。通过对比分析各项参数,提出了《吉安水务集团有限公司现场调研汇总报告和试点区域产销差控制建议》。

第三阶段:确定产销差控制方案

2020年10月29日至11月4日,吉安水务集团有限公司确定了针对试点区域到2021年6月底产销差率降至15%的控制目标及技术手段,确定了《吉安水务集团有限公司试点区域产销差控制方案》。

第四阶段:建立DMA管理模式

2020年12月9日至12月19日,吉安水务集团有限公司对已经安装了考核表的小区进行了现场调研,对未安装考核表的小区进行了信息梳理,并在系统平台上线DMA管理模块,建立了24个小区DMA,实现了小区漏损预警。在此期间,对主要水厂3#、4#、5#、6#出厂水的某知名品牌的流量计进行现场校验以及远传改造,解决了供水总量因数据远传造成的误差问题。

第五阶段:建立二级分区

2021年,吉安水务集团有限公司设立了“吉安水务集团有限公司试点区域分区计量项目部”,锐铼技术服务团队开始常驻项目部。2021年3月23日至4月23日,试点区域加装管网流量和压力监测点,并将试点区域划分成3个二级分区,对试点区域实行区域精细化管理。在此期间,改造了6个存在故障的管网流量监测点,对试点区域存在故障的远传大表进行了维修,确保数据监测的准确、稳定。

第六阶段:完善漏点管理

2021年5月24日至6月12日,第三方检漏团队对试点区域做了全面检漏,有效检出并维修了60个漏点,降低了试点区域的物理漏失,上线了系统平台漏水管理模块。

第七阶段:初步建成产销差综合管理体系

2021年7月2日,吉安水务集团有限公司完成了老服务器数据迁至新服务器操作,分区计量系统所有数据均存储于新服务器,告别了老服务器数据时常卡停的问题。至此,试点区域产销差综合管理体系初步建成。

05 结语

吉安水务集团有限公司通过落实“智能化硬件+智慧化软件+价值化服务”漏损控制整体解决方案,有效降低了产销差,提高了企业的经济效益,进一步提升了企业精细化管理效能。随着我国政府和城市及供水企业对水资源管理的加强,对供水管网漏损控制技术发展的重视,今后大量基于该类技术的漏损控制方法将会源源不断的涌现出来,不断解决漏损率和产销差率的疑难杂症,为漏损控制工作开辟崭新的思路,为供水管网漏损控制技术现代化发展提供更多的实践应用经验。


编辑:赵凡

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