城市供水分区计量管理系统
供稿:唐山蓝迪通信科技有限公司
- 关键词:城市供水分区计量管理系统,DMA,RTU
- 作者:何涛
- 摘要:城市供水分区计量管理系统,供水管线监测,漏损定位,提高供水管网工艺水平
系统概述
水资源短缺,一直是影响人类生产生活的主要课题,我国人均水资源占有量约为2000立方米,仅为世界平均水平的四分之一,且空间分布不均,人均占有量低。在全国600多座城市中,有六成的城市存在缺水问题或缺水问题严峻。我国城镇供水管网平均漏损率约为20%。近年来,由于欧美日国家在分区计量管理的卓越成绩,我国也开始实施这项集终端设施、通信网络、自动化信息技术、计算机应用等技术的模式,用于解决日益增多的城区供水计量、监测以及漏损问题。
DMA:DISTRICT METERED AREA,独立计量分区的缩写。这一管理模式,广泛应用于城镇供水工艺管线管理过程,起到了控制水量、控制漏损的作用,说白了,就是节约了水资源。在习近平总书记的治水用水方针指引下,我们进一步完善了这个DMA分区计量供水管理的设备,从原有的有线数据传输、设备控制,发展到现今的无线数据通信、设备控制以及传感网络、系统物联、闭环式M2M等先进的技术产品。在水资源监测领域应用中,我们的这些产品具备国家水利部水岩仪器专项检测,符合国家水利部水资源监测、水文监测数据通信规约的要求。
2017年10月,住房城乡建设部发布“城镇供水管网分区计量管理工作指南”,选择100个城市开展供水管网分区计量管理试点。试点的目的,就是将整个供水管网划分为若干个供水区域,通过流量、压力监测,实现管网漏损分区量化和有效控制的管理模式,将漏损控制管理责任进行区块化逐级分解。
DMA供水分区计量管理模式,要求:①分区规模5000户以下,进水口不超过2个
②数据分析同时采用最小夜间流量、总分表对比两种方法,可以直接指导漏损控制工作。
DMA试点运作的好坏直接体现了企业产、供、销全过程管理水平和资源使用效率,其中,漏损控制关键技术及配套设施的研究和应用,更是节约水资源、提高企业管理水平和效益的重要途径。
供水分区计量管理系统DMA的作用:
①新增漏失,快速预警:·最小夜间流量变化;·快速发现、定位,修复;
②存量漏失,科学评估:·漏损程度;·重点监测区域;
③产销差整体控制:·量值传递体系;·水平衡分析;
④区域压力精准管控:·压力调控装置;·降低背景漏失
⑤完善信息:·完善管网及监测、计量仪器设备属性信息;
供水分区计量管理系统DMA的压力监测:(在单一进水口以及管线长度在1.5~5公里条件下
):·DMA区域进水口应安装压力监测设备;
·当进水口平均压力较高时,应进行压力控制;
·压力控制设备前后均应安装RTU监测设备
如:当0.3MPa<P<0.35mpa时,简易压力控制,当p>0.35MPa,安装压力控制设备,这里,我们建议使用蓝迪无线压力表,可以实现NB-IoT窄带物联网通信功能,也可以使用4G、LoRa通信或者一路RS485专线连接主设备,完成更高功能数据采集设备控制,如M2M控制要求。
系统组成
进水口流量计量装置:
①一体化电磁流量计、表②一体化超声波流量计、表
这两款技术产品,均由我公司研发生产,具有物联设备通信功能,可实现RS485&232有线数据通信或无线通信网络数据传输,如4G、LoRa、NB-IoT等。
测量时间间隔≤5秒,防护等级符合《外壳防护等级(IP代码)》GB4208中规定的IP68防水防尘要求,具有很强的抗干扰性,低功耗设计,采用锂电池供电,并支持主设备給外供电。
由于两种技术产品的差异性,在选择使用该类水资源计量装置时,应按客户要求,进行技术产品选型,在这里,我们建议在原水计量监测过程中,使用一体化电磁流量计、表。
各项指标均符合国家水利部专项要求,工业级品质,满足各类复杂工况现场作业要求。
压力监测控制装置:
在DMA分区供水过程中,我们要考虑:水力减压阀、固定出口压力、出口压力相对于设定值的波动范围等因素。这里传感设备主要是压力表,我们的压力表与其他压力传感设备不同,它具有低功耗锂电池供电、无线透传功能,4G、LoRa、NB-IoT可选。
①蓝迪无线压力表
可组态多个参数,如:压力、温度等;量程可设。并具有传统压力表的所有功能。通过这款蓝迪无线压力表,可以监测出口压力,可通过主设备进行设备控制(M2M)或平台控制。
此款压力表可以单表也可分体式监测、控制。
数据远传装置RTU
①4G RTU
