从供水管网漏损检测、控制到精细化运维，看宁水集团的精确把控

　　2022年8月25日，在2022(第七届)供水高峰论坛上，宁水集团浙江宁水水务科技有限公司技术副总监、资深管网工程专家黄曼琳发表了以“供水管网漏损检测与控制”为题，从漏损检测的设备和应用案例，以及漏损控制相关的分区计量、压力管理和精细化运维两大板块深入阐述宁水集团及宁水科技在管网管理方面的研究方向及发展成果。她表示，这个题目简洁但不简单，它包含了整个供水管网系统，涉及民生问题及水司运营问题等；同时，这又是一个很精细的题目，通过管网漏损监测和探测，对管道漏点都能进行精准把控。
 

　　资源+产品，做智慧科技的领先者
 

　　宁水集团在几代宁水人共同努力下，顺利实现“跨越式”发展。1958年6月，宁波水表厂前身宁波综合仪表厂诞生全国首家水表专业生产企业；2000年9月26日，经宁波市人民政府批准，由原宁波水表厂成功转制成宁波水表股份有限公司；2016年1月15日宁波水表新三板挂牌申请获批，并正式挂牌交易；2019年1月22日上海证券交易所挂牌上市，行业内唯一登陆主板市场的水表制造企业；2020年3月13日，根据长期战略部署，公司更名为宁波水表(集团)股份有限公司；2021年7月9日，组建浙江宁水水务科技公司。
 

　　宁水集团是水计量的领跑者，宁水科技是智慧水务的领先者。
 

　　宁水集团在全球水表制造业知名品牌NWM基础上，着力打造智慧水务品牌NWT，成功向服务型制造业转型。
 

　　宁水科技在集团“智能制造、技术服务深度融合和协同发展”的战略规划下，加大水工业传感器、智能阀门、非开挖修复材料与装备等硬件，和动态水力模型、管网资产运行安全风险评估模型等应用软件、预警预测等先进算法的技术开发与研制、市场服务、节水管理服务商业模式等创新力度，整合资源优势，提供专业化、系统化、集成化的城市供排水O&M(运营和运维)系统解决方案。开展在供排水管道检测和监测预警、供水管网漏控、管道非开挖更新、城镇水务运营轻量化SAAS云服务平台租用、管网和厂站智慧化建设等领域，总集成、总承包和一站式服务 。
 

　　宁水集团NWT智慧水务整体解决方案主要包括感知设备、技术服务、宁水智云TM、管道检测诊断和非开挖更生四个方面。
  

　　除此之外，宁水科技还拥有五大业务板块，包括智能计量、中小水司SAAS平台、智慧管网、智慧水厂(泵站)以及从源头到龙头全业务体系智慧水务整体解决方案。
 

　　宁水科技不仅拥有专业、制造、品牌、市场、资本及团队的资源优势，同时还拥有智能传感器及算法、宁水云SAAS产品与服务、技术服务和解决方案、管网检测与非开挖修复更新的技术优势。
 

　　三项技术破解管网漏损检测难题
 

　　“很多水司对于传统运营体系的改变都有一个较长的接受过程，宁水科技则以由浅入深递进式进行运维管理体系的变革。首先通过智能感知设备进行管网的漏损检测和排查，然后再进行常态化的精细化运维管理，对漏损进行管控。”黄曼琳介绍道。论坛上，她着重介绍了多探头数字相关仪、智能听漏仪以及NWT1000、NWT100给水压力管道不停输带压检查和泄漏侦测技术。
 

　　多探头数字相关仪(3探头/8探头)
 

　　工作机理：将探头放置在待测管网的多个位置(如阀门和消火栓上)，各探头在同一时间记录各点的声波数据。探测时间设置灵活，昼夜均可。夜间使用能够有效地避免来自交通、用水和其他干扰声源的影响。利用软件进行声波数据处理与分析。探头的设置及数据下载利用红外线和USB技术，方便、快捷。
 

　　工作时间机动性强。夜间使用能为漏水声波探测或漏水点定位提供理想的工作环境，较高的水压加强了漏水声波的传播。同时，能够有效地避免来自交通、用水和其他干扰声源的影响。
 

　　仪器特点：
 

　　高灵敏探头，采样频率高，分析更精确。管道漏损定位精准。功能强大可配合 GIS 系统使用；不受工作时间限制，可以定时开启也可以延时开启。相关曲线结果和信号强度同屏显示，方便选择滤波有效范围。具有相关分析、 三段手动与自动频段分析功能 ，相干分析结果显示直观。滤波范围可连续调节，还可加载用户自设频率范围的滤波器。
 

