智慧供水3.0實現(xiàn)供水企業(yè)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(yè)的進廠水、出廠水、管網(wǎng)輸送、銷售服務的各個流程環(huán)節(jié)的感知層實踐應用與案例，為供水企業(yè)提供效益最大化的整體解決方案。

關鍵詞：經(jīng)濟效益  智慧供水3.0  感知層  整體解決方案

經(jīng)濟效益指標

企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動是一個復雜的過程，由多方面的內(nèi)容和環(huán)節(jié)構(gòu)成，所以決定企業(yè)經(jīng)濟效益的因素也是多方面的，任一經(jīng)濟效益指標只能反映其中的一個側(cè)面。因此，為了能夠客觀地反映企業(yè)的經(jīng)濟效益，必須從多角度進行考核，采用一系列相互關聯(lián)、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(chǎn)品銷售率：它可以反映產(chǎn)品生產(chǎn)已實現(xiàn)銷售的程度。

資金利稅率：它可以反映企業(yè)資金運用的經(jīng)濟效益。

成本利潤率：它可以反映單位生產(chǎn)投入所帶來的利潤額，即降低成本的經(jīng)濟效益。

凈產(chǎn)值率：它可以反映企業(yè)物化勞動消耗的經(jīng)濟效益。

全員勞動生產(chǎn)率：它可以反映人員的使用效益。

流動資金周轉(zhuǎn)率：它可以反映流動資金的周轉(zhuǎn)速度和使用效率。

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

具體到供水企業(yè)，直觀的體現(xiàn)為原水利用效率、管網(wǎng)輸水效率、電力生產(chǎn)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(yè)不同程度地面臨著降低漏損、成本控制、科學調(diào)度、營業(yè)管理、水費回收、供需平衡、客戶服務、實時監(jiān)控等諸多需要解決的技術與管理問題，隨著互聯(lián)網(wǎng)+、工業(yè)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(yè)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(yè)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(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡層、接入層、應用層組成，

 

感知層：解決計量數(shù)據(jù)的準確性、監(jiān)控布局的合理性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性，這是整個智慧供水的基礎。

網(wǎng)絡層：系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸部分，感知層數(shù)據(jù)可以通過IT設備及網(wǎng)絡與接入

層、應用層對接。

接入層：即對接供水企業(yè)獨立分割運行的系統(tǒng)，為信息共享打開通道。

應用層：即控制中樞部分，充分體現(xiàn)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(shù)據(jù)采集部分，供水企業(yè)絕大多數(shù)問題的發(fā)現(xiàn)和解決全在感知層，感知層是構(gòu)建智慧供水系統(tǒng)的基礎和關鍵所在，供水企業(yè)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(xiàn)。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(wǎng)輸送、銷售服務的各個流程環(huán)節(jié)的感知層實踐應用與案例，為供水企業(yè)實現(xiàn)效益最大化做簡要陳述。

 

供水企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)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(qū)、不同規(guī)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(guī)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(wěn)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(shù)據(jù)已經(jīng)成為水司科學指導生產(chǎn)調(diào)度的重要依據(jù)，得到了用戶和專家的一致認可。

相關產(chǎn)品介紹（部分國家重點工程項目應用現(xiàn)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(chǎn)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(jù)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(shù)字信號處理技術及糾錯技術，使儀表在各種復雜的工業(yè)環(huán)境也能穩(wěn)定可靠的工作

□高性價比，根據(jù)用戶實際需求，提供多重選擇

 

2、管網(wǎng)輸水效率

2.1管網(wǎng)分區(qū)計量

管網(wǎng)漏損率=供水總量-有效供水量/供水總量

管網(wǎng)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(wǎng)漏損的變化趨勢，了解和掌握各區(qū)域內(nèi)供水總量、需水量、漏失量、未收費水量等數(shù)據(jù)；有利于提高規(guī)劃管理水平；監(jiān)測區(qū)域流量數(shù)據(jù)，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(xiàn)場一般無電源，取電困難。

◆數(shù)據(jù)同步難：無法準確評估同一時刻供水總量與區(qū)域分量的關系。

◆使用環(huán)境差：對儀表防護等級要求高。

例如：長沙分區(qū)計量改造工程

◆一級分區(qū)計量：4個大區(qū)，50個計量點

◆分區(qū)計量投入運行后，2006年產(chǎn)銷差較2005年降低了9.12個百分點，折合經(jīng)濟效益達4000多萬元，為水司實現(xiàn)了小投入大產(chǎn)出、管理出效益的目標。

相關產(chǎn)品介紹：

 

