關(guān)于上海工業(yè)用水“智能節(jié)水”的設(shè)想

何一旻

（上海儀電樓宇科技有限公司　200063）

關(guān)于上海工業(yè)用水“智能節(jié)水”的設(shè)想

何一旻

（上海儀電樓宇科技有限公司200063）

上海市工業(yè)用水占總用水比例較高，嚴(yán)峻的管網(wǎng)漏損問題進(jìn)一步加劇了上海市缺水現(xiàn)狀。我國“智慧水務(wù)”主要著重智能排水、防汛預(yù)警、水質(zhì)監(jiān)測等方面的建設(shè)，鮮有涉及“智能節(jié)水”方面。丹麥的DDD系統(tǒng)值得上海從中吸取有益經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本土現(xiàn)狀，開展上海市工業(yè)區(qū)的智能配水改造工作，有效實(shí)現(xiàn)按需配水，降低供銷差，真正做到“智能節(jié)水”。

上海市；工業(yè)用水；管網(wǎng)漏損；智能節(jié)水

1　“智慧水務(wù)”建設(shè)需重視“智能節(jié)水”

我國人均淡水為世界人均水平的1/4，全國已有300多個城市缺水，每年因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100多億元[1]。上海在建設(shè)國際化大都市的過程中，面臨著快速膨脹的用水需求。目前，上海市工業(yè)用水占用水總量的六成以上，且工業(yè)用水的需求仍具有不斷增長的趨勢，導(dǎo)致上海市缺水現(xiàn)狀愈演愈烈[2]。該現(xiàn)象的發(fā)生不僅是因?yàn)樗Y源分布不均等客觀原因，水資源利用率低下也是重要的“人為”原因之一，即“技術(shù)型缺水”。“技術(shù)型缺水”的主要原因之一是供水漏損，因此，改善漏損現(xiàn)象刻不容緩。傳統(tǒng)改善漏損的方法主要通過大規(guī)模管網(wǎng)維修、改進(jìn)和升級來實(shí)現(xiàn)，用時長、耗費(fèi)高、影響大、效果差，終將被基于物聯(lián)網(wǎng)的“智慧水務(wù)”所替代[3]。

國內(nèi)許多城市已開展了大規(guī)模的“智慧水務(wù)”建設(shè)工程，但大部分工程著重聚焦于智能排水、防汛預(yù)警、水質(zhì)監(jiān)測等方面，鮮有涉及通過物聯(lián)網(wǎng)手段來實(shí)現(xiàn)“智能節(jié)水”方面[4]。其中，上海投資近億元打造“數(shù)字排水”，利用“智慧水務(wù)”、云計(jì)算、信息傳媒等技術(shù)在應(yīng)急指揮、災(zāi)害預(yù)警、水務(wù)監(jiān)管、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提升決策能力的同時更好的為居民服務(wù)[5]。其他城市如北京、天津、寧波等也都陸續(xù)開展了“智慧水務(wù)”的建設(shè)，但這些城市大多通過建設(shè)海量的信息監(jiān)測點(diǎn)位，專注于水質(zhì)監(jiān)測、污水處理、防汛預(yù)警等，而少有城市提出工業(yè)用水智能節(jié)水方案，并針對供水管網(wǎng)漏損問題開展相應(yīng)的建設(shè)工作。

2　國外“智能節(jié)水”的成功經(jīng)驗(yàn)

國外發(fā)達(dá)地區(qū)在“智能節(jié)水”方面具有幾十年的研發(fā)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，并涌現(xiàn)出許多成功案例，值得我國從中吸取有益經(jīng)驗(yàn)，改善國內(nèi)供水漏損嚴(yán)重的問題。比如，丹麥采用的一種新型的可減少供水漏損的DDD系統(tǒng)（智能需求驅(qū)動配水水泵系統(tǒng)），這是一種基于物聯(lián)網(wǎng)理念的可根據(jù)實(shí)際用水量自動調(diào)節(jié)水管壓力的新型供水系統(tǒng)。DDD系統(tǒng)通過具備壓力傳感器的先進(jìn)水泵系統(tǒng)，有效解決了自來水輸送過程中的漏水問題，將丹麥的平均漏損率降低至7％[6]。

