城镇供水系统中产销差分析之软件管理方案

特别关注　Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｆｏｃｕｓ　墨　圜　统中产销差分析之软件管理方案　口深圳市捷先数码科技股份有限公司杨高锋　■圈莲｜■　随着供水行业、网络信息技术、物联网技术的快速发展，管网漏失、产销差控制４￣，ｆＺ　￣，ｆＪｃ、智慧化建设也加快　了步伐，促使了管网漏失、产销差率控制等管理过程发生了根本性变化，但是目前这种控制手段还处于初级阶段，　还不能达到在全国范围内全面推广条件，针对这种需求本文详细论述了供水系统中产销差率信息化、智慧化管控实　施方案。本文主要深入分析了产销差率智慧管理系统充分利用现在的先进技术手段、建模方法、理论依据，充分论　述了产销差率控制目前存在的问题、解决其控制手段、对社会所带来效益。　■臣医回■　销差；缩径；压力归零；水力计算；区域管网闭阀流量测试；夜间最小流量分析　一，产销差系统的背景与意义　中国水资源总量为２．８万亿立方米。按照国际公认的标准，人　差的产销差分析系统迫在眉睫。　二　产销差控制现状　１　目前国内产销差控制的现状以及存在的主要问题　在国内产销差率控制以软件为主要管理方式．在国内尚处于　起步初期的探索阶段。由于影响产销差率的因素较多，分析和控　制产销差率的方式不够系统化．比如水表安装是否正确，口径与　实际用水量是否相符等，目前国内还没有一个很好的指导方案：　探漏方式基本以借助于相关探漏硬件设备被动的猜测查找漏点，　浪费了大量的时间、人力和财力。因此现在需要急于解决的问题　是．如何能充分利用自动化技术、网络技术、通信技术、智能控　均水资源低于３０００立方米为轻度缺水　人均水资源低于２０００立方　米为中度缺水　人均水资源低于１０００立方米为重度缺水：人均水　资源低于５００立方米为极度缺水。中国目前有１６个省（区　市）人均　水资源量（不包括过境水）低于严重缺水线　有６个省、区（宁夏、河　北．山东　河南　山西、江苏）人均水资源量低于５００立方米，为　极度缺水地区。【１】　从上面的数据可以看出　中国处于一个大面积缺水的状态　近年来愈发重视水资源的有效管控和配置。因此通过产销差分　析．来控制和降低管网漏失．而达到减少水资源浪费的问题不仅　仅是一个行业问题　还是一个设计民生的社会问题。　在此背景下．研发出有效　高效的控制管网漏损．降低产销　制以及大数据分析技术等手段．对整个供水系统各个环节进行信　ＤＯＩ：１０．１６１１６／Ｊ．ｃｎｋｉ。ｊｓＩ‘ｊ．２０１７．０６。００６　研究篇　【　息采集．数据挖掘与分析、调度信息预测．达到发现问题、跟踪　问题．最终解决问题显得尤为重要。　④（供水总量一售水总量）形成无收益水量．也叫产销差水量．无　收益水量是国际水协提出的叫法：⑤（管网漏损水量＋表观损失　量）：管网漏损水量是有型损失．表观损失量是无形损失。　２、目前国际产销差控制的现状　以及存在的主要问题　国外解决产销差的方法主要是ＤＭＡ分区管理．将供配水系　从以上公式中可以看出．要降低产销差率．必须减小管网漏　损水量和表观损失量　而管网漏损水量是有“漏失水量、计量损　失水量、其它损失水量（由于水表精度误差损失水量、未计费水　量、失窃水量）”这些因素相关．表观损失量则与水表选型、水　统切割并分离为相对独立的可计量区域　通常采取关闭阀门或安　装流量计．形成虚拟或实际独立区域。通过对进入或流出这一区　表安装方法等主观因素相关。　通过以上影响产销差率的因素可以看出：在其它损失水量　域的水量、压力进行采集与计量．并通过专业模型来定量分析泄　漏水平．从而利于检漏人员更准确的决定在何时何处检漏更为有　中．要通过有效的管理最大的减少．以增加计量水量．表观损失　量可以通过正确的安装方法．水表选型软件选择合适的水表来解　决：漏失水量、计量损失水量或由于水表精度误差损失水量我们　可以通过增加一系列的计量检测设备　可以通过软件对其进行信　息采集、分析．达到预防控制、解决产销差的目的．从而减少无　收益水量。　利．并进行主动泄漏控制。并借助于水平衡计算软件将各种影响　产销差的因素数据进行系统分析．为供水企业提供科学的供水管　理方案．