供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

顏朝興

（廈門(mén)水務(wù)集團(tuán)有限公司）

供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

顏朝興

（廈門(mén)水務(wù)集團(tuán)有限公司）

構(gòu)建供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)格化管理理念，利用現(xiàn)代化的傳感、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，直觀展現(xiàn)供水管網(wǎng)的運(yùn)行情況，各功能模塊對(duì)事故進(jìn)行完整的預(yù)警、分析、決策、實(shí)施、評(píng)價(jià)。提升供水企業(yè)的工作效率，為企業(yè)盈利、節(jié)能降耗、塑造良好社會(huì)服務(wù)形象，提供強(qiáng)大的支撐平臺(tái)。

網(wǎng)格化；智慧水務(wù)；壓力變化

【Abstract】The operation of construction of water supply pipe network grid system intelligent management system, combined with the idea of the grid management, use of modern sensor, communication and computer technology, intuitive display of water supply pipe network, each function module of the accident were a complete early warning, analysis, decision-making, implementation, evaluation. Improve the efficiency of water supply enterprises, for the enterprise profit, energy saving and consumption, create a good image of social services, to provide a strong support platform.

1　引言

供水管網(wǎng)系統(tǒng)是供水企業(yè)的核心資產(chǎn)，管網(wǎng)維護(hù)管理與自來(lái)水供應(yīng)是供水企業(yè)的最主要業(yè)務(wù)。供水企業(yè)不僅承擔(dān)著增收盈利的經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)，更承擔(dān)著自來(lái)水供應(yīng)服務(wù)的社會(huì)服務(wù)功能。在實(shí)際管理中，供水企業(yè)普遍面臨著管網(wǎng)系統(tǒng)老化、漏損率高、管理手段落后、工作效率低、人員素質(zhì)提不上去、服務(wù)質(zhì)量差等問(wèn)題，直接導(dǎo)致企業(yè)盈利受影響，社會(huì)服務(wù)形象差等負(fù)面效應(yīng)。提出構(gòu)建管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，將龐大的供水管網(wǎng)系統(tǒng)按一定的規(guī)則劃分成若干個(gè)網(wǎng)格，利用現(xiàn)代化的傳感、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，將分散的各類數(shù)據(jù)整合展示、應(yīng)用，為精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理提供平臺(tái)，為企業(yè)盈利、提升社會(huì)形象提供技術(shù)支撐。

2　供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化管理

供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化管理依托供水企業(yè)統(tǒng)一的管理與數(shù)字化平臺(tái)，將供水系統(tǒng)中的管網(wǎng)及用戶按一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分成若干個(gè)單元網(wǎng)格，全面感知用戶信息及供水管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)變化，進(jìn)而建立一種標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程，縮短供水企業(yè)與用戶的距離，提升對(duì)各單元格內(nèi)的用戶的服務(wù)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的精細(xì)化管理。

供水服務(wù)網(wǎng)格化管理體系的基本工作原則：網(wǎng)格布局、條塊總和；信息整合、有度通達(dá)；資源共享、有償融通；業(yè)務(wù)運(yùn)作協(xié)同、有序旋進(jìn)；公眾服務(wù)、透隱到位；經(jīng)絡(luò)監(jiān)管、透徹有效。

網(wǎng)格化管理網(wǎng)格劃分的依據(jù)：第一層以天然的地形（例如，湖、山）為分界區(qū)域邊界；第二層以主干道路管道走向?yàn)閯澐謪^(qū)域邊界；第三層以業(yè)務(wù)管轄分區(qū)劃分邊界。

網(wǎng)格化管理工作體系，利用集成用戶基礎(chǔ)信息、管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成包括水表抄收、用戶投訴、用水宣傳、管網(wǎng)維修、壓力水質(zhì)等供水特征數(shù)據(jù)的監(jiān)控及傳輸、新用戶報(bào)裝等工作。

