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邓立群 深圳市拓安信自动化仪表有限公司
摘要：本文介绍了一种可以帮助供水企业有效降低漏损率的新型计量监控设备——安信DXL电池供电型电磁水表，利用其远传功能和系统软件能够只采用电池供电就能实现水量计量，压力测量和远程监控功能，使供水企业通过简单而又经济的监控计量手段，实现大用水户管理和区域计量，进而实现区域漏控，最终达到有效降低漏损率的目的。
关键字：电池供电型远传电磁水表，大用户计量监控，区域计量，区域漏控
一、我国供水企业的漏损情况概述
据统计，按全国城市的年售水量为250亿方计算，若漏损率为20%，则一年漏失的水量大约为50亿方，即平均一天漏失的水量约为1400万方，这相当于五座直辖市的供水总量。但实际上我国大多数地区供水管网的漏损率都达不到20%的标准，很多地区的漏损率甚至是30%-40%。漏损率的大小直接决定了供水企业的经济效益，漏损控制是当前所有供水企业需要共同面对的一大课题。
二、漏损分析及对策
做好漏损控制的工作应该较全面地了解漏损形成的原因，而漏损（旧称水损）的组成是非常复杂的，除去包含管网的明漏、暗漏在内的真正漏损外，因管理不善等原因导致的商业漏损问题也很严重，如非法窃水、用户纠纷、计量误差等。针对不同的漏损，要采取不同的漏控方式。例如，通过保证计量准确度和加大打击偷水行为的力度减少商业漏损，利用合理的压力调节减少物理漏损等。
保证计量准确度是因为计量质量直接影响着企业的经济效益。计量误差越大，造成的漏损情况就越严重，企业的经济亏损也就越大。保证计量表计的准确度有必要做到以下几点：
1、使用计量准确且长期保持精度的计量表计
传统的机械式水表由于采用可动磨损器件测量，无法长期保证测量精度，量程范围小，超过水表过载流量很容易损坏。在目前水价不断上涨的形势下，用户水表的机械或人为损坏所造成的漏计量对整体回收率的影响是不容忽视的。因此许多供水企业也尝试采用流量计作为用水大户的水量结算计量表计。当然，由于电磁水表是通过不可动元件测量流体流速的，其测量稳定性要比机械水表好，同样可以满足供水企业的测量要求。
2、考虑计量表计的电源供电问题
电源是流量计可靠工作的重要保障。由于计量表计通常安装在与用户交界的位置，远离供水企业，而大用户计量通常需要电源供电，如果要求用户提供电源就不能保证计量表计与用户之间的完全隔离，就会产生人为或意外的断电现象。如果采用蓄电池供电，还必须考虑其供电周期已及充电要求，如果供电周期过短，需要定期外电源充电就可能因为日常维护和人为因素致使计量表计不能稳定工作，给用水量的核算埋下了隐患。
3、解决防雷问题
计量表计的安装位置比较分散，常缺乏有效的防雷措施，防雷措施的建立是需要资金投入的。在雷电比较多的地方，外部供电的计量表计很容易遭到雷击而被损坏，造成企业较大的经济损失。
4、计量表计的安装
选用计量表计不但要从性能考虑，还要考虑其安装要求和现场情况。通常安装流量计需要输水管线断流，如果断流时间较长，还要增加报批等一系列行政程序，而有些流量计的安装较复杂，需要对现有管道改造，手续烦琐，费用较高。
5、计量表计的周期检定
计量表计（尤其是流量计）法定必须定期检定，所以选择流量计时也需要考虑在法规允许的范围内，如何方便地实现周期检定，及最大限度地减少资金投入。
6、计量表计长期可靠运行的维护费用
为保证计量表计能够可靠稳定地运行并发挥监控功能，可能需要电源供电、通信、人员维护等费用，如已有供水企业采用的流量仪表+蓄电池+电台，流量仪表+交流供电+GPRS/GSM等计量监控方式，长期运行，更是一笔需要考虑的费用。
虽然使用计量表计需要考虑和解决的问题种种，但事实上选择合适的计量表计，不但不需要花费很大的代价，就可能获得较大的收益，而且还是长期收益。这对供水企业提高水回收率，获得长期的经济收益是极其重要的。
在保证计量质量的基础上，我们可以通过深入了解和科学分析漏损形成的主要原因，归纳出一套能有效解决当前供水企业漏损率高居不下的解决方案。
三、大用户用水管理可以有效解决商业漏损
据统计，在供水公司水计量系统中，大表计量的部分占到了总供水量的很大一部分，在大中城市和工业发达地区，大表计量所占比例更是高达60%-80%。如某大城市水司，7000台大表计量的水量占总供水量的69%，而这些大表的数量只占总计量表的1.96%，除去消防用表，其中有2000台表计量的水量占总供水量的60%，由此可看出，水司只要把这些表（其数量不到总计量表量的0.5%）管理好，最大限度降低计量损失，就基本能保证60%的供水回收。可以说这是小投入大回报，事半功倍的手段。
