中国建设信息化2023年6期

高校供水管网水平衡系统建设成效及研究

姚海鸥

南京得煜衡科技有限公司  （江苏 南京210046）

 【摘 要】高校是城市公共用水大户，也是节水型社会建设的重要组成部分。很多高校由于建校时间长，供水管网及用水设备陈旧，用水管理粗放，不同程度存在用水超定额、超计划等问题。建设高校供水管网水平衡系统有利于提升高校用水效率，培养师生树立节约用水理念，提升水资源节约集约利用能力，引导高校供水管网管理步入规范化、科学化。本文以本人承担建设的南京一所重点高校供水管网水平衡系统为例，介绍整个项目实施的流程和项目建成投运后取得的成效，为高校供水信息化平台的建设提供有益的借鉴与参考。

关键词：供水管网水平衡系统  

前言

本次实施项目学校位于南京江北新区，校区占地面积约3600亩，拥有在校生、教师家属等3万余人。学校供水管网从97年校区新建开始同步建设，至今已使用超过20年，部分管道锈蚀严重，漏水情况逐年增加，而校区建于山上，管网敷设异常复杂，部分阀门、水表安装深度超过2米，造成检漏、维修十分困难。

1 供水管网水平衡系统整体结构

供水管网水平衡系统整体结构分为三个层次，依次为：现场设备层、数据传输层、系统应用层。系统平台采用B/S架构,同时支持各类PC及手机端访问。

1.1现场设备层

现场设备层是用于采集底层用水计量数据的采集终端设备，以及相关配套设备：包含智能水表、智能网关，以及配套智能水表安装的闸阀、止回阀、过滤器等。

1.2数据传输层

本项目采用校园网数据传输，利用学校信息中心给后勤分配的水电专网，划分独立的WLAN，分配端口接入校园网。

1.3系统应用层

系统应用层是面向客户，提供一套供水管网水平衡系统软件，设立专用工作站，将底层计量设备的运行状态、用水计量信息进行汇总、统计、对比、分析、处理，对用户直观展现。

2、供水管网水平衡系统建设的具体内容

2.1管网的梳理及智能水表的选用

本项目供水管网水平衡系统采用DMA分区划分：自上而下建立分区。先建立一级DMA分区，然后建立基本二级分区，通过数据验证二级分区的完整性和合理性，再建立三级DMA分区。

根据学校后勤提供的供水管网图，对学校供水管网DMA分区管理划分为三个层级，一级计量是校区三个泵房，分别是南区泵房、北区泵房、亚青泵房。其中南区泵房、北区泵房各安装两台流量计，亚青泵房安装一台流量计，流量计安装在供水出口处，共计5台。二级计量是按照泵房供水区域划分，校区划分为27个区域，每个区域根据管网情况安装1-2块智能远传水表，对区域用水进行监测。三级计量是按照区域下属的楼宇划分，根据楼宇进水管的数量来安装水表，少则1块，多的则有十来块水表。

   本次项目选用武汉盛帆远传智能水表和流量计，通信接口均为485接口。

2.2水表及配套设备的安装

水表及配套设备的安装是本项目实施的重点，也是难点。本次项目规划安装智能水表361块。施工前提前做好准备工作：对涉及到施工的水表井进行检查，检查了解水表前后阀门的种类、前后管道的连接方式（是法兰硬连接还是承插式连接）、管道的材质、以及水表井内积水和环境状况，统计表井内各种配件的数量，对应不同状况预先做好预防。同时提前做好停水计划，报后勤主管部门审批通过，张贴停水通知后方可开始施工。

智能水表安装分为三种情况：①原水表井直接替换旧表安装：更换前，需要查看旧表长度是否与新表一致，长度相同，拆下原机械式水表，更换新表即可。对于旧表长度大于新表的情况，增加对应的伸缩器。②需要扩井的水表安装：部分水表年久失修，管道阀门已经坏死，存在跑冒滴漏，需要重新安装新阀门和水表，同时水表井需重新砌筑。③管道新增加水表安装:根据建校时提供的图纸，通过现场查找到水管的大概位置，再通过地下水管金属探测器排查精确水管的位置及走向，然后采用先机械后人工的方式进行开挖，查找到管道的确切位置,有些地方需要多次开挖才能找到管道。

为了保证计量最准确，水表的安装参照 GB/T778.5-2018相关安装规范和安装要求；水表的上游和下游处的连接管道不能缩径；法兰密封圈不得突出伸入管道内或错位；安装水表前必须彻底清洗管道，避免碎片损坏仪表；方向要和管道水流方向一致；安装以后，要缓慢放水充满管道，防止高速气流冲坏仪表；安装位置应保证管道中充满水。