　　智能听漏仪
 

　　智能听漏仪是高性能的漏水定位设备，配备集成低噪音处理技术的传感器，各频率范围均可实现噪声真实还原；同时配备超高质量地面麦克风无线传输；学习成本低廉，操作简单，数据读取简单直观，是漏损普查及漏点定位利器。同时还配备电子听音杆，更加方便现场确认漏点。
 

　　仪器特点：
 

　　超高噪音灵敏度；屏幕操作简单便捷；先进的地面传感器具有隔离风噪声的功能；完整频谱分析，多重滤波；音强、音频双柱状图显示。
 

　　黄曼琳以宁波市公安局巡(特)警支队测漏的案例对相关仪及听漏仪配合检漏进行了介绍。
 

　　宁波市某机关单位供水面积1.9万㎡，供水人口200余人，近几个月日用量由130m³升至220m³，在没有消防用水的情况下，容量18m³的屋顶消防水箱在关闭进水阀门的情况下，3小时后水箱水量为零。后经宁水水务科技测算，该区域漏失比例约为88%。
 

　　结合供水管网情况进行现场踏勘，充分调研了解该区域内管网配置及运营情况。经过竣工图纸分析，该区域有一个总进水口。为确定漏损总量，在总水口处安装宁水K130数据监控仪。下图为K130数据监控仪，用于采集及监控流量数据。
 

　　宁水科技结合现场踏勘情况，针对有异常的区域，利用听漏仪对区域内阀门进行听音检测，缩小漏损范围。利用相关仪对听漏异常区域管网进行进一步检查，通过管线探测仪确定走向管线走向，终端布置于阀门和消火栓上，精确定位管段漏损位置，并开挖修复。“修复完成后用水量恢复正常，我们还因此收到了表扬信。”黄曼琳说道。
 

　　NWT1000系缆式给水压力管道内检测技术
 

　　工作原理：智能侵入式管道检测技术，适于不停运带水带压检测在役配水管道运行状况，包括管道泄漏检测定位、气囊、不明分支管、管壁腐蚀剥落及锈瘤、接口和焊缝检查等。单次插入操作中，系统可以传输至1000米。
 

　　NWT100给水压力管道不停输检查和泄漏检测技术
 

　　工作机理：与NWT1000系缆式给水压力管道内检测技术不同的是，该技术用于评估直径80mm - 300mm的管道。在—次插入操作中， 该系统能够传输至上、下游各100m ,  并在管道测试段捕获实时闭路电视视频和图像 ，以及用于泄漏检测的声学数据。
 

　　产品功能特点：
 

　　配水总管检测；通过消防栓、排气阀、带压开孔插入；压力流管道；CCTV内窥+水听传感器&探头；
 

　　关于供水管道带压检测，黄曼琳以浙江某水司供水管道带压检测项目为例进行了介绍。
 

　　浙江某水司供水管道待检测管段总长度2344m；管道沿线，共有5个排气阀供带压检测设备插入。80mm - 300mm管径管道，采用NWT100给水压力管道不停输检查和泄漏检测技术；DN300以上管径采用NWT1000系缆式给水压力管道内检测技术，下图为部分管段详情及检测情况。

　　四项规划+系统，完成管网漏损控制+精细化运维
 

　　面对管网漏损控制以及长期运维等问题，黄曼琳详细介绍了宁水科技的漏损控制整体规划、漏损控制技术路线、DMA计量分区规划以及管网GIS、SCADA系统。
 

　　漏损控制整体规划
 

　　宁水科技将漏损管控整体规划分为以下四个步骤：首先通过水平衡计算确定漏损管控目标，对漏损现状进行评估；再根据水力模型工具，将漏损管控区域网格化管理划分实施，实现分区计量规划；通过管网检测、监测、压力管理、预警预测等漏损管控技术实施控漏，制定漏损管控技术路线；最后通过数字化赋能智慧化运维，及GIS、SCADA、综合调度、工单巡检、综合培训，实现精细长效运营。
 

　　水力模型的建设，需结合地理信息、收费系统及调度控制的管理信息系统，再通过现场压力传感器的实时监测以及高精度、工程应用的动态水力模型最终形成动态模型。模型工程应用技术可以应用于现状分析、运行管理以及规划设计等。
 

