智慧供水3.0實現供水企業效益最大化

匯中儀表股份有限公司    蘇志強

 

摘要：本文介紹了基于智慧供水3.0的理念和技術應用，重點介紹在供水企業的進廠水、出廠水、管網輸送、銷售服務的各個流程環節的感知層實踐應用與案例，為供水企業提供效益最大化的整體解決方案。

關鍵詞：經濟效益  智慧供水3.0  感知層  整體解決方案

經濟效益指標

企業的生產經營活動是一個復雜的過程，由多方面的內容和環節構成，所以決定企業經濟效益的因素也是多方面的，任一經濟效益指標只能反映其中的一個側面。因此，為了能夠客觀地反映企業的經濟效益，必須從多角度進行考核，采用一系列相互關聯、相互交叉的指標即指標體系進行全面、準確的衡量與評價。具體指標主要有：

產品銷售率：它可以反映產品生產已實現銷售的程度。

資金利稅率：它可以反映企業資金運用的經濟效益。

成本利潤率：它可以反映單位生產投入所帶來的利潤額，即降低成本的經濟效益。

凈產值率：它可以反映企業物化勞動消耗的經濟效益。

全員勞動生產率：它可以反映人員的使用效益。

流動資金周轉率：它可以反映流動資金的周轉速度和使用效率。

除上述六項主要指標外，衡量企業經濟效益的指標還有單位產品原材料及能源消耗量、單位產品生產設備消耗量、投資回收期等。

具體到供水企業，直觀的體現為原水利用效率、管網輸水效率、電力生產效率、設備投資回報率、水費回收率及人員和管理效率等指標。

一直以來，供水企業不同程度地面臨著降低漏損、成本控制、科學調度、營業管理、水費回收、供需平衡、客戶服務、實時監控等諸多需要解決的技術與管理問題，隨著互聯網+、工業4.0、DT時代和智能水表等概念和技術的推出，使智慧水務、智慧供水在供水企業的應用成為可能，匯中公司融合以上智慧化理念，為供水企業提供個性化的整體解決方案。

我們知道，完整的智慧供水系統由感知層、網絡層、接入層、應用層組成，

 

感知層：解決計量數據的準確性、監控布局的合理性以及數據傳輸的及時性，這是整個智慧供水的基礎。

網絡層：系統數據傳輸部分，感知層數據可以通過IT設備及網絡與接入

層、應用層對接。

接入層：即對接供水企業獨立分割運行的系統，為信息共享打開通道。

應用層：即控制中樞部分，充分體現管理智慧并與效益指標體系相融合。

    從以上智慧供水的各個層級中可以看出，感知層即計量終端數據采集部分，供水企業絕大多數問題的發現和解決全在感知層，感知層是構建智慧供水系統的基礎和關鍵所在，供水企業管理者的智慧與感知層的完美融合，才能使“智慧供水”的效果精彩展現。下面，就匯中的智慧供水3.0整體解決方案在進廠水、出廠水、管網輸送、銷售服務的各個流程環節的感知層實踐應用與案例，為供水企業實現效益最大化做簡要陳述。

 

供水企業生產經營流程如圖所示：

 

1、原水利用效率（進出廠水計量）

原水費占制水成本較大的比例。該指標用于分析不同地區、不同規模的水廠原水利用的程度，查找導致利用效率不同的原因。

存在的問題：

◆口徑大停水難，電磁等管段式儀表拆裝及改造成本高、難度大。

◆流量計長期使用后準確度偏差大。

◆無法按檢定規程要求周期檢定。

例如：廣州西江引水工程

◆設計西江取水350萬m³/日，安裝7臺DN2400至DN3600大口徑SCL-9超聲流量計。

◆目前用于西江引水SCL-9多聲路超聲流量計已穩定運行6年多，原水和出廠水誤差僅0.83%，水量基本平衡，其計量數據已經成為水司科學指導生產調度的重要依據，得到了用戶和專家的一致認可。

相關產品介紹（部分國家重點工程項目應用現場）：

 

 