DDD系統(tǒng)通過智能管控管網(wǎng)壓力，用更少的水壓滿足所有地區(qū)的不同用水需求。該系統(tǒng)改變了供水泵輸出恒定高壓的傳統(tǒng)，而是基于不同用戶的實(shí)時需求改變供水水壓。該系統(tǒng)將DDD感知單元安裝在供水管網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，通過這些元件上的遠(yuǎn)程壓力傳感器記錄每一段終端集合在不同時刻的輸出水壓量，并反饋給供水泵站，泵站通過實(shí)際需要的壓力數(shù)據(jù)創(chuàng)建供水和配水模型，進(jìn)行按需配水。據(jù)計(jì)算，應(yīng)用該系統(tǒng)后與之前相比，供銷差至少可以降低15％，電能可以節(jié)約20％，并大大減少了管道維修費(fèi)用，增加了管網(wǎng)設(shè)備使用壽命，擴(kuò)大了原有管網(wǎng)的供水范圍和服務(wù)容量，有效減少了水管爆裂事件。

3　因地制宜，實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)水

由于上海市人口密度大，用地類型交錯復(fù)雜，難以進(jìn)行全面的大規(guī)模的按需配水建設(shè)，在借鑒丹麥DDD系統(tǒng)時，建議先行開展上海市工業(yè)區(qū)的智能配水改造工作。上海市工業(yè)用水量占總量比重大，且相較于其他用地，工業(yè)區(qū)用地較為集中，較易實(shí)現(xiàn)“智能節(jié)水”。

在工業(yè)區(qū)供水管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)處安置壓力傳感器，傳感器實(shí)時收集水壓數(shù)據(jù)并傳送到智能配水控制平臺。另外，在工業(yè)區(qū)供水泵站更換變頻水泵，該水泵聯(lián)接到智能配水控制平臺，經(jīng)由控制平臺控制。該平臺可以實(shí)時顯示傳感器所在管線的水管壓力現(xiàn)狀，當(dāng)壓力變化幅度異常時自動發(fā)出警報(bào)，并提示可能出現(xiàn)的問題以及相關(guān)調(diào)整建議。相關(guān)工作人員接收到警報(bào)后，可根據(jù)平臺提示進(jìn)行某個或多個水泵的手動變頻工作，或根據(jù)預(yù)案設(shè)置水泵的自動變頻策略，也可以進(jìn)一步進(jìn)行管道漏損相應(yīng)預(yù)警或整修工作。因此，通過對上海市工業(yè)區(qū)的智能配水改造工作，可在少投入、低影響的前提下，有效實(shí)現(xiàn)按需配水，降低供銷差、節(jié)約電力資源、延長管網(wǎng)壽命并預(yù)警水管漏損、爆裂等情況，真正做到“智能節(jié)水”。

4　關(guān)于“智能節(jié)水”建設(shè)的設(shè)想

在信息化工業(yè)革命的浪潮中，相較于國外發(fā)達(dá)地區(qū)，“智能節(jié)水”在我國發(fā)展的進(jìn)程仍較為緩慢。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)水資源的信息化管理是節(jié)水管理的必然趨勢。為了更有效地推動“智能節(jié)水”建設(shè)，節(jié)水節(jié)能，惠及民生，提出以下建議：

4.1建立健全“智能節(jié)水”建設(shè)的法律法規(guī)體系

（1）將“智能節(jié)水”理念融入規(guī)范性文件，確定在推進(jìn)“智能節(jié)水”建設(shè)過程中以供水水壓合理管控、漏損有效預(yù)警為主要目標(biāo)，規(guī)定新建、改建、擴(kuò)建工程均應(yīng)進(jìn)行“智能節(jié)水”技術(shù)的設(shè)計(jì)和建設(shè)，并增加節(jié)水管控的控制性目標(biāo)的相關(guān)規(guī)定。