3　供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)構(gòu)成

供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。

3.1感知層

感知層是整個(gè)供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)架基礎(chǔ)。感知層設(shè)備主要是供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的壓力、流量、水質(zhì)的在線儀表設(shè)備。感知層是利用各種在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換的方式，在不影響供水系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，采集各項(xiàng)供水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)。

3.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是利用互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)絡(luò)融合，建立網(wǎng)絡(luò)層體系，對(duì)采集的管網(wǎng)系統(tǒng)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、維護(hù)、管理，以供上層使用。

3.3應(yīng)用層

感知層和網(wǎng)絡(luò)層體系的建立，為供水管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行提供了關(guān)鍵的流量、壓力、水質(zhì)數(shù)據(jù)。只有深度地分析和挖掘各項(xiàng)數(shù)據(jù)表征的內(nèi)涵和相關(guān)關(guān)系，才能對(duì)實(shí)際生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

供水管網(wǎng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)，首先通過(guò)感知層、網(wǎng)絡(luò)層將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的加工和展示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水管網(wǎng)運(yùn)行情況的主觀感知，進(jìn)而通過(guò)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、對(duì)比、分析等，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)更深層次地運(yùn)用，以作為指導(dǎo)生產(chǎn)的科學(xué)依據(jù)。

供水服務(wù)網(wǎng)格化管理系統(tǒng)功能模塊包括：抄表管理、用戶基礎(chǔ)信息、統(tǒng)計(jì)分析、在線監(jiān)控、應(yīng)急管理、用水申報(bào)、維修搶修、熱線幫您、考核評(píng)價(jià)、服務(wù)互動(dòng)、掌上網(wǎng)格、用水常識(shí)、產(chǎn)銷差分析、系統(tǒng)管理等多功能服務(wù)功能模塊。實(shí)現(xiàn)供水信息精確采集；供水參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸；管理辦公協(xié)同；監(jiān)督與服務(wù)一體化；用戶服務(wù)全能、高效、全時(shí)段、全方位覆蓋的供水網(wǎng)格化服務(wù)體系（見(jiàn)圖2）。

圖1　供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化管理平臺(tái)架構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2　供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)功能模塊

4　供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)工作流程

供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)工作流程分為3個(gè)步驟：感知——分析——執(zhí)行。

4.1感知

利用現(xiàn)場(chǎng)安裝的壓力、流量、水質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)及遠(yuǎn)程數(shù)值，全面感知供水管網(wǎng)的運(yùn)行情況。如發(fā)生異常，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

4.2分析

根據(jù)報(bào)警的信息，系統(tǒng)自動(dòng)分析事故發(fā)生的原因及大致地點(diǎn)，為事故處理提供決策參數(shù)。

4.3執(zhí)行

執(zhí)行事故處理的工作，并將處理結(jié)果反饋于系統(tǒng)，完善數(shù)據(jù)庫(kù)信息。

5　實(shí)踐案例分析

5.1網(wǎng)格化分區(qū)概況

某供水片區(qū)日供水量約11萬(wàn)t，DN100及以上供水管道長(zhǎng)度350km，水表個(gè)數(shù)5.3萬(wàn)只。按分區(qū)原則共分為8個(gè)區(qū)域。道路交叉口安裝壓力傳感器，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳數(shù)值；大的路口、用戶集中區(qū)域、水質(zhì)特殊要求的用戶安裝水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳；實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳數(shù)值流量點(diǎn)為各村總表、重點(diǎn)工業(yè)用戶、分區(qū)邊界（有條件安裝）。

5.2案例分析

5.2.1示范區(qū)概況

示范區(qū)網(wǎng)格面積約1.52km2，主要以生活區(qū)為主，網(wǎng)格內(nèi)有大型農(nóng)村社區(qū)2個(gè)，房地產(chǎn)小區(qū)6個(gè)，公園2個(gè)，行政事業(yè)單位5家，店面若干。周邊管網(wǎng)主要為DN400、DN300，用戶數(shù)約為6000戶。區(qū)域內(nèi)布置測(cè)壓點(diǎn)13處，水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2處。因區(qū)域多路進(jìn)水，且在邊界管網(wǎng)系統(tǒng)中安裝流量計(jì)施工難度大，未安裝邊界監(jiān)控流量計(jì)。管網(wǎng)漏水采用壓力法實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以此為漏水點(diǎn)定位提供參考（見(jiàn)圖3）。