由于大用户用水大多数都是用大表计量，在水司的贸易结算中，大表往往是最具争议的。而且，对于临时突发的情况，如爆管、偷水等所造成的经济损失，大表最为严重，所以我们可以结合远程监测和数据分析，系统地，多方位地管理大用户用水计量。
参考先进国家给出的解决水损的推荐解决方案中我们可以看到，降低漏损率的技术手段最终可以归纳至一个命题：建立用户供水管理系统及SCADA系统，实现大客户远程自动抄表，提高用水监测及负荷管理水平，为供水需求管理提供完整的数据支持。
因此一个有效的，合理的大用户用水管理系统还应当具备以下几种功能：
1、数据自动采集：自动定时采集各大客户计量点瞬时流量、累计流量、用水事件、以及在条件许可的情况下（成本和供电以及设备安全性）采集压力、供水质量等供水数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，为水量结算提供准确依据。
2、计量装置监测：远程监测流量计运行信息，分析计量故障、窃水等信息，及时发现用户用水异常。
3、负荷控制：动态监测用户负荷，为用水政策执行管理提供准确、及时的负荷数据，根据需要通知客户选取更换更合适计量表计并进行关断控制。
4、统计分析：配合三级计量体系的建立（新建项目如果有小区自动抄表系统可以实现四级计量体系），实现各大客户计量点分时水量统计、负荷分析、水损统计与分析，水损点逼近等。
大用户用水管理的重要性事实上在很久以前就已经有人提出，但一直没有很好的解决方案，其原因是系统实施面临的两个重要难题没有得到有效地解决：供电和长距离传输。目前这两个问题基本上可通过电池供电和GSM/GPRS实时监测得以解决。
安信AX9000大用户用水管理系统主要有两大部分组成：大用户用水监测中心控制系统和远程监测终端站（远传型安信电磁水表），该系统的主要特点有：
1、终端远传单元与水表一体化设计，除具备无机械可动部件，始动流量低，量程比宽、稳定性好、长期保持精度的特性外，更具有适合于恶劣环境使用的一体式三防（防水，防腐，防拆）结构；
2、采用微功耗设计，锂电池供电（支持其他供电方式），杜绝因供电问题带来计量损失，内置天线不引雷电；
3、可定时自动巡测各个测量表计，不仅能及时反映出应用现场各计量表计的运行状态、地理位置，还能在屏幕上显示各表计的运行时间图，运行状态自动存储在计算机内供检索查阅并形成历史数据；
4、GSM短信通信功能，系统建立、维护费用低，可同时实现有线通讯、无线电台通讯、GPRS通讯等复杂组合通讯方式；
5、管网监测异常情况（爆管、偷水、漏水等）报警，检测及时，信号发送频率高，最大限度上减小经济损失；
6、可实现流量、压力同时监测，多种系统输入、输出接口兼容，可根据用户需求增加其他数据监测（如水位、水质等），可服务于SCADA系统、营业收费系统、GIS系统等，帮助企业实现管理一体化；
7、强大的数据分析功能，具备数据库管理和共享功能、图形曲线显示功能及报表功能等，任意时段及任意区域的多种形式数据统计、分析、对比，有助于企业分析现存供水管网中的实际情况，指导管网的日常调度，提供管网中长期规划的科学指导；
系统建立后，凭借专利技术和专业的研发队伍，可以根据用户的需求，扩展系统的功能，改变、增减系统监测点，无容量限制，使得该系统更加满足用户的多层次、多方位的需求。
四、区域计量及区域漏控
由上述的漏损控制解决方案可知，一个合理、科学、有效的漏损控制方案至少应该是一个三级计量体系的结构（新建项目如果有小区自动抄表系统可以实现四级计量体系）。这种三级计量体系的结构可简单地表示为：出厂水监控系统+区域计量系统+大用户用水管理系统。
其实三级计量体系很早以前就已经是国外先进供水企业的漏控管理手段，并一直沿用至今。而在我国，供水企业的分级计量体系绝大多数只是二级计量体系，即使有采取区域漏控的方法，也没有完全达到国外区域漏控的标准。我国绝大多数的水司采取的区域漏控方法（一般包括区域检漏法和区域装表法）都是周期性的，检测周期甚至长达一年，可适用于供水企业的周期漏损检测或是对某漏点的检测。但周期性的检测不能正确地反映当前管网的状态，只有通过实时监控的区域计量手段才能实现真正意义上的区域漏控，所以区域漏控是指以区域的实时测流、实时测压等测定结果为依据，相应采取有效措施降低区域内的漏损率的方法。
要实现区域漏控先要对区域漏控的实施步骤有所了解，一般分为分区评估和补漏调压这两大步骤：
（一）、分区评估
分区评估就是指根据水厂出水主管及整个管网的分布情况划分区域，通过区域入水管的24小时流量实时测量，得到一定时长的区域供水总量（建议时长大于一个月），结合该时段内的售水总量求得该区域的区域漏损率，通过多区域比较和分析，找到情况最为严重的几个区域重点突破，为供水企业开展有效的漏控工作提供数据依据和推荐方案。