（2）在相關(guān)法律法規(guī)等規(guī)范性文件中增加關(guān)于“智能節(jié)水”建設(shè)的鼓勵或懲罰性規(guī)定。在“智能節(jié)水”技術(shù)推廣初期，建議制定“智能節(jié)水”建設(shè)激勵機(jī)制，比如將應(yīng)用“智能節(jié)水”技術(shù)區(qū)域的面積按照相應(yīng)比例換算為綠化面積，間接提升該區(qū)域的容積率；也可根據(jù)該區(qū)域?qū)?jié)水管控的效果對業(yè)主給予相應(yīng)補(bǔ)貼，鼓勵開發(fā)商的“智能節(jié)水”推廣行為。

4.2建議出臺“智能節(jié)水”建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則與評價體系

根據(jù)該地區(qū)節(jié)水的管控目標(biāo)，結(jié)合該地區(qū)自然地理?xiàng)l件、不同場地的特點(diǎn)和需求等，構(gòu)建該地區(qū)“智能節(jié)水”建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則，提出適用于不同場地的可推廣、易復(fù)制的“智能節(jié)水”技術(shù)模式；提出基于場地現(xiàn)狀分析的“智能節(jié)水”的科學(xué)規(guī)劃方法、“智能節(jié)水”設(shè)施及其組合模式系統(tǒng)的選用；提出不同“智能節(jié)水”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工以及維護(hù)方法等。同時，建立該地區(qū)“智能節(jié)水”建設(shè)評價體系，嚴(yán)格按照該地區(qū)“智能節(jié)水”建設(shè)相關(guān)法律法規(guī)以及技術(shù)導(dǎo)則的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行評分，并與相應(yīng)的激勵、懲罰機(jī)制掛鉤。

4.3先行先試、強(qiáng)化公眾意識

4.3.1先行先試，建設(shè)試點(diǎn)工程

應(yīng)選擇典型工業(yè)區(qū)開展具有示范效應(yīng)的“智能節(jié)水”試點(diǎn)工程，在建設(shè)過程中不斷總結(jié)提煉適宜的“智能節(jié)水”相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以期更好地推進(jìn)“智能節(jié)水”建設(shè)。

4.3.2強(qiáng)化公眾的“智能節(jié)水”建設(shè)意識

群眾對于“智能節(jié)水”等理念缺乏認(rèn)知度和重視度。因此，應(yīng)結(jié)合“智能節(jié)水”示范工程，創(chuàng)建“智能節(jié)水”示范教育基地，加強(qiáng)“智能節(jié)水”理念的滲透?？蒲袉挝缓头钦M織可以通過發(fā)表文章、項(xiàng)目展示等方式，加大宣傳力度。政府也可通過頒布“智能節(jié)水”建設(shè)最佳試點(diǎn)等獎勵方式，鼓勵業(yè)主重視節(jié)水建設(shè)；配合試點(diǎn)推廣活動，編印相關(guān)的宣傳手冊、環(huán)保購物袋等宣傳品，免費(fèi)向公眾發(fā)放；通過電視臺、網(wǎng)站和報(bào)紙等媒體，及時宣傳“智能節(jié)水”建設(shè)工作動態(tài)和成果。

[1]夏軍，劉春蓁，任國玉.氣候變化對我國水資源影響研究面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2011，01：1～12.

[2]宋強(qiáng)，吳軼江.上海工業(yè)用水利用現(xiàn)狀與未來需求預(yù)測[J].今日科苑，2009，15：113.

[3]王繼華，彭振斌，關(guān)鑲鋒.供水管網(wǎng)檢漏技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，04：456～460.

[4]楊明祥，蔣云鐘，田雨，等.智慧水務(wù)建設(shè)需求探析[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，01：133～136+144.

[5]http://news.xinhuanet.com/info/2014-07/31/c_133522828.htm，2014/07/31.

[6]http://us.grundfos.com/industries-solutions/industries/water-distribution.html，2014.

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2015-6-19