SCL-9多聲路超聲流量計

適用范圍：

主要應用于大型輸水供水工程和水電站中的流量計量，亦適用于各種形狀的有壓管路及涵洞。

產品特點：

□高精度，準確度等級0.5級

□插入式傳感器，安裝、維護無須停水

□可測量金屬管、混凝土管、涵洞等各種形狀有壓管路，并且可根據管路條件及測量精度的要求，采用4/8/18聲路任意組合，不破壞流場，無壓力損失

□功能全，具有獨特的智能診斷功能及可供選擇的多種輸出接口

□測量主機采用先進的數字信號處理技術及糾錯技術，使儀表在各種復雜的工業環境也能穩定可靠的工作

□高性價比，根據用戶實際需求，提供多重選擇

 

2、管網輸水效率

2.1管網分區計量

管網漏損率=供水總量-有效供水量/供水總量

管網漏損是導致供水成本上升的原因之一。該指標用于分析管網漏損的變化趨勢，了解和掌握各區域內供水總量、需水量、漏失量、未收費水量等數據；有利于提高規劃管理水平；監測區域流量數據，分析漏失原因，提高智能化管理水平。

存在的問題：

◆停水安裝難：管道式流量計需停水安裝且施工費用高。

◆市電接入難：現場一般無電源，取電困難。

◆數據同步難：無法準確評估同一時刻供水總量與區域分量的關系。

◆使用環境差：對儀表防護等級要求高。

例如：長沙分區計量改造工程

◆一級分區計量：4個大區，50個計量點

◆分區計量投入運行后，2006年產銷差較2005年降低了9.12個百分點，折合經濟效益達4000多萬元，為水司實現了小投入大產出、管理出效益的目標。

相關產品介紹：

 

SCL-76超聲流量計

適用范圍：

專為城市供水管網分區計量設計，適用于多種無電源工業現場計量需求，有利于供水管網精細化管理的推進，滿足降低管網漏損率的管理需求。

產品特點：

□采用多聲路超聲測流技術，適用于大口徑、復雜流態測量，安裝所需空間小，無需破路停水，大大降低綜合管理成本

□整機采用IP68防護設計，可長期浸水工作

□采用微功耗技術，電池供電（一節電池連續工作10年以上）

□始動流量低（對應流速0.005m/s），高準確度等級（0.5級），雙向測量

□具有多種輸出功能，通過GPRS/GSM無線傳輸組成管網分區計量監測系統

2.2小區分區管理

計量的目的：

通過小區總分表流量數據對比，監控小區管網運行及漏損情況，提高小區精細化管理水平。

目前采用的計量方式：機械式水表

存在的問題：

◆量程比低：測量范圍小，超量程造成計量不準確或水表損壞。

◆始動流量高：靈敏度低，小流不計量。

◆易磨損：由于存在葉輪等部件易磨損，水表計量損失大。

◆維護成本高：內部葉輪等機件易損壞，維修工作量大、費用高。

◆壓損大：存在阻流部件，供水電耗大。

◆使用環境差：對儀表防護等級要求高。

◆無雙向計量功能。

例如：南京小區管理用表換裝項目

◆南京水務集團為了實現小區精細化管理，監控小區用水、管道運行情況，降低小區漏損率，計劃逐步對南京各小區用水總管加裝管理表。

◆串聯對比多聲路超聲水表和進口電磁水表各進行性能對比測試。

◆通過測試分析，得出了超聲水表與進口電磁水表性能測試為同一水平、但價格優勢明顯的結論。確定在小區管理考核中批量使用超聲水表。

使用效果：

小區考核表使用超聲水表后，解決了管網遠端水壓不足、原用機械水表經常卡、堵、損壞等問題，同時解決了小區考核管理中夜間最小流量考核大管小流不計量問題，為水司的科學分析、精細化管理提供了可靠計量手段。               

