上海水平衡測試工作中智慧用水管理系統(tǒng)應(yīng)用

孫夢琪，馮高遠(yuǎn)

（上海市供水管理事務(wù)中心，200092，上海）

上海市位于長江下游，水資源總量較為豐富，但實際可利用的淡水資源十分有限，是一個“水質(zhì)型缺水”城市。 水資源短缺成為制約上海市經(jīng)濟社會發(fā)展的一大問題， 如何推動節(jié)水工作、提高用水效率，成為上海市全社會的共同責(zé)任。 黨的十九大提出 “推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實施國家節(jié)水行動”，作為國家節(jié)水行動的基礎(chǔ)，水平衡測試在加強用水管理、制訂用水定額、促進用水計量和減少用水浪費等方面發(fā)揮著重要作用。

一、上海市水平衡測試工作開展情況

水平衡測試是加強單位用水科學(xué)管理、 合理用水的有效辦法和措施。 通過水平衡測試，用水單位能夠全面了解內(nèi)部管網(wǎng)狀況、各單元的用水情況。 同時，依據(jù)水量平衡關(guān)系，可分析出單位內(nèi)部用水的合理性，找出不合理的用水單元，并采取相應(yīng)整改措施，挖掘單位節(jié)水潛力，達到加強用水管理、提高合理用水的目的。

隨著上海城市化進程加快，水平衡測試工作已在各區(qū)（縣）普及，形成了市區(qū)聯(lián)動、行業(yè)覆蓋的新局面。 截至2020 年年底， 上海市水平衡測試管理工作完成備案2 222 項， 累計日節(jié)水量31.08 萬m3。 上海市用水主管部門會在每年年初的節(jié)約用水工作安排中，把開展用水戶水平衡測試作為一項長效管理工作， 提出具體要求。 凡列入計劃的用水戶都需按時完成水平衡測試工作，送交上海市節(jié)約用水促進中心審核，并報上海市水務(wù)局備案；無特殊情況，未按期完成水平衡測試的用水單位，將按照《上海市水資源管理若干規(guī)定》 等相關(guān)要求，采取相應(yīng)的行政措施。

上海市積極推動各用水單位開展水平衡測試工作， 并對水平衡測試服務(wù)機構(gòu)進行規(guī)范管理。 盡管用水單位按規(guī)定進行了水平衡測試工作，但由于水平衡測試服務(wù)機構(gòu)的服務(wù)能力存在差異，水平衡測試過程中尚存在經(jīng)驗不足和實際操作誤區(qū)，導(dǎo)致測試報告質(zhì)量參差不齊。 此外，現(xiàn)行的水平衡測試方式比較單一，且專業(yè)測試機構(gòu)力量有限， 應(yīng)對日益龐大的水平衡測試工作面臨極大挑戰(zhàn)性。

因此，如何加強水平衡測試服務(wù)機構(gòu)的服務(wù)能力建設(shè)，提升水平衡測試服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，是未來上海市水平衡測試工作的重點方向。

二、“智慧用水管理”參與水平衡測試

1.智慧用水管理系統(tǒng)

智慧用水管理系統(tǒng)是融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等新一代前沿技術(shù)，其基于B/S 架構(gòu)的設(shè)計，主要以Java 語言為基礎(chǔ)， 使用了主流的B/S開發(fā)常用框架 struts2、spring3、hibernate4 來搭建平臺， 同時系統(tǒng)利用IDEA， 為開發(fā)平臺并通過MySQL 來進行數(shù)據(jù)存儲，完成了智慧用水管理的完整系統(tǒng)。 系統(tǒng)設(shè)計采用分層技術(shù)架構(gòu)，共分為四層：視圖層展示界面輸出、控制層負(fù)責(zé)請求控制、業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯處理以及持久層處理數(shù)據(jù)存儲。 系統(tǒng)主要功能包括：在線水平衡、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、報表管理、異常用水提醒、用水指標(biāo)管理等，可協(xié)助水平衡測試工程師高效、高質(zhì)量完成水平衡測試工作，提升用水戶用水的精細(xì)化管理水平。

