智慧供水3.0實(shí)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(qiáng)

摘要：本文介紹了基于智慧供水3.0的理念和技術(shù)應(yīng)用，重點(diǎn)介紹在供水企業(yè)的進(jìn)廠水、出廠水、管網(wǎng)輸送、銷售服務(wù)的各個(gè)流程環(huán)節(jié)的感知層實(shí)踐應(yīng)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(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)效益  智慧供水3.0  感知層  整體解決方案

經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)是一個(gè)復(fù)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(jì)效益的因素也是多方面的，任一經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)只能反映其中的一個(gè)側(cè)面。因此，為了能夠客觀地反映企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，必須從多角度進(jìn)行考核，采用一系列相互關(guān)聯(lián)、相互交叉的指標(biāo)即指標(biāo)體系進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的衡量與評(píng)價(jià)。具體指標(biāo)主要有：

產(chǎn)品銷售率：它可以反映產(chǎn)品生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)銷售的程度。

資金利稅率：它可以反映企業(yè)資金運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)效益。

成本利潤(rùn)率：它可以反映單位生產(chǎn)投入所帶來的利潤(rùn)額，即降低成本的經(jīng)濟(jì)效益。

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

全員勞動(dòng)生產(chǎn)率：它可以反映人員的使用效益。

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

除上述六項(xiàng)主要指標(biāo)外，衡量企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)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(shè)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(shè)備投資回報(bào)率、水費(fèi)回收率及人員和管理效率等指標(biāo)。

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(xué)調(diào)度、營(yíng)業(yè)管理、水費(fèi)回收、供需平衡、客戶服務(wù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等諸多需要解決的技術(shù)與管理問題，隨著互聯(lián)網(wǎng)+、工業(yè)4.0、DT時(shí)代和智能水表等概念和技術(shù)的推出，使智慧水務(wù)、智慧供水在供水企業(yè)的應(yīng)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(gè)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(luò)層、接入層、應(yīng)用層組成，

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

網(wǎng)絡(luò)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(shè)備及網(wǎng)絡(luò)與接入

層、應(yīng)用層對(duì)接。

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

應(yīng)用層：即控制中樞部分，充分體現(xiàn)管理智慧并與效益指標(biāo)體系相融合。

    從以上智慧供水的各個(gè)層級(jí)中可以看出，感知層即計(jì)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(chǔ)和關(guān)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(jìn)廠水、出廠水、管網(wǎng)輸送、銷售服務(wù)的各個(gè)流程環(huán)節(jié)的感知層實(shí)踐應(yīng)用與案例，為供水企業(yè)實(shí)現(xiàn)效益最大化做簡(jiǎn)要陳述。

供水企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)流程如圖所示：

1、原水利用效率（進(jìn)出廠水計(jì)量）

原水費(fèi)占制水成本較大的比例。該指標(biāo)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(dǎo)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(jì)長(zhǎng)期使用后準(zhǔn)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(shè)計(jì)西江取水350萬m³/日，安裝7臺(tái)DN2400至DN3600大口徑SCL-9超聲流量計(jì)。

◆目前用于西江引水SCL-9多聲路超聲流量計(jì)已穩(wěn)定運(yùn)行6年多，原水和出廠水誤差僅0.83%，水量基本平衡，其計(jì)量數(shù)據(jù)已經(jīng)成為水司科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)度的重要依據(jù)，得到了用戶和專家的一致認(rèn)可。

相關(guān)產(chǎn)品介紹（部分國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)）：

SCL-9多聲路超聲流量計(jì)

適用范圍：

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

產(chǎn)品特點(diǎn)：

□高精度，準(zhǔn)確度等級(jí)0.5級(jí)

□插入式傳感器，安裝、維護(hù)無須停水

□可測(cè)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(cè)量精度的要求，采用4/8/18聲路任意組合，不破壞流場(chǎng)，無壓力損失

□功能全，具有獨(dú)特的智能診斷功能及可供選擇的多種輸出接口

□測(cè)量主機(jī)采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及糾錯(cuò)技術(shù)，使儀表在各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境也能穩(wěn)定可靠的工作