3、大用戶結算計量              

計量的目的：貿易結算

目前采用的計量方式：機械式水表

存在的問題：

◆量程比小：計量等級低，超量程使用導致水表誤差偏大或快速損壞。

◆始動流量高：小流不計量，水費計收損失大。

◆易磨損：頂尖、葉輪等磨損后阻力增大靈敏度降低，進一步加大計收損失。

◆維護成本高：內部機件易損壞，維修工作量大、費用高。

◆壓損大：存在阻流部件，供水電耗大。

◆智能化程度低：組網及遠程集抄難度大。

例如：濟南水司超聲水表換裝項目

2007年，濟南水務集團對部分儀表廠家及產品進行實地考察，并進行了實驗對比，最終確定超聲水表作為大用戶結算計量改造用表。

使用效果：

□投資回收周期6個月。

□截止目前，濟南水司共換裝超聲水表3000臺并全部實現數據無線遠傳。

□大幅提高監控管理水平，降低漏損，年增加經濟效益高達3000萬元。

相關產品介紹：

 

SCL-61D2超聲水表

 

適用范圍

適用于城市供水貿易結算及分區計量總表流量的精確計量，解決了傳統機械式水表始動流量高、量程比小、易磨損等問題。

產品特點

□始動流量低（可監測的最小流速僅0.002m/s），高準確度

□量程比最高達400：1，計量等級優于D級

□多聲路結構設計，雙斷面測量，可在各種流態下最大限度的保證測量精度

□整機采用IP68防護設計，可長期浸水工作

□采用微功耗技術，測量周期1次/秒，電池供電（一節電池連續工作10年以

上）

□無任何機械運動部件，無磨損，使用壽命長

□穩定性高、可長期在任意流量點上工作，測量不受磁干擾

□具有多種輸出功能，配接GPRS/GSM無線傳輸組成監測系統，監測儀表及管網運行狀況，及時掌握大用戶用水變化

4、居民用水結算計量  

計量的目的：結算水費

目前采用的計量方式：機械式水表

存在的問題：

◆始動流量高，用戶滴水不計量，造成水費損失。

◆隨著使用時間延長計量偏差加大。

◆安裝角度偏差會影響計量準確度。

◆低溫天氣經常被凍壞。

◆因壓力變化造成自轉，導致居民經常投訴。

◆無線組網難度大。

例如：唐山水司戶用超聲水表計量改造項目

◆安裝和使用環境較差，安裝空間狹窄，表井經常積水。

◆高層住宅和連排別墅，有線遠傳方式布線困難。

◆確定無線射頻超聲水表計量方案。

◆加裝總表，通過軟件分析總分表流量數據評估小區整體漏損狀況，為進一步采取漏損控制措施提供依據。

使用效果：

超聲水表以其穩定的計量性能及優異的IP68防護性能得到了用戶的好評，解決了水表自轉問題，居民零投訴。實現了數據同步無線傳輸，節省大量人工成本。同時為今后動態監控該小區漏損狀況，提高精細化管理水平搭建了有效平臺。

相關產品介紹：

 

SCL-61H超聲水表

 

適用范圍

專門用于居民住宅小區分戶精確計量與結算

產品特點

□量程比達到250:1（計量等級優于D級）

□特殊結構設計及軟件識別功能，實現儀表防凍、防自轉

□整機采用IP68防護設計，可長期浸水工作

□采用微功耗技術，電池供電（一節電池連續工作10年以上）

□始動流量低（可達0.0015m³/h）

□無任何機械運動部件，無磨損，使用壽命長

□儀表體積小，穩定性高、抗干擾能力強

□采用超聲測流技術，可實現多角度安裝，儀表測量不受影響，同時使管道壓力損失降到最低

□支持光電接口、RS-485接口、M-Bus接口、RF射頻功能，可實現遠程抄表、便于用戶集中管理

5、組網與通訊

通過對整個輸配水工藝及結算用戶上的計量儀表加裝無線數據采集設備，實現計量儀表的物聯網，將計量監測數據傳輸至云端進行數據存儲及計算，形成大數據，輔助用戶的管理決策。

 

結束語

智慧供水3.0系統，以精確的計量數據和實時的過程監控為基礎，系統數據與各個調度系統互融互通，并與城市供水成本效益指標體系緊密結合，可以從源頭上控制供水企業某些重要的成本費用，從根本上減少不必要的成本費用支出。對供水成本進行有效合理的控制后，既可以據此制定合理的水價，又可使供水企業降本增效、良性發展。在保證城市安全、優質供水的同時又可保證水價穩定，從而建立良好的經濟發展環境。