事实上，要漏控就必须通过统计和分析对所测定的区域的漏损情况进行评估，评估得越接近实际情况就越能帮助供水企业制定合适的漏控计划，得到的漏控效果也就越满意。
分区评估的可靠性决定了之后所采取的漏控手段的有效性，所以分区评估必须保证计量准确（尤指进水口处的流量计），以及售水量统计的准确性。分区评估越接近实际情况就越能帮助供水企业制定合适的漏控计划，得到的漏控效果也就越满意。
（二）、查漏调压
通过分区评估，针对漏损情况严重的区域重点治理，治理的手段包括查漏补漏和压力调节。查漏的形式可以的多样的，可以多种查漏手段结合。调压是根据区域的压力测量情况在保证用户正常用水的同时，针对性调节区域压力，以减小暗漏造成的流量损失。
从这两个步骤可知，有效合理的区域漏控应该具备以下几点要求：
1、进水口的流量计工作稳定，计量特性好，具备24小时流量数据采集等远程实时监控功能；
2、要有可靠科学的区域流量、压力的数据统计及科学分析做依据；
3、尽可能杜绝人为因素的影响，其中包括流量计的防破坏性能，用户违法用水（如偷水）报警，营业结算数据不实等；
4、管道爆管、漏水等紧急情况快速反映，及时报警。
5、尽可能减小供电造成的安装地点限制，人为断电引起的计量漏失等电源工作要求；
综合上面的要求，电池供电的流量压力远程监测终端(安信GSM远传电磁水表)是个合适的选择，除去其微功耗电池供电和无可动部件设计，可长期正常工作和保持精度的基本优点外，同时具备流量、压力同时测量、采集和远传测量数据、异常报警信号等功能，可实现非法用水监控、漏水实时报警、提供压力调节科学依据等有效
五、应用实例和经验总结
下面是供水系统大户和区域计量系统在某自来水公司的应用实例。
取得的效果主要体现在以下几个方面：
1、计量数据的实时监测
对于需要进行监控的用水大户，使用安信电磁水表和电池供电GSM/GPRS远传通信单元，利用公网实现数据远传，24小时实时监测流量、压力，可以很容易得到用水大户用水的最大瞬时流量、最小瞬时流量、平均流量，发现异常及时多种形式报警，并根据发生的异常变化，多种方式分析多时段的数据，从而判断用户用水是否正常，保证区域漏控的质量，加大了企业管网监管力度。
图1.三级计量体系示意图
 
 
图2.安信各种类型表计的安装现场（管段式/插入式）
2、获取指定用户的用水模式
远传型安信电磁水表传送到监控中心的数据包含有瞬时流量，累积流量，变化率，高低报警信号，以及压力等信号，通过这些信号可以获取指定用户的用水模式图，可以帮助水司掌握指定用户的实际用水情况，指导企业对不合理的计量配置进行整改。对用水异常情况及时发现处理和整改，漏水偷水情况及时杜绝，减少损失。
图3.某用户用水模式图
图4.不同用水户用水特性分析比较
3、为调度系统提供压力监测
利用压力监测功能，可根据用户需要设定压力数据采集时间和数据发送时间，发生设定情况的报警时，及时将报警信号发送到监控中心，帮助调度系统的日常管理，通过压力数据的多种分析，为调度系统提供包括城乡一体化二次加压在内的多种科学调度的指导，有效地降低了调度成本。
4、为营业收费结算提供科学、全面的数据支持
强大的数据存储功能和安全可靠的掉电数据长效保存技术，可通过数据共享为营业结算提供全面的、科学的、有效的贸易结算依据，有效地解决了用户与水司之间的结算纠纷，也对抄表人员起到了监督的作用。
5、帮助分析现有计量表计的配置
用户用水的情况不是一成不变的，当用水情况发生改变，现有的计量表计有可能就不适用于当前的用水情况，通过系统的分析手段可以有效、及时地发现问题，对计量表计作出适当的数据调整或更换。
6、减小人力、物力投入的同时，获得更大的经济效益
利用电池供电远程监测技术和防水、防拆结构的远传安信电磁流量计，可以将一些偏远地区或难人工抄表的地区纳入监测范围，既减小人工抄表的多种长期投入，又有效地帮助监测这些特殊地区的供水状况，为企业获得了更大的经济效益。
五、结论
综上所述，安信供水大户和区域计量及区域漏控系统不但在保证计量准确度的基础上，以电池供电的一体化流量压力监测终端和科学、有效的后台软件为平台，加上强大的数据分析理论和实践经验，对供水管网实施区域计量和大用户管理，最大程度上地解决了由于供水压力不当导致的物理漏损和管理不善导致的商业漏损，全面并有效地从多方面降低漏损率，使供水企业获得最大的经济效益。
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