根据国家加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理的政策性指导意见,理顺二次供水管理体制,解决好城镇供水“最后一公里”的供水安全问题成为水行业发展的趋势。宁波市于2011年发布了《关于理顺中心城区中高层住宅二次供水管理体制的实施意见》,截止到2015年10月,供水企业通过改造接收、在建整改和新建验收移交的中高层住宅小区超过400个。在智慧水务建设的大背景下,如何适应城镇供水改革与发展的新形势,做好移交后二次供水设施专业化、一体化和信息化管理成为亟需解决的问题。本文主要探讨二次供水管理系统建设需求,为今后搭建技术先进、功能庞大的二次供水运营管理平台提供借鉴和参考。

　　 对于大多数供水企业而言,二次供水突破了常规供水的理念,其现有的管理和服务平台不仅在业务上需要进一步的拓展,而且在技术上也需要深层次的提升,尤其在二次供水加压泵站的管理上,应重点解决以下几个问题。

　　 目前,二次供水加压泵房均为无人值守泵房。移交前,一般由小区物业进行“属地管理”,一旦泵房或加压设备发生异常,可以在第一时间进行处理;移交后,供水企业一方面需满足用户对专业管理的期望值,另一方面需解决“集中管理”带来的故障位置、类别及影响不确定的问题,以期最大程度地提升故障预判和响应速度,降低因故障引起的停水及公共设施损坏影响。

　　 在二次供水加压系统选择中,因小区规模、楼层高度及市政管网配置完善程度不同,一般可分为无负压供水、水池+变频加压供水及工频+高位水箱供水等。在加压设备选择中,供水企业通过邀请或公开招标完成成套加压设备的采购。不同的系统类型及不同的成套设备有着不同的管理要求,因此,如何提升成套加压设备的规范性和标准性,以满足统一管理的要求也是供水企业集中管理后需重点攻克的问题。

　　 二次供水管理要真正适应“智慧水务”建设要求,就需建立并优化集信息采集、分析决策、故障预警和远程监控为一体的二次供水调度指挥系统,加快二次供水加压泵站信息管理系统、实时监测系统和远程监控系统的开发应用,通过先进的计算机网络技术,实现泵站及加压设备全过程的的自动化控制,真正达到无人值守的目的,最大程度地降低非属地管理带来的影响,提升安全供水和优质服务保障能力。

　　 二次供水调度指挥管理系统是一个涉及多个系统的复杂的决策过程(见图1),其建设的总体目标是确保安全优质供水,提供高效快速服务,具体目标包括:利用泵站信息管理系统显示的属性信息,完成故障信息的快速定位及服务网络的科学调度;利用SCADA系统中采集的压力、水量、水质及能耗等技术参数,提升故障预判能力,降低突发事件概率;利用泵站可视化信息,了解并掌握泵房感官信息和实时状态,提升安防能力;利用泵站远程监控系统,实时调度泵房运行压力,完成设备机组切换及故障发生时的机组远程启闭,降低运行能耗及故障风险等。

　　 要构建功能强大、务实有效的二次供水调度指挥管理系统,非一朝一夕、一蹴而就可以完成,需结合供水企业的实际运营情况统筹规划、循序渐进。同时,在系统设计中应遵循以下几个原则。

　　 (1)总体架构原则。要注重顶层设计,科学规划二次供水调度指挥管理系统的模块设计,并根据每一个模块的需求有计划、分年度加大基础设施的完善和投入,不断优化监测点安装布局及软硬件设施运行需求,为系统构架积累丰富的基础数据。

　　 (2)功能务实原则。要注重实施细节,细化每一个基础模块的研发,并将其纳入实际工作的具体业务操作流程,在实践过程中不断检验和修正基础模块的应用成效,同时摈弃一些使用频率低、实际作用小的功能模块。

　　 (3)通用开放原则。要注重业务拓展,充分考虑软硬件开发的通用性、标准性和开放性,提前预留硬件的存储容量及相应的软件接口,便于各类数据的共享及系统升级。

　　 (4)通讯保障原则。要注重条件审核,结合每一个泵站的网络通讯情况,选择成熟的城市公用数据通讯网和符合泵站条件属性的网络传输手段,实现中心服务器与各泵站的互联,确保数据通讯的安全可靠。

　　 二次供水调度指挥管理系统较为关键的部分是组网设计。一般情况下,每一个泵站监控点与二次供水调度中心可采用电信CDMA、移动GPRS无线网络或光纤宽带有线网络进行传输,而二次供水调度中心与各职能部门之间通过内部局域网进行通信(见图2)。考虑到二次供水泵站大多数位于地下室,传输信号相对较弱,为确保视频图像传输的连续性及各类技术参数传输的安全可靠性,建议安防要求较高、供水系统复杂或地理位置偏远的泵站采用光纤宽带的传输方式。

