楊凌示范區供水管網在線監測系統的建設與應用

劉珍 王黨輝 姚海濤

摘? 要：針對人工巡檢管網供水指標存在的數據獲取時滯長、測點不全面、數值不準確等一系列問題，通過對目前國內水質檢測現狀的總結與對楊凌區供水管網在線監測系統（PNOMS）的應用中監測點及數據的分析，為改善和探索信息化手段下的城鎮供水管網監測系統的建設和應用提供參考。

關鍵詞：供水管網;信息化;在線監測;管網在線監測系統（PNOMS）

1. 引言

供水管網在使用中難免出現管道及其附屬構件、設施等的老化和損壞。由于管材質量、水壓變化及環境等因素出現漏水等問題，從而不利于水資源的節約并威脅供水安全，管網的維護和日常巡檢就顯得尤為重要^[1]。而原始的人工定期定點對供水管網進行巡視檢查與記錄的方式在供水需求激增的現代社會不但無法滿足人們的生活用水安全，也無法適應飛速發展的經濟模式^[2]。城市供水管網壓力監測系統是供水管網優化調度的重要基礎，其監測點的分布位置都建立在管網信息完全的基礎上^[3]。

為保證城鎮供水安全和對出現的損壞進行及時的監測和維修，迫切的需要可以適應城鎮用水需求、準確快捷、智能全面的管網在線監測系統。楊凌區作為我國唯一的國家級農業高新技術產業示范區，近年經濟飛速發展^[4]。但原有的管網漏損率平均在14%左右，為滿足供水需求、降低管網漏損率，楊凌新華水務有限公司開發了管網在線監測系統（PNOMS）以進行當地供水管網的監測工作，本文對該監測系統的監測運行進行分析，以期為同類型城市及地區的供水管網監測提供有效的經驗參考。

2. 國內水質在線監測系統建設現狀

目前我國大部分城市對于城市供水管網的水質監測仍以人工檢測為主，而供水管網檢測系統在一些較發達地區已經開始建設運行。北京市、成都市、杭州市、西安市、上海市等地均已建設水質監測點^[5，6]。

在我國江浙一帶的城市中，基于獨立計量區域（DMA）的供水管網漏損在線監測系統發展日趨成熟^[2]，該系統能夠及時掌握水量變化規律與趨勢并發現管網運行中存在的安全隱患與漏水點，積極主動、有針對性的實施檢漏的定位和管理，提高管網運行安全保障與實現漏損控制。哈爾濱市應用的管網水質自動在線監測預警系統由現場檢測設備、GPRS無線信號傳輸網絡、數據管理軟件管理平臺組成，能夠對管網水質進行有效的監測，使管網運維人員及時高效的掌握水質的實時情況，保證供水安全和質量^[7]。重慶市在對管網水質進行監測中應用SCADA系統，該系統平臺在現場設置水質監測點以GPRS網絡將數據傳輸至水務公司服務器進行進一步分析。該系統平臺改變了傳統的模糊管理模式，通過在線數據信息，及時反映管網運行情況，保障供水安全^[8]。

在線監測系統在較發達城市中的良好應用為其向中小城鎮普及提供了良好的借鑒和參考，整體供水系統在線監測的發展完善是時代發展的迫切需求和必然選擇。

3. 管網監測系統簡介

楊凌新華水務公司于2019年11月開發注冊的管網在線監測系統（PNOMS）已在楊凌區全面投入使用，其監測指標包括水質、流量、水壓等。系統利用當前先進的無線傳輸技術、物聯網+互聯網通訊技術打造供水管網監測的智能管理云平臺，利用無線智能數據采集終端和移動物聯卡，將各個監測點的實時數據上傳至云端，并進行儲存、整理和分析。同時由地理信息系統（GIS）的定位功能為管網運維人員直觀的呈現出故障點的位置情況。通過互聯網終端平臺及設備呈現出實時數據、分析結果和趨勢預測，提高對突發事件的響應速度與及時規避問題發生的預警能力。