2.智慧用水管理系統(tǒng)在水平衡測試工作中的應(yīng)用

（1）應(yīng)用階段

智慧用水管理系統(tǒng)在水平衡測試工作中的應(yīng)用，即在節(jié)水改造的過程中，將傳統(tǒng)的普通機械水表改造成具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能的智能水表，并結(jié)合數(shù)據(jù)采集傳輸器，將采集到的用水?dāng)?shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器， 最終在智慧用水管理系統(tǒng)平臺上進行數(shù)據(jù)展示， 實現(xiàn)用水?dāng)?shù)據(jù)的在線測試及分析管理。 水平衡測試工程師可根據(jù)系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)直接篩選所需進行測試的時間段，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出， 得出數(shù)據(jù)對標(biāo)定額的分析結(jié)果，直接編制水平衡測試報告，比傳統(tǒng)的水平衡測試工作流程減少了“抄表測算”和“對標(biāo)定額”兩個環(huán)節(jié)，提高了工作質(zhì)量與工作效率。

（2）應(yīng)用優(yōu)勢

①方便測試數(shù)據(jù)的獲取。 傳統(tǒng)的水平衡測試，數(shù)據(jù)獲取需要水平衡測試工程師到被測試單位現(xiàn)場記錄各個用水點位的水表數(shù)據(jù)，不僅費時費力，而且在抄錄地處惡劣環(huán)境的水表時還存在一定的安全隱患。 應(yīng)用智慧用水管理系統(tǒng)后，水平衡測試工程師僅需在辦公桌前打開系統(tǒng)，篩選所需導(dǎo)出的測試周期，即可快速獲取各級水表的用水?dāng)?shù)據(jù)。 對于占地面積大、水表數(shù)量多、安裝環(huán)境惡劣的用水單位，使用效果尤為顯著。

②避免因抄表時間差造成的數(shù)據(jù)誤差。 傳統(tǒng)的水平衡測試，由于水表安裝位置不同，水平衡測試工程師需要逐一抄錄安裝在不同地點的水表數(shù)據(jù)，存在一定的時間差。 如果中間某區(qū)域突然用水量升高，則會影響整體的抄表結(jié)果。 盡管目前現(xiàn)場抄錄數(shù)據(jù)多采用相對固定的采集時間及采集路線，但仍然避免不了因不同時間抄表造成的數(shù)據(jù)偏差。 應(yīng)用智慧用水管理系統(tǒng)后，水平衡測試工程師可根據(jù)智能水表采集的頻率，在同一時間內(nèi)上傳各個用水點位的數(shù)據(jù)，避免因抄表時間差造成的數(shù)據(jù)誤差。

③自動生成數(shù)據(jù)分析結(jié)果。 傳統(tǒng)的水平衡測試，水平衡測試工程師需將被測試單位的主要用水指標(biāo)對照用水定額標(biāo)準(zhǔn)逐一進行計算、對比分析，耗時較長，且存在因人工計算失誤造成的數(shù)據(jù)錯誤。 應(yīng)用智慧用水管理系統(tǒng)后，水平衡測試工程師僅需在平臺上輸入測試時間段的基本數(shù)據(jù)，即可自動生成數(shù)據(jù)分析結(jié)果，判斷是否存在超出定額指標(biāo)的情況。

④使水平衡測試由定期工作轉(zhuǎn)變?yōu)槌B(tài)化工作。 按照《上海市水平衡測試管理規(guī)定》，日取水量15 萬m3及以上的取水單位和月均用水量達到5 000 m3以上的用水單位， 應(yīng)當(dāng)每5 年開展一次水平衡測試工作。 傳統(tǒng)的水平衡測試，被測試單位通常會按照該項規(guī)定，每5 年委托第三方機構(gòu)開展一次水平衡測試工作。 而測試結(jié)束后5 年內(nèi)，如果出現(xiàn)用水不合理或地下管網(wǎng)漏損等用水異常情況，企業(yè)自身難以查出問題所在。 應(yīng)用智慧用水管理系統(tǒng)后，被測試單位可隨時登錄系統(tǒng)查看單位計量率情況，同時系統(tǒng)擁有報警提示功能，一旦存在用水超標(biāo)、 管網(wǎng)漏損等異常用水現(xiàn)象，系統(tǒng)將通過短信、郵箱等方式向相關(guān)管理人員發(fā)送報警消息，提示對相應(yīng)區(qū)域進行檢查，提高對異常用水的反應(yīng)速度，將原先的被動水平衡測試轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃铀胶鉁y試，實現(xiàn)單位用水的精細(xì)化管理。