2.3通信线的敷设

①本项目采用485通信接口水表，因此选用4芯屏蔽通信线，有助于减少和消除两根通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰，确保通信质量。②为方便以后通信线问题排查和处理，水表通信线采用手拉手总线型敷设。③水表通信线连接采用防水接线盒，固定在水表井内侧水泥墙面上，如水表井有积水，接线盒位置高于水面顶部20厘米以上。④通信线两端做标识，标注起点和终点。

2.4网关设备的安装

①按设计图对网关箱内部设备进行装配，安装螺丝必须拧紧、弹簧垫圈和平垫圈齐全。②网关箱安装应与进线位置对准；安装时，应调整好水平、垂直度，偏差不应大于3mm。

2.5系统调试及软件部署

①网关调试：通过串口调试软件对网关地址进行配置，然后完成网关下行端口连接的水表配置调试。

②平台软硬件调试：安装完成数据库软件和系统软件后，全部开启系统数据传输和系统平台软件,按照管网层级逐一完成全部水表的配置工作，显示被调试计量相应的数据显示界面和数据列表。逐一核对数据分类及格式符合要求。逐一核对计量装置与系统界面中数据统计值两者应一致。查看系统和应用软件访问控制功能。

3、水平衡软件主要功能

供水管网子系统包含用水实时监管、用水定额管理、节水管网模型、综合信息管理、工程管理等功能模块。水平衡子系统包含了日常巡检、水平衡测试、夜间最小流量分析、统计报表、异常报警等模块。每个模块都配置了细分功能。其中报警模块关联后勤微信公众号，绑定公众号就能接收到系统推送的报警信息，便于操作人员查看后第一时间处理。

4 平台运行情况及产生的经济效益

项目平台从2021年9月初步完成建设，投入使用，学校设置系统平台专员，每日对学校总用水、区域用水、重点楼宇用水系统导出报表，对系统提示的存在异常用水的情况及时查看。平台专员通过夜间流量分析，发现夜间时间段用水量大的6个重点区域生化中心、象山苑、檀香苑、浦江宿舍区、仁智楼区域、青年教师公寓。学校后勤在2021年寒假和2022年暑期分别对这些区域的管网排查，对损坏严重的区域管道重新敷设，这些区域在改造后对比改造前降低漏水损耗3000吨以上。江浦校区从2021年11月份每天14000吨，到2022年9月每天9000吨，每天用水量降低5000吨。其中绝大部分是漏水损耗，节水效果显著。从经济效益去分析，一天节水量5000吨，一个月15万吨，一年节约180万吨，按照南京市自来水阶梯价格最低档3.04元/吨计算，一年下来节省的水费已经超过500万元。学校也成功摘除了南京市用水最多的高校的帽子，取得了地方水务局的高度认可。

5供水管网水平衡系统建设中存在的一些问题及改进措施

5.1现场很多水表只有一个阀门，水表叶轮损坏需要更换时，需要长时间停水及排水，对于保障用水的楼宇换表异常困难。改进措施就是利用假期时间，对于重点监测的水表，只有一个阀门的加装阀门，方便维护。

5.2本次项目考虑成本，水表基本没有安装过滤器和止回阀，导致有些水表叶轮被卡住，水表不走，需要停水处理。还有区域因为环网供水压力差，有回流或者倒转的情况。改进措施就是后续逐步完善，对于重点监测的水表，加装止回阀和过滤器，保障水表正常。

5.3本次项目采用有线传输，现场因基建施工导致信号线破坏较严重。改进措施后面对于施工频繁易遭受破坏的区域，逐步更换采用NB无线远传水表。

5.4现场仍然存在区域点位漏水，但不明确具体漏水地点，究其原因是供水管网在地下且已现场环境复杂，学校原本地质是山区，个别漏水点位检测存在较大的难度。改进措施在资金有保障的情况下，区域内多装几个水表，缩小排查范围，力争找到漏水点位。

5.5本次项目网关通过校园网数据传输，校园网光纤挖断时常有发生，且修复速度慢，从而导致水表长时间离线，数据无法更新，影响水平衡等功能模块。改进措施后续可以采用NB无线远传水表，直接上云平台，舍弃中间环节。

5.6系统平台存在的问题：异常数据处理能力不足，长时间离线水表经过修复上线，离线时间用水量全部算到一天，导致数据失真。从而导致水平衡分析数据存在问题，改进措施：升级网关程序，使网关具备数据存储功能，不受到离线因素的影响。同时需要提升软件智能化水平，主动识别大数据，并针对情况作出正确处理。

6 结束语

本次供水管网水平衡系统建设学校投入了大量的资金，也取得了巨大的经济效益和社会效益。但同时现场仍然有许多需要完善的地方，后续还要继续完善平台的建设，尤其是消防管网的建设，软件智能化升级等。项目的成功证明了工程技术方案先进合理，系统性能指标和功能达到设计方案要求，系统运行稳定可靠，对于国内同类型高校和大型园区节水具有极其重要的示范作用。