　　水力模型应用工具包括：
 

　　1、实时水力模拟：与SCADA同步更新，实时模拟管网运行工况。
 

　　2、监测点优化部署：合理制定压力、流量监测点设计方案。
 

　　3、计量分区评估：评估隔断阀门关闭对供水压力、管网水质的影响。
 

　　4、漏损区域识别：应用水力模型可以对所有节点进行叠加漏损流量模拟，通过对比压力变化的目标函数值，实现漏损定位。
 

　　5、爆管与关阀分析：模拟分析管网爆管影响区域，提供优化关阀方案。
 

　　6、事件与预警分析：模拟预测未来的管网运行工况，预警供水异常事件。积累和总结调度经验，制定调度预案，实现管网整体优化运行。
 

　　7、方案模拟与评估：多场景方案设计、分析和评估，提供运营优化策略。
 

　　分区计量管理技术路线为：区域计量规划设计、区域及量化管理、区域计量监测、区域计量应用以及区域计量维护。“宁水科技的分区计量技术路线也是得到国际水协会认可的”黄曼琳介绍道。
 

　　漏损管控系统技术实施路线
 

　　实施路线为以下8点：
 

　　1、压力管理(稳定的运行、对压力的精确调控)；
 

　　2、主动漏控(漏损原因分析、对症下药)；
 

　　3、高效维修(快速维修、保证质量)；
 

　　4、水表管理(水表选型恰当、水表安装正确、维持水表良好运行)；
 

　　5、抄表管理(抄表数据要准确、远传表抄表准确和数据传输正常)；
 

　　6、数据管理(各种供水及管网运行大数据详细分析)；
 

　　7、打击非法用水(监督与稽查、流程管理)，规范用水秩序；
 

　　8、客观准确统计免费用水量，逐步按计划降低计量损失等。
 

　　管网GIS系统
 

　　以城市地理信息为基础，结合供水管网资产信息，构建地理信息系统数据库，建立以GIS地图为底座、业务管理需求为核心的综合展示平台和供水管网“一张图”，将业务决策信息和空间信息有机结合，实现管网资产实时、历史信息与相应业务数据的可视化展示。
 

　　管网GIS系统作为轻量级监测平台，允许压力、流量计、水质检测仪等设备接入以及地图接入(高德、卫星地图等)，使用简单、方便用户入手，为公司拓展其他设备做准备。
 

　　管网SCADA系统
 

　　对管网运行数据进行监控分析，并对异常状况进行报警和定位，实现远程控制或现场快速处理。
 

　　监测数据、操作记录和报警的存储、数据分析等功能，追溯事故原因，使水厂、泵站及供水管网之间进行更科学的优化调度，实现全流程远程监测、智能联动控制和突发事故应急处置，保障供水水质、平衡管网水压、降低水泵能耗、控制漏失和提高管网韧性，为整个供水系统提供基于大数据的运行优化策略。
 

　　宁水科技自主开发的物联网数据监测平台—宁水科技管网监测系统：
 

　　GIS监控：展示各分区的分区范围及各类监测点的站点位置情况；
 

　　实时流量监控：监测各站点的流量情况，通过表格展示各站点的流量信息—当前值、昨日同期、上月同期、平均值等；
 

　　实时压力监控：监测压力站点的实时压力情况，能够展示压力站点的压力相关信息；
 

　　实时水质监控：监测各站点的最新水质信息，便于用户了解当前最新的水质情况。
 

　　黄曼琳以浙江某水司供水管网项目案例进行介绍，管网总长度270km，有2个水厂，日供水量3.4万m³，用户数量为8万人，4个二级分区，水厂考核表数量为64台，水站考核表数量316台，产销差率16%。
 

　　根据目前情况，管网工程师先对控制点进行了测量，结合水司提供已有的管线资料，对缺失的管线进行测绘；再通过在线GIS系统结合高德+卫星地图，统计现有管径情况，根据口径、材质进行筛查，并展示属性等全部体现在一张图中。
 

　　根据地理信息空间数据以及营收系统用户数据，最终建立动态水力模型，从而分析管网流速及管网压力。
 

　　建立水力模型后即可将已测绘管线、阀门、水表、消火栓导入，将未测绘水厂管线进行考核绘制，新城测绘管线合并，完成用户导入及漏损分配。
 

　　最后，黄曼琳代表宁水集团及宁水科技发表了合作展望。合作提供供水管网全生命周期精细化管理和敏捷运维服务，包括：管网漏损控制管理；管网在线监测和监控(流量、压力、水质)；原水和供水长输管线爆管预警、预测；管道不停运检测评估；水力模型应用；管道非开挖修复更新等工程技术服务。希望可以和更多水务行业者共同创造可持续未来！
 

　　原标题：从供水管网漏损检测、控制到精细化运维，看宁水集团的精确把控