系統提供了水質數據情況、流量及壓力數據、告警情況及設備管理情況等項目，對供水管網進行系統、全面的全方位監控與記錄。

3.1 監測點布置

楊凌新華水務公司的管網在線監測系統（PNOMS）監測點分布如圖1。在用水量較集中的關鍵節點均布置了共計54個監測點，分別對應監測楊凌區各個街道片區及用水大戶的供水管道，如城建局水質檢測點、楊凌大道城南路交匯處東端、五湖路邰城路交匯處北端、鳳凰路鳳凰小區、楊職院南校區南門東側、高鐵站北側調壓閥西、五泉中學內、西北農林科技大學南校區西門等。由于重要節點和用水大戶對供水安全性要求更高，能夠承受的斷水沖擊負荷小，故對這些節點的實時監測與及時維護修理尤為重要。

3.2 監測內容與分析方法

楊凌管網在線監測系統（PNOMS）不僅對管網各項指標的實時情況進行密切觀察監測，還能夠將所檢測到的歷史數據進行保存，根據選定的時間范圍自動生成數據圖表，以供管網維護人員對水質、流量、水壓情況的歷史追溯、確定出現問題的時間，判斷可能存在的問題類型，做出更加準確的診斷和應對方案。同時，這些歷史數據還能形成當地的供水管網工況數據庫，而基于大數據的分析方法，通過各個監測點與歷史運行工況的統計數據進行對照，預測管網潛在風險，可以實現對管網工況的預警，從源頭減少甚至避免損失。

以田園山莊監測點為例，其水質數據見圖2，11月8日20點前后的實時水質和歷史數據均較穩定，pH值、濁度始終分別維持在8.4（弱堿性）、7左右，表明其管網運行正常。

（a）田園山莊監測點水質實時數據

（b）田園山莊監測點水質歷史數據

以鳳凰路鳳凰小區監測點為例，其壓力及流量數據見圖3，該監測點實時數據及歷史數據均為正常值范圍之內，管網運行穩定良好。

（a）鳳凰路鳳凰小區監測點實時壓力及流量

（b）鳳凰路鳳凰小區監測點歷史壓力及流量

4. 管網水質監測系統的前景

城市管網系統是城市最基本的基礎設施系統，供水關系著城市的發展及千家萬戶的日常生活，供水安全問題不可回避，對供水管網水質的監測建設刻不容緩。隨著計算機、信息科學和大數據的應用與日趨成熟，加之地理信息系統軟件、數據分析技術的不斷發展完善，供水管網在線監測系統的發展得到了強有力的科學支持，逐步建立起管網信息化管理平臺，為供水管網的水質管理提供高效、準確的數據支持。供水管網在線監測的信息化、自動化和科學化，為進一步提高供水安全性、可靠性提供了有力的保障，對城市健康可持續發展有著積極的意義。

我國較發達地區已基本實現系統的供水管網在線監測，小城市及鄉鎮地區仍屬空白，楊凌新華水務公司開發的管網在線監測系統（PNOMS）是楊凌區供水管網監測的首次實踐應用，該系統的良好運作和維護為普及供水管網在線監測系統提供了良好借鑒及經驗參考，為供水基礎設施建設不斷縮小地域差距、城鄉差距做出貢獻。更大范圍的供水管網在線監測系統建設方興未艾，擁有龐大的市場和建設潛力。

參考文獻

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[3]? 郭思元，劉遂慶，陳嶸. 給水管網壓力監測點的優化布置 [J]. 中國給水排水，2004，20（12）：82-84.

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[6]? 趙洪賓. 給水管網系統理論與分析 [M]. 中國建筑工業出版社，2003.

[7]? 舒強，姜旭，紀峰，等. 管網水質自動在線監測預警系統運行分析 [J]. 科學中國人，2015，4）：65.

[8]? 岳敏. 建設城市供水管網水質在線監測系統 [J]. 中國科技信息，2016，9）：

作者簡介：劉珍（1980-），女，大專學歷，研究方向：供水管網監測。