5.2.2供水管道系統(tǒng)發(fā)生漏水時(shí)壓力變化特征

對(duì)于樹(shù)枝狀管網(wǎng)系統(tǒng)，供水管道發(fā)生漏水對(duì)漏水點(diǎn)的下游管道造成嚴(yán)重影響，其下游管段上的供水壓力普遍下降明顯。環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生管道漏水時(shí)，在漏水點(diǎn)區(qū)域內(nèi)各壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力變化有明顯差異，且越靠近漏水點(diǎn)，壓力變化越明顯。利用壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)在漏水事件發(fā)生前后的壓力值變化，并結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可基本判定漏水點(diǎn)的位置（見(jiàn)圖4、表1）。

5.2.3案例分析

2015年2月16日，在供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)中出現(xiàn)以下情況及操作：

1）“在線監(jiān)測(cè)”模塊中報(bào)警，示范區(qū)內(nèi)壓力變化大。

2）在“輔助決策”模塊中進(jìn)行區(qū)域內(nèi)壓力點(diǎn)監(jiān)測(cè)值結(jié)果分析，并自動(dòng)生成“壓力變化雷達(dá)圖”及“壓力變化表”，基本確定漏水點(diǎn)位置。

3）“維修搶修”模塊中建立工單，調(diào)度維修搶修人員到現(xiàn)場(chǎng)維修；同時(shí)，“地理信息系統(tǒng)”模塊提供相關(guān)的關(guān)閥方案，“用戶基本信息”模塊生成受影響的用戶清單。

4）“熱線幫您”自動(dòng)將停水或降壓信息推送至用戶端。

5）這次事件及全過(guò)程記錄“考核評(píng)價(jià)”模塊，受相關(guān)的考核。

從圖5直觀看出，2號(hào)測(cè)壓點(diǎn)的壓力變化最大，3號(hào)其次，根據(jù)圖3，4號(hào)、3號(hào)、2號(hào)在管道上線性分布，可判斷出該區(qū)域發(fā)生漏水，漏水點(diǎn)位于3號(hào)測(cè)壓點(diǎn)與2號(hào)測(cè)壓點(diǎn)之間。

圖3　示范區(qū)管網(wǎng)分布圖

圖4　管道漏水工作流程

表1　壓力變化表

6　結(jié)束語(yǔ)

基于供水管網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)格化智能管理系統(tǒng)平臺(tái)，將抄表催費(fèi)、維修搶修、在線監(jiān)控等各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作逐步信息化、標(biāo)準(zhǔn)化。在系統(tǒng)平臺(tái)上，開(kāi)展供水管網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)管理及營(yíng)業(yè)業(yè)務(wù)、客戶服務(wù)，不僅提升了工作效率，并且拉近供水企業(yè)與用戶的距離，做到了及時(shí)快速響應(yīng)，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在實(shí)踐中不斷地完善系統(tǒng)功能及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使之為保障管網(wǎng)運(yùn)行安全、節(jié)能降耗，提升服務(wù)提供強(qiáng)大的支撐。

[1]張高嫄，戴雄奇. 供水管網(wǎng)漏損事故工況的模擬與定位. 2011.

[2]程偉平. 智慧水務(wù)基本理念及在指導(dǎo)漏損控制的實(shí)踐.給排水動(dòng)態(tài),2015(06):12.

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Construction and Application of Grid Intelligent Management System for Water Supply Network System

YAN Zhao-xing

（Xiamen Water Group Co.,Ltd.）

grid; smart water; pressure change