三、應(yīng)用實例

2021 年4 月，上海市浦東新區(qū)金橋某辦公園區(qū)利用智慧用水管理系統(tǒng)開展了水平衡測試工作，順利通過驗收備案，并于5 月份獲得了上海市節(jié)水型企業(yè)榮譽稱號。

該園區(qū)在開展項目前由于占地面積較大，管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，導(dǎo)致用水管理較為滯后，水平衡測試工作也較難開展。 此后，該園區(qū)委托第三方節(jié)水服務(wù)企業(yè)， 在 2019—2020 年投入100 余萬元陸續(xù)開展園區(qū)智慧用水管理系統(tǒng)項目建設(shè)。 項目內(nèi)容包括將園區(qū)一、二、三級100 多塊普通機械水表全部更換為智能水表，新安裝的智能水表接入數(shù)據(jù)采集傳輸器，并建設(shè)一套園區(qū)智慧用水管理系統(tǒng)，實現(xiàn)在線水平衡、 用水?dāng)?shù)據(jù)采集與分析、異常用水監(jiān)控和預(yù)警等功能，幫助園區(qū)提升用水的精細(xì)化管理水平。

通過系統(tǒng)的用水異常提醒功能，發(fā)現(xiàn)21 號辦公樓出現(xiàn)用水異常，短時間內(nèi)高出平常用水量80 多m3，相關(guān)工作人員趕赴現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)為該樓管路漏損。 此外，在未建設(shè)系統(tǒng)前，園區(qū)部分區(qū)域計量率一直存在一定的偏差， 管理人員判斷可能是某段管路存在漏水，但無法找到根源所在，后來利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場管網(wǎng)篩查，查找到了問題并及時進行整改。

應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)用水?dāng)?shù)據(jù)分析，園區(qū)用水分配與管理更合理， 減少了不必要的消耗。 該系統(tǒng)替代人工抄表及制作報表， 按照該園區(qū)物業(yè)管理人員平均每人每月工資1 萬元、需2 人進行用水管理進行計算，每年可節(jié)省人工費24 萬元。 項目實施前， 園區(qū)年用水量為16.05 萬m3；實施后，通過系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)多個漏點，每月約可節(jié)約1 000 m3的水量，按照水費 5 元/ m3（含排污費）計算，每年可節(jié)約水費支出6 萬元，合計每年可節(jié)省30 萬元的人工及水費支出，預(yù)計4年左右可回收投資成本。

四、系統(tǒng)應(yīng)用推廣中存在的問題

1.項目投入成本偏高

傳統(tǒng)的水平衡測試僅需安裝普通的機械式水表后即可開展工作，而應(yīng)用智慧用水管理系統(tǒng)則需要安裝智能水表， 并建設(shè)一套管理系統(tǒng)，建設(shè)成本較高。 該系統(tǒng)為管理工具，前期在未使用時難以預(yù)估其成效，導(dǎo)致系統(tǒng)較難推廣。

2.用水單位認(rèn)識不足

智慧用水管理系統(tǒng)屬于前沿的先進節(jié)水技術(shù)，尚未普及。 部分用水單位因?qū)υ擁椉夹g(shù)認(rèn)識不夠，常常會按傳統(tǒng)的用水管理觀念，即開展用水設(shè)施設(shè)備改造、人工巡檢維護的方式來進行用水管理及開展水平衡測試工作，導(dǎo)致智慧用水管理系統(tǒng)在部分用水單位較難普及。

3.尚未形成行業(yè)規(guī)范

目前在上海市開展智慧用水管理系統(tǒng)推廣工作的第三方節(jié)水服務(wù)機構(gòu)相對較少， 服務(wù)能力參差不齊。同時行業(yè)尚未形成規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各服務(wù)機構(gòu)建設(shè)的系統(tǒng)形式各異，用水單位在開展水平衡測試工作時難以選擇合適的服務(wù)機構(gòu)。