　　 为解决二次供水加压设备选型应用良莠不齐、标准不一的现状,供水企业应有目的的着手规范设备采购标准,以满足统一管理的需要。加压设备标准化的第一步重在规范成套设备涉及的主要原配件,如水泵、阀门、PLC、变频器、在线仪表等的品牌、型号和规格,便于设备的统一养护和维修;第二步重在规范设备的外观设计、基本性能和供配电系统的布置,以满足设备的整体设计及标准化泵房建设的需要;第三步重在规范设备的自动化控制系统,通过整合和优化各种类型加压设备的上下位机程序设计,以达到供水企业自主管理和高效调度的目的,这也是加压设备标准化的难点所在。

　　 泵站信息管理系统作为供水管网GIS系统的组成部分,是关乎整个二次供水管理系统建设的关键所在。其建设需求除涵盖GIS系统所要求的泵站地理信息数据的矢量化、图示化外,还应着重解决和完善如下工作:

　　 (1)泵站属性信息中的附属信息,如泵站的供水系统模式、受淹受损的风险评价等级和泵站所在小区的物业及负责人联系方式等。

　　 (2)设备属性信息中的备品备件共用互享和养护更新问题,如不同小区成套设备备用泵和备用变频器的同型号配对和调配等。

　　 (3)维修服务网络中的加压泵站多元化管理和划区划块服务问题,如泵站的区域化服务外包及鼓励社会力量参与管理和服务等。

　　 泵站SCADA系统是提升泵站智能化、信息化管理的必要手段,也是当前供水企业在基础设施配套中不惜成本、大量投入的建设内容。其建设应最大程度地服务于系统建设的总体框架规划,既要符合客观规律,按照最不利点压力、水量、水质的监测要求统筹并优化监测点的合理布局,避免重复建设或不平衡布置;又要结合实际需求按照先急后缓的原则有序实施,如供水企业接管后亟需解决的泵站安防和可视化问题,应尽早普及泵站门禁和视频监控系统的安装,如业务拓展后衍生的设备能耗分析问题,应补充完善设备运行电耗的实时监测能力等。

　　 泵站远程监控系统建设是二次供水管理走向专业化、智能化发展的必然选择,是整个系统是否满足“智慧水务”在该领域建设的核心。技术先进的泵站远程监控系统应有助于预防和发现设备隐患、减少和杜绝设备故障、提高生产调度管理效率及降低运行管理成本等。传统的泵站远程监控系统建立了“就地/遥控”两种控制方式,“就地”是在设备现场电气控制屏上通过按钮控制;“遥控”是通过现场PLC控制级和调度中心控制级进行分级控制。但实际应用过程中,由于系统本身的局限性及管理人员的非专业性等因素,长期以来,仅仅停留在监测而不分析、经验控制而非自动控制等管理层面。因此,泵站远程监控系统的建设需求应专注于自动化控制程度的提高及供水企业接管后衍生的新问题的解决。具体包括:

　　 (1)强化设备预警功能。要准确判断成套设备中各种主配件发生的常规性故障,尤其是水泵、变频器、PLC应有效提升故障代码识别及汉化能力,指导调度人员及时准确分析设备故障并发布维修指令,确保维修的及时性。

　　 (2)健全能耗分析功能。设备的能耗分析对设计选购节能产品、判断设备运行工况、指导日常保养维修及提升节能降耗水平均具有十分重要的意义。要充分利用设备电耗及运行频率的实时监测和分析,探索设备运行能耗的变化规律,确保设备高效运行。

　　 (3)建立泵站建模系统。通过建模指导并优化泵站的科学运行,是泵站自动化控制的发展趋势。在当前按设定压力及定时切换水泵的运行条件下,该系统应致力于解决泵站的水量和压力调度及控制问题,根据用水量变化实时调整供水压力和水泵启停,最大程度地减少用水低峰期的运行能耗及水量损失,降低新建小区入住率低引起的水质水压及设备低效运行问题。

　　 (4)优化泵站进水控制。在泵站远程监控系统中,进水的远程控制往往成为供水企业容易忽略的问题。而在实际工作中,因市政管网抢修引起的黄水进入设备或浮球阀故障导致的水箱溢流却频繁发生。因此,通过有效途径优化泵站进水控制,可以减少事故的发生和影响。如图3所示,在进水管上安装电动阀并与液位控制仪实现联动,一旦来水异常或水箱超过溢流水位,自动关闭电动阀,降低事故影响和危害。

　　 理顺二次供水管理体制是水行业发展的大势所趋,而在“智慧水务”建设的大背景下,如何提升二次供水的管理水平也是供水企业接管后面临的实际问题。本文结合宁波市二次供水设施接管现状,对二次供水管理系统需要解决的问题进行了详细的分析,并对泵站管理三大系统的建设提出了具体的需求和建议。当然,供水企业在建设过程中不仅需要统筹规划,而且需要循序渐进的建立、整合和优化泵站信息管理系统、实时监测系统和远程监控系统,在此基础上,完成二次供水调度指挥管理系统的规范化、科学化和智能化。