SCL-76超聲流量計

適用范圍：

專為城市供水管網(wǎng)分區(qū)計量設計，適用于多種無電源工業(yè)現(xiàn)場計量需求，有利于供水管網(wǎng)精細化管理的推進，滿足降低管網(wǎng)漏損率的管理需求。

產(chǎn)品特點：

□采用多聲路超聲測流技術，適用于大口徑、復雜流態(tài)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(jié)電池連續(xù)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(wǎng)分區(qū)計量監(jiān)測系統(tǒng)

2.2小區(qū)分區(qū)管理

計量的目的：

通過小區(qū)總分表流量數(shù)據(jù)對比，監(jiān)控小區(qū)管網(wǎng)運行及漏損情況，提高小區(qū)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(nèi)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(huán)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(qū)管理用表換裝項目

◆南京水務集團為了實現(xiàn)小區(qū)精細化管理，監(jiān)控小區(qū)用水、管道運行情況，降低小區(qū)漏損率，計劃逐步對南京各小區(qū)用水總管加裝管理表。

◆串聯(lián)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(yōu)勢明顯的結(jié)論。確定在小區(qū)管理考核中批量使用超聲水表。

使用效果：

小區(qū)考核表使用超聲水表后，解決了管網(wǎng)遠端水壓不足、原用機械水表經(jīng)?？?、堵、損壞等問題，同時解決了小區(qū)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(jié)算計量              

計量的目的：貿(mào)易結(jié)算

目前采用的計量方式：機械式水表

存在的問題：

◆量程比?。河嬃康燃壍停砍淌褂脤е滤碚`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(nèi)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(wǎng)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(chǎn)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(jié)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(xiàn)數(shù)據(jù)無線遠傳。

□大幅提高監(jiān)控管理水平，降低漏損，年增加經(jīng)濟效益高達3000萬元。

相關產(chǎn)品介紹：

 

SCL-61D2超聲水表

 

適用范圍

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

產(chǎn)品特點

□始動流量低（可監(jiān)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(yōu)于D級

□多聲路結(jié)構(gòu)設計，雙斷面測量，可在各種流態(tài)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(jié)電池連續(xù)工作10年以

上）

□無任何機械運動部件，無磨損，使用壽命長

□穩(wěn)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(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測儀表及管網(wǎng)運行狀況，及時掌握大用戶用水變化

4、居民用水結(jié)算計量  

計量的目的：結(jié)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(jīng)常被凍壞。

◆因壓力變化造成自轉(zhuǎn)，導致居民經(jīng)常投訴。

◆無線組網(wǎng)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(huán)境較差，安裝空間狹窄，表井經(jīng)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(shù)據(jù)評估小區(qū)整體漏損狀況，為進一步采取漏損控制措施提供依據(jù)。

使用效果：

超聲水表以其穩(wěn)定的計量性能及優(yōu)異的IP68防護性能得到了用戶的好評，解決了水表自轉(zhuǎn)問題，居民零投訴。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步無線傳輸，節(jié)省大量人工成本。同時為今后動態(tài)監(jiān)控該小區(qū)漏損狀況，提高精細化管理水平搭建了有效平臺。

相關產(chǎn)品介紹：

 

SCL-61H超聲水表

 

適用范圍

專門用于居民住宅小區(qū)分戶精確計量與結(jié)算

產(chǎn)品特點

□量程比達到250:1（計量等級優(yōu)于D級）

□特殊結(jié)構(gòu)設計及軟件識別功能，實現(xiàn)儀表防凍、防自轉(zhuǎn)

□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(jié)電池連續(xù)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(wěn)定性高、抗干擾能力強

□采用超聲測流技術，可實現(xiàn)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(xiàn)遠程抄表、便于用戶集中管理

5、組網(wǎng)與通訊

通過對整個輸配水工藝及結(jié)算用戶上的計量儀表加裝無線數(shù)據(jù)采集設備，實現(xiàn)計量儀表的物聯(lián)網(wǎng)，將計量監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至云端進行數(shù)據(jù)存儲及計算，形成大數(shù)據(jù)，輔助用戶的管理決策。

 

結(jié)束語

智慧供水3.0系統(tǒng)，以精確的計量數(shù)據(jù)和實時的過程監(jiān)控為基礎，系統(tǒng)數(shù)據(jù)與各個調(diào)度系統(tǒng)互融互通，并與城市供水成本效益指標體系緊密結(jié)合，可以從源頭上控制供水企業(yè)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(jù)此制定合理的水價，又可使供水企業(yè)降本增效、良性發(fā)展。在保證城市安全、優(yōu)質(zhì)供水的同時又可保證水價穩(wěn)定，從而建立良好的經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境。