数据上传次数原则上设置为4次/d,电池使用寿命10年,具有低电量、断电保护、断线预警功能,可自动发报报警信息至平台,时间漂移<30sec。4G、北斗卫星双模通信。
在这个系统中,我们应用了我公司新研发的BTU功能模块,它继承了RTU的基本功能,在此基础上,实现锂电池供电,并低功耗,可給外压力表等设施进行升压供电。可应用于供水分区管理中,仪表或智能仪表设施的数据采集与控制,预留RS485&232接口、SIM/UIM卡槽,可实现4G、GPRS、NB-IoT通信。低功耗LoRa通信技术,这款产品也同样支持,可有效传输4Km远,配合发射功率和天线,可有效延长自定义通信网络的传输距离,最大传输距离在几十公里远,结合中心电台(LoRa网关),更可以无限自定义。
①4G DTU
DTU用于数据转换发送至远端,可集成于各种智能仪表、设备中,用于数据、设备参数的通信,我公司的内嵌DTU产品,可在不改变原产品外形的基础上,内嵌到仪器仪表中,用于实现物联系统数据无线通信的功能,内嵌DTU,具有多种规格,可实现低功耗,无线远距离通信,支持4G、LoRa、NB-IoT等通信模式。外置DTU尺寸有银行卡大小,预留RS485传输接口,可接外部设备,用于数据通信传输,支持4G、LoRa、NB-IoT通信模式。
广泛应用于水文水资源数据采集过程中,其他领域的数据转换传输,也可应用此款产品。具有工业级品质,适合各种野外工况环境。
通过上面的这些功能产品,我们基本上,就可实现DMA分期计量管控的需要了,终端仪表数据会通过我们的设备,将第一时间的流量、压力等数据,发送给中心管控平台。
但是,由于现场生产、管理以及设备的布设需要,我们还需要加入其他必须的通信网络产品,比如:
通信路由器:具有多种接口,用于转换传输通信网络。如:RS485、RS232、Ethernet、USB、SIM/UIM接口以及天线、电源、电源开关。具有黑客、蠕虫病毒防范功能,工业级品质,可适用于各类复杂的工况环境。可接4G、NB-IoT网络,以及日益成熟发展起来的5G通信。
供水分区计量管理DMA通信网络,集成了无线和有线通信,通信过程中,各种监测采集的水资源或水文数据,均符合国家水利部水文水资源数据通信规约,所用产品,均通过了国家水利部水岩仪设施设备的专项检验,是水利水资源管理监测指定用产品。
供水分区计量管理系统,可有效的监测供水过程的水资源漏失、盗水问题,节省水资源的浪费,工程验收符合“给排水管道施工及验收标准 GB50268”,数据保持进水口监测数据连续稳定上传,抗强电磁干扰,无数据缺失和异常,保持流量计量设施示数、数据远传设备中存储数据、后台数据库数据一致。
这个系统的建设与实施,要根据现场实际工作需要进行设计,一般情况流程:
最终,这个系统(软件)实现数据、分析、管理的联动机制,从终端硬件设备获取DMA的相关数据,通过系统化的平台进行科学的数据分析,确立科学的分析方法,完善DMA管理,最终,通过这些分析形成的数据、表格、图形来确立部门的相关联动联调及配套管理。
供水分区计量管理系统建设中的最重要的一个方面,就是水资源漏失的定位与处理。
存量漏失评估:
净夜间流量=最小夜间流量-正常的夜间用水量(主要是居民夜间用水)
我们通过监测夜间净流量,来检测供水过程中的漏失问题和漏失位置,系统具有如下特点:
·以历史权衡最小夜间流量为基准值(波动区间下限)
·以正常波动区间上线为黄色预警值(最小夜间流量超过黄色预警值时,应重点关注)
·在黄色预警值基础上,以单位管长最小夜间流量增长0.5m³/km/h,为红色预警值(最小夜间流量超过红色预警值时,应立即开展漏点检测)
表观漏损评估:
·表观漏损水资源量=输入水资源量-计费用水量-免费用水量-漏失水量
·漏失水量通过净夜间流量计算(计算时考虑压力变化对漏失水资源量的影响)
·评估指标:单位用户日均表观漏损水资源量(m³/d/户)
以上,就是漏损测定和评估。
通过这个系统化的建设,达到解决管线、水表图实不符等问题;解决不规范用水,追缴水量;发现、修复各类漏点,使得DMA区域水资源漏失水平下降,提高责任划分的明确度,解决漏损控制责任主体不明确的难题,通过系统数据指标,建立分类考核量化指标,区分管网部门和营销部门责任。
管理系统建设的整体思路,要实现精细化管理并可持续化发展为目标,存量改造与增量发展并重的工程实践思想。
供稿人:何涛
参考:北京市自来水集团 佟怿维“供水管网计量区(DMA)技术研究与实践” 2019年4月1日 中国 安徽