，从上面可以看出国外在产销差控制与国内有着本质的变　化．他们是有被动查找变为主动出击。　三、　产销差控制解决方案　２、降低产销差率解决方案　降低产销差率高的问题难以解决已是一个公认的问题．如何　有效的解决产销差．行业内专家也都在不断的探索并寻找到了一　些有效的办法．如借助于一些探漏设备进行监测．但在管网中那　个位置检测．锁定漏点需要花费大量的时间．探漏方法处于一种　被动的状态。目前通过软件分析产销差影响因素、探漏锁定区域　的方法还处于探索阶段。如何探索出一个主动预防、探测．便捷　高效　综合管理的产销差控制方案显得尤为重要。下文就对如何　通过软件对管网漏损监控分析．来降低产销差进行论述。　首先需要说明的一点是．产销差率只是解决管网漏中存在　问题的手段，并不是仅仅为了降低产销差而控制产销差率过高。　针对产销差率不同的影响因素．我们应采取不同的有效控制措施　和解决方案。不管采取哪种方案．所采取的分析都离不开管网漏　损监控分析软件系统．运用软件对各检测点数据采集到主站并存　储．实时及历史数据进行在线分析建模．为解决产销差率提供科　学的解决方案。　２．１水表选型和正确安装　我们首先要解决由于计量不准确而影响的产销差高的问题．　１、产销差率彤响因素　影响产销差率的因素非常多．从供水源头到管网再到管网末　梢．每个环节都有可能出现问题．而影响产销差率．比如出水厂　考核表、各级考核表以及其它计量设备计量是否准确．由于贸易　水表在出厂校验时是在特定的标准环境下校验的．水表在实际使　用中．由于安装环境千姿百态．直管段不够，场地狭小，多块水　表叠压安装。水表运行中长期处于下限流量使用　甚至水表选型　口径过大．造成起始流量过大．或者管网选材不当．水表结垢和　由于水表的选型不合理　安装方法不正确而影响的产销差升高　是非常严重的，目前还没有合理的科学的指导方法。经过专业产　销差测试系统测试数据显示，我们可以通过实验科学的分析出．　大表拉小流量．水表明显变慢。水表不正确安装，水表也明显变　慢。比如登高安装方法．为了抄表方便．有的会倾斜３Ｏ度安装．　经过专业测试系统．会使水表变慢。针对“由于水表精度误差损　失水量”而产生的计量损失，我们可以采用缩径法。　所谓缩径法就是：根据水表口径和缩径系数计算出合适的水　表口径．避免大马拉小车或小马拉大车的而引起计量不准确．来　达到降低产销差的目的。通过此方法．我们还可以计算出增加的　结绣球现象。管网设计和运行技术指标欠科学，管网流速偏低。这　些均给运行中的水表造成较大的负误差．增大了供水企业的产销　差率。　漏损率＝管网漏损水量，供水总量×１Ｏ０％　【２】　售水量和提高的销售收入等　管网漏损水量＝①漏失水量＋②计量损失水量＋③其它损失水　量【２】　产销差率＝④（供水总量－售水总量）／供水总量Ｘ　１００％　＝⑤（管网漏损水量＋表观损失量），供水总量×１ＯＯ％：　①漏失水量＝各种类型的管线漏点＋管网中水箱及水池等渗漏　＋溢流造成的实际漏掉的水量；②计量损失水量＝表具性能限制导　致的误差或计量方式改变导致的计量误差的损失水量　③其它损　失水量＝未注册用户用水和用户拒查等管理因素导致的损失水量；　待别天汪　Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｆｏｃｕｓ　错误安装如图所示　来判断某个区域是否有爆管和漏损。　根据各项监测数据．通过如下结论进行漏点管控　Ａ．管道破损漏水．如漏量较大．一般会造成管网局部压力　降低．离漏点越近压力越低。利用消防栓进行测压比较．可以快　速锁定漏水区域，避免盲目的去查找漏点。　Ｂ、压力下降流量增大，判断为漏或偷。通过管网长口径、　水管熔接时出现半堵塞　倾斜安装　管网长度、瞬时流量、摩阻系数，运用水力计算，计算出水力坡　度、平均流速、沿程损失、局部水头损失、总水头损失．排除防　２．２区域管网闭阀流量分析法　此方法类似于ＤＭＡ分区法．是将环状管网分区分组管理，　从源水厂到终端用户整个管网，根据管网区域的大小．逐级划分　不同区域．在划分最小分区时．还要充分考虑到地形、水量、水　压、用水户分布情况．