□高性價(jià)比，根據(jù)用戶實(shí)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(jì)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(dǎo)致供水成本上升的原因之一。該指標(biāo)用于分析管網(wǎng)漏損的變化趨勢(shì)，了解和掌握各區(qū)域內(nèi)供水總量、需水量、漏失量、未收費(fèi)水量等數(shù)據(jù)；有利于提高規(guī)劃管理水平；監(jiān)測(cè)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(jì)需停水安裝且施工費(fèi)用高。

◆市電接入難：現(xiàn)場(chǎng)一般無電源，取電困難。

◆數(shù)據(jù)同步難：無法準(zhǔn)確評(píng)估同一時(shí)刻供水總量與區(qū)域分量的關(guān)系。

◆使用環(huán)境差：對(duì)儀表防護(hù)等級(jí)要求高。

例如：長(zhǎng)沙分區(qū)計(jì)量改造工程

◆一級(jí)分區(qū)計(jì)量：4個(gè)大區(qū)，50個(gè)計(jì)量點(diǎn)

◆分區(qū)計(jì)量投入運(yùn)行后，2006年產(chǎn)銷差較2005年降低了9.12個(gè)百分點(diǎn)，折合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)4000多萬元，為水司實(shí)現(xiàn)了小投入大產(chǎn)出、管理出效益的目標(biāo)。

相關(guān)產(chǎn)品介紹：

SCL-76超聲流量計(jì)

適用范圍：

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

產(chǎn)品特點(diǎn)：

□采用多聲路超聲測(cè)流技術(shù)，適用于大口徑、復(fù)雜流態(tài)測(cè)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(jī)采用IP68防護(hù)設(shè)計(jì)，可長(zhǎng)期浸水工作

□采用微功耗技術(shù)，電池供電（一節(jié)電池連續(xù)工作10年以上）

□始動(dòng)流量低（對(duì)應(yīng)流速0.005m/s），高準(zhǔn)確度等級(jí)（0.5級(jí)），雙向測(cè)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(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.2小區(qū)分區(qū)管理

計(jì)量的目的：

通過小區(qū)總分表流量數(shù)據(jù)對(duì)比，監(jiān)控小區(qū)管網(wǎng)運(yùn)行及漏損情況，提高小區(qū)精細(xì)化管理水平。

目前采用的計(jì)量方式：機(jī)械式水表

存在的問題：

◆量程比低：測(cè)量范圍小，超量程造成計(jì)量不準(zhǔn)確或水表損壞。

◆始動(dòng)流量高：靈敏度低，小流不計(jì)量。

◆易磨損：由于存在葉輪等部件易磨損，水表計(jì)量損失大。

◆維護(hù)成本高：內(nèi)部葉輪等機(jī)件易損壞，維修工作量大、費(fèi)用高。

◆壓損大：存在阻流部件，供水電耗大。

◆使用環(huán)境差：對(duì)儀表防護(hù)等級(jí)要求高。

◆無雙向計(jì)量功能。

例如：南京小區(qū)管理用表換裝項(xiàng)目

◆南京水務(wù)集團(tuán)為了實(shí)現(xiàn)小區(qū)精細(xì)化管理，監(jiān)控小區(qū)用水、管道運(yùn)行情況，降低小區(qū)漏損率，計(jì)劃逐步對(duì)南京各小區(qū)用水總管加裝管理表。

◆串聯(lián)對(duì)比多聲路超聲水表和進(jìn)口電磁水表各進(jìn)行性能對(duì)比測(cè)試。

◆通過測(cè)試分析，得出了超聲水表與進(jìn)口電磁水表性能測(cè)試為同一水平、但價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(yuǎn)端水壓不足、原用機(jī)械水表經(jīng)常卡、堵、損壞等問題，同時(shí)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(jì)量問題，為水司的科學(xué)分析、精細(xì)化管理提供了可靠計(jì)量手段。               

3、大用戶結(jié)算計(jì)量              

計(jì)量的目的：貿(mào)易結(jié)算

目前采用的計(jì)量方式：機(jī)械式水表

存在的問題：

◆量程比?。河?jì)量等級(jí)低，超量程使用導(dǎo)致水表誤差偏大或快速損壞。

◆始動(dòng)流量高：小流不計(jì)量，水費(fèi)計(jì)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(jìn)一步加大計(jì)收損失。