五、相關(guān)建議

1.加強政策支持

盡管目前上海市在2021 年節(jié)水型載體創(chuàng)建評價指標(biāo)及考核辦法評分標(biāo)準(zhǔn)中，將智慧用水管理系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)作節(jié)水特色指標(biāo)的加分項，鼓勵節(jié)水型載體創(chuàng)建單位積極開展智慧用水管理系統(tǒng)工作，且該項工作成為評選節(jié)水型示范單位的重要指標(biāo)之一，但在 《上海市水平衡測試管理規(guī)定》及水平衡測試備案評分辦法中尚未有關(guān)于智慧用水管理系統(tǒng)的相關(guān)要求。 建議在水平衡測試相關(guān)政策、規(guī)定中加入智慧用水管理系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)內(nèi)容，鼓勵用水單位建設(shè)智慧用水管理系統(tǒng)。

2.加強技術(shù)創(chuàng)新

項目投入成本較高是目前制約智慧用水管理系統(tǒng)推廣的主要原因之一。 建議節(jié)水服務(wù)機構(gòu)加強對基礎(chǔ)硬件技術(shù)的研究工作，可聯(lián)合高校院所對關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)，提升設(shè)備的穩(wěn)定性，降低硬件投入成本。

3.加強宣傳力度

通過“世界水日”“中國水周”“全國節(jié)約用水宣傳周”等節(jié)水主題宣傳活動，結(jié)合新聞媒體、微信公眾平臺等宣傳載體， 廣泛宣傳采用智慧用水管理系統(tǒng)在水平衡測試工作中的重要意義和工作成效。 同時，定期組織開展相關(guān)活動，聯(lián)合管理部門、高校院所、節(jié)水服務(wù)機構(gòu)以及典型應(yīng)用單位開展經(jīng)驗交流與技術(shù)分享，提高全社會對該技術(shù)的認(rèn)知度和認(rèn)同感。

4.加強培育相關(guān)節(jié)水服務(wù)機構(gòu)

要制定行業(yè)技術(shù)規(guī)范，設(shè)定行業(yè)準(zhǔn)入門檻，鼓勵具有成熟智慧用水管理系統(tǒng)技術(shù)和水平衡測試服務(wù)能力的服務(wù)機構(gòu)，與社會資本組建具有較強競爭力的節(jié)水服務(wù)企業(yè)。 加強節(jié)水服務(wù)模式創(chuàng)新，引入合同節(jié)水管理模式開展節(jié)水項目，不斷提高企業(yè)綜合實力和市場競爭力。 同時行業(yè)主管部門要培育發(fā)展具有競爭力的龍頭企業(yè)， 形成龍頭企業(yè)+大量專業(yè)化技術(shù)服務(wù)企業(yè)的良性發(fā)展格局。

5.探索在線水平衡測試

建議上海市深入探索信息化技術(shù)與水平衡測試的結(jié)合應(yīng)用，開發(fā)一套能夠滿足上海市各測試機構(gòu)服務(wù)需求的在線水平衡測試平臺，規(guī)范各測試機構(gòu)編制水平衡測試報告，簡化報告編制流程。 同時各測試機構(gòu)可在該系統(tǒng)上隨時上傳水平衡測試工作情況，使用水主管部門實時掌握各測試機構(gòu)的工作進展，提升上海市水平衡測試的管理水平。

六、結(jié) 語

目前，上海市已有上百家用水單位陸續(xù)開展了智慧用水管理系統(tǒng)的項目建設(shè)，其中通過智慧用水管理系統(tǒng)開展水平衡測試的單位已有數(shù)十家。 盡管目前在推廣該項技術(shù)的過程中存在眾多阻礙，但將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等新一代先進信息技術(shù)運用到用水管理工作當(dāng)中，已成為必然趨勢。 未來，隨著智慧用水管理系統(tǒng)在各個用水單位的不斷推廣， 水平衡測試工作將會與智慧用水管理系統(tǒng)技術(shù)緊密結(jié)合，水平衡測試工作的服務(wù)質(zhì)量與效率也將會大幅度提升，從而進一步提升上海市的節(jié)水管理水平，促進上海市節(jié)水型社會建設(shè)。