来确定独立计量分区的范围，每个分区的　入水口考核表、流量计等计量设备《为了节约成本，可以使用便　携式流量计）．分一级考核表　二级考核表…Ｎ级考核表、流量　止压力下降流量减小．判断为阻．阀门，气阻　杂物阻等。　压力及曲线变化关系如下图所示：　计等计量设备．通过对每级考核表数据采集到主站并对数据分析　建模，达到对管网漏损检测、定位、降低产销差的目的。　二ｉ　；０　，　之　０　．　‘…　每级考核表的选型．应根据缩径法算出精确的口径进行安　装．这样才能达到精准计量的目的。比如一级考核表和二级考　核表或二级考核表和三级考核表中间的区域监控　我们就可以　通过对两个考核点的压力、流量、温度等计量设备信息的采　集、计算，来确定该区域是否有漏损　以及漏损量．来准确定　位漏损位置。　２＿２＿１压力归零。对于环状的管网，可以采用压力归零法．先　２．５夜间最小流量分析法　夜间最小流量是评估独立计量区域实际漏损水平的重要　指标。　夜间最小流量分析法：此方法是也是基于区域管网闭阀流量　管理．根据某个区域某个时间区间的流量最小．用水量最小．最　接近理想渗漏量来进行检测是否存在漏损的一种方法（国籍水协　规定每户夜间最小流量超过２Ｌ－￣ＩＪ为漏）　通常在凌晨２点到５点进　关闭边界进水口全部阀门．将压力归零．之后再打开～个进水口　阀门．安装便携式流量计（可以节约成本）　监测瞬时流量和压　力．可以１分钟采集一次。分析瞬时流量的曲线变化规律．来判断　是生活用水、工业用水、机关用水、学校用水．还是清水池用水　等，比如清水池用水．曲线会呈现阶梯状，如果系统检测到清水　池曲线突然上升．并且是生活用水时间的时候．极易出现爆管现　象．应通知清水池用户．避峰用水．可给其优惠水价等。同样通　过分析瞬时流量曲线来确定其它类型的用水　是否有异常情况发　生．从而分析原因解决问题。　行检测。通过在分区入水口安装流量计、压力传感器记录流量和　压力并将数据采集到主站存储　通过报表的形式统计夜间最小流　量时间段超过额定流量的用户，再针对这些用户查看日用水量和　月用水量曲线．分析确定水用户阀门是否完全闭合和０流量用户或　低于城建部规定的额定用水量，确定用户的表是否坏了、终端阀　门未完全闭合等滴漏现象等情况。　上面的方法是检漏．但如果做到漏损的提前预防．在管网监　控中．毫无疑问是一种最好的控制方法。但如何进行提前预防来　更好的控制漏损呢７同样是使用ＤＭＡ分区计量法．监测每个区域　的压力状况．设置好管网中每个区域的压力安全值　当压力超出　范围时．及时告警，进行压力调控．防止爆管的发生，有被动检　测．变主动防御．同时也讲损失降到了最低。　２－２．２区域管网闭润流量测试。在环状管网内．可采用区域管　网闭阀流量测试法．来锁定漏点的范围。　可以逐个关闭阀门，在开关阀时间段内．对瞬时流量、压力　频繁的采样并存入数据库。如果出现大流量，说明管道空了或水　压力控制带来的好处延长了管网的使用寿命．防止和降低　比较少．就提示疑似漏水（在排除周围阀门未打开等其它正常人　为的情况下）。　了爆管的发生，降低了产销差率。　管网监控图如下：　在环状区域阀门比较多的情况下．为了不影响用户用水．此　过程要在夜间用水量最小时的时候进行，一般在凌晨２点至５点，　在这个时间段内要将检测工作做完，这就需要我们对阀门分组进　行开关．每个组内的数量以２至５点所能检测的数量为准，以进行　分组分批检测漏点。　ｉ　‘　～　：　ｉ　‘　。‘－’　釜＝１；；。　管网的漏失水量中破管损失水量中的暗漏、渗漏是比较难以　控制和发现的。根据不同压力监测点的压力和流速的变化情况．　固　．　研究篇■　２．４在线水质监测　在进行探漏检测过程中．由于频繁的进行开关阀门．压力和　镇供水管网漏损控制及评定标准》．为指导依据　根据产销差的影　响因素为主线．做了论述，分析了影响产销差的组成部分，并根　据各部分存在的问题提出了解决方案。为控制和编写产销差分析　软件都有着重要的指导意义。　流速变化都比较大．会影响水质发生变化．是否还能达到饮用标　准，必须进行水质检测。　通过在监测点安装水质检测设备　通过ＧＰＲＳ远传到主站，　通过分析各项检测数据，来分析水质是否达标。　