◆維護(hù)成本高：內(nèi)部機(jī)件易損壞，維修工作量大、費(fèi)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(yuǎn)程集抄難度大。

例如：濟(jì)南水司超聲水表換裝項(xiàng)目

2007年，濟(jì)南水務(wù)集團(tuán)對(duì)部分儀表廠家及產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)地考察，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，最終確定超聲水表作為大用戶結(jié)算計(jì)量改造用表。

使用效果：

□投資回收周期6個(gè)月。

□截止目前，濟(jì)南水司共換裝超聲水表3000臺(tái)并全部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳。

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

相關(guān)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(jì)量總表流量的精確計(jì)量，解決了傳統(tǒng)機(jī)械式水表始動(dòng)流量高、量程比小、易磨損等問題。

產(chǎn)品特點(diǎn)

□始動(dòng)流量低（可監(jiān)測(cè)的最小流速僅0.002m/s），高準(zhǔn)確度

□量程比最高達(dá)400：1，計(jì)量等級(jí)優(yōu)于D級(jí)

□多聲路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，雙斷面測(cè)量，可在各種流態(tài)下最大限度的保證測(cè)量精度

□整機(jī)采用IP68防護(hù)設(shè)計(jì)，可長(zhǎng)期浸水工作

□采用微功耗技術(shù)，測(cè)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(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，無磨損，使用壽命長(zhǎng)

□穩(wěn)定性高、可長(zhǎng)期在任意流量點(diǎn)上工作，測(cè)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(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)儀表及管網(wǎng)運(yùn)行狀況，及時(shí)掌握大用戶用水變化

4、居民用水結(jié)算計(jì)量  

計(jì)量的目的：結(jié)算水費(fèi)

目前采用的計(jì)量方式：機(jī)械式水表

存在的問題：

◆始動(dòng)流量高，用戶滴水不計(jì)量，造成水費(fèi)損失。

◆隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)計(jì)量偏差加大。

◆安裝角度偏差會(huì)影響計(jì)量準(zhǔn)確度。

◆低溫天氣經(jīng)常被凍壞。

◆因壓力變化造成自轉(zhuǎn)，導(dǎo)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(jì)量改造項(xiàng)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(yuǎn)傳方式布線困難。

◆確定無線射頻超聲水表計(jì)量方案。

◆加裝總表，通過軟件分析總分表流量數(shù)據(jù)評(píng)估小區(qū)整體漏損狀況，為進(jìn)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(jì)量性能及優(yōu)異的IP68防護(hù)性能得到了用戶的好評(píng)，解決了水表自轉(zhuǎn)問題，居民零投訴。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步無線傳輸，節(jié)省大量人工成本。同時(shí)為今后動(dòng)態(tài)監(jiān)控該小區(qū)漏損狀況，提高精細(xì)化管理水平搭建了有效平臺(tái)。

相關(guān)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(jì)量與結(jié)算

產(chǎn)品特點(diǎn)

□量程比達(dá)到250:1（計(jì)量等級(jí)優(yōu)于D級(jí)）

□特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軟件識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)儀表防凍、防自轉(zhuǎn)

□整機(jī)采用IP68防護(hù)設(shè)計(jì)，可長(zhǎng)期浸水工作

□采用微功耗技術(shù)，電池供電（一節(jié)電池連續(xù)工作10年以上）

□始動(dòng)流量低（可達(dá)0.0015m³/h）

□無任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，無磨損，使用壽命長(zhǎng)

□儀表體積小，穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)

□采用超聲測(cè)流技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多角度安裝，儀表測(cè)量不受影響，同時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、便于用戶集中管理

5、組網(wǎng)與通訊

通過對(duì)整個(gè)輸配水工藝及結(jié)算用戶上的計(jì)量?jī)x表加裝無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)量?jī)x表的物聯(lián)網(wǎng)，將計(jì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至云端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)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(jì)量數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)的過程監(jiān)控為基礎(chǔ)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)與各個(gè)調(diào)度系統(tǒng)互融互通，并與城市供水成本效益指標(biāo)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(fèi)用，從根本上減少不必要的成本費(fèi)用支出。對(duì)供水成本進(jìn)行有效合理的控制后，既可以據(jù)此制定合理的水價(jià)，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(shí)又可保證水價(jià)穩(wěn)定，從而建立良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境。