本文件研究开发的主要成果有如下几个方面：１、对产销差的　控制方案进行了较深入的分析　深刻理解了影响产销差的关键因　素。２、系统的开发将会带动管网等其他系统的充分发挥。３、改　３．数据分析　采集数据．最终的目的是对供水管网运行状况进行监控，查　找漏点、漏水量，以及其它影响产销的因素，所以我们必须要对　数据进行存储．并使用水量平衡软件分析系统通过进水量、收费　用水量、为收费用水量、非法用水量、用户水表损坏估算水量、　管网材料．管网压力、定时供水、财务信息数据．计算年度水平　衡、日水量平衡、期间水平衡、性能指标等情况．为供水单位提　供一个信息化、智能化　高效的漏损控制，降低产销差率的智慧　管理系统。　变了传统探漏的方式，由被动探漏变为主动预防，由盲目查找　变为区域定位。快速锁定漏点区域．提高了查漏的工作效率。　４、对采集的信息进行了统计分析建模，为供水企业提供管网管理　的科学、准确的理论依据。５、减少了爆管的发生．降低了年停水　率　提高了市民的可信任度．为国家节约了宝贵的水资源　为社　会作出了重要贡献。固　参考文献　［１］中国水资源科技馆ｈｔｔｐ：／／ａｍｕｓｅｕｍ．ｃｄｓｔｍ．ｃｎ／　ＡＭｕｓｅｕｍ／ｄｉｑｉｕｚｉｙｕａｎ／ｗｒ０——４．ｈｔｍ１．　四、结论　本方案主要依据中华人民共和国住房和城乡建设部发布．《城　［２］中华人民共和国住房和城乡建设部发布第１３０３号．　ＣＪＪ　９２－２０１６　城镇供水管网漏损控制及评定标准》．　（上接１９页）　因此采集器主Ｍ－Ｂｕｓ接１３的过电流测试可将测试接口短接．　采集器应能进行接口过载告警指示。分开短接线路后，采集器主　Ｍ－Ｂｕｓ接ＩＥＩ不应损坏，各项功能应正常。　常。在采集器中设计隔离变压器、电压监测和控制电路．以及　加入聚合开关、稳压管、压敏和热敏电阻等方式，可对采集器　Ｍ－Ｂｕｓ接口形成一定的保护。　另外，Ｍ—Ｂｕｓ接口输出电压一般不会高４２Ｖ　虽然高于３６Ｖ安　４．３过电压测试　采集器从Ｍ・ＢＵｓ接口为接入上行Ｍ—ＢＵＳ总线接口，上行　Ｍ—Ｂｕｓ总线电压的升高会造成采集器从Ｍ－Ｂｕｓ接口故障。采集器　应设计从Ｍ－Ｂｕｓ接口的耐压保护电路。Ｍ－Ｂｕｓ总线接口标准要求　总线电压为直流２２Ｖ一４２Ｖ，按总线电压浮动１０％计算，总线上的　最大电压约为直流５ＯＶ。　全电压．但其输出电流很小，因此不会对人身安全产生较大影响。　本文所述Ｍ—Ｂｕｓ接口保护方案，均为针对采集器Ｍ—Ｂｕｓ接口的设计　提出，采用Ｍ－Ｂｕｓ接口的智能水．气、热表计可参考设计。固　参考文献　［１】　“多表合一”远程集中采集的建设及应用前景浅析　，因此采集器从Ｍ—Ｂｕｓ接口的过电压测试可将测试回路接入直流　５０Ｖ，持续时间３０分钟．采集器应能进行告警指示。当回路电压恢　复正常时　采集器从Ｍ—Ｂｕｓ接１：３不应损坏，各项功能应正常。　王化雨［Ｊ］．山东工业技术，２０１６　［２】多表合一采集应用建设浅析，周平星，【Ｊ１．中国新　通信，２０１６　［３］水电气“多表合一”的一体化采集实践，吴海平、　５　结论　用于“多表合一　信息采集系统的通信接口转换器，其　蔡晓岳、秦丽华，［Ｊ］．中国电力企业管理，２０１６　［４】ＥＮ　１　３７５７—２—２００５　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｆｏｒ　Ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｒｅａｄｉｎｇ　Ｏｆ　Ｍｅｔｅｒｓ—Ｐａｒｔ　２：Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｍ－Ｂｕｓ接口主要用于采集水、气、热表计数据。Ｍ－Ｂｕｓ接口的供　电质量直接影响水、气、热表计数据的采集，需根据Ｍ－ｂＵＳ接　口的过压和过流故障进行相应的保护设计。造成Ｍ－ｂｕｓ接口的　电压超限值一般可分为两种情况：一是采集器内部电路损坏造　成Ｍ－Ｂｕｓ接口输出电压超限值．二是外部Ｍ－ｂｕｓ接口总线电压异　Ａｎｄ　Ｌｉｎｋ　Ｌａｙｅｒ（表计远程通信系统．第２部分：物理和链　路层）　［５】　“多表合一”构建能源服务新模式的探讨，巫志　平、洪雅婷、冯舒宁，［Ｊ］．电力需求侧管理，２０１６