分区计量管理是指将整个城镇公共供水管网划分成若干个供水区域, 进行流量、压力、水质和漏点监测, 实现供水管网漏损分区量化及有效控制的精细化管理模式^[1]。国外这方面工作起步较早, 取得了不错的漏损控制效果;在国内, 目前分区构建的总体原则、漏损控制技术、漏损评价指标、管理与考核等方面^[2,3,4]的研究与实践工作都有一定的开展;分区计量管理的应用在绍兴、天津、北京、常州等地也取得了一些成效^[1], 作为漏损控制的有效管理手段, 正积极地在供水行业进行推广。

　　 分区计量的各项运营数据是漏损诊断和管理考核的基础, 因此, 运营数据特别是计量终端设备的运行数据的稳定、高质量保障管理是分区计量能够较好应用的重要前提。计量终端是系统的核心, 也是分区计量最重要投资比重最大的部分, 但在相关文献与交流中, 这部分少有阐述。究其原因一方面是很多地方还未大面积展开分区计量建设或是实施的是全部外包方式, 很少或基本不涉及此方面;另一方面是部分地区计量终端的安装实施条件极好, 出现的问题少而且单一, 不具备普遍的参考指导意义。W市在前几年试点了分区计量相关工作, 并在近两年对一级分区进行了投入建设, 分区计量终端的安装环境多样, 选用的终端品牌也有多种, 本文结合实际工作, 就远传终端的运行即流量仪日常运行中出现的问题进行浅析, 供同行相互交流探讨。

　　 W市供水流量仪安装地点多样:包括城市道路、人行道、偏远荒地等;根据不同的现场环境状况, 选用管段式与插入式2种流量仪;并配备不同的供电方式, 包括市电、锂电池、太阳能等。此外, 在构建一级分区过程中, 为维持供水调度的灵活性, 基本不关闭阀门, 以安装流量仪为主, 因此, 流量仪的口径涵盖了DN300～2 400。流量仪运行初期, 出现并解决了一系列问题, 但在后续的运行过程中, 仍不可避免出现一些异常情况, 浅析如下。

　　 流量监测设备有远传水表和流量仪等, 这里谈及的主要是流量仪。在相对较长一段时间的使用中发现, 流量仪监测的流量数据相对较为稳定, 可重复性一般都在可接受范围内;但由于其需要外接电源以及自身构造方面的特点, 在使用中主要出现如下问题。

　　 一般采用市电 (为防止意外情况, 可配备蓄电池) 与锂电池的电力供应相对稳定, 而采用用太阳能作为电源的电磁流量仪会出现电力供应不足情况 (见图1) , 主要是原因有以下2点:①连续的阴雨太阳光照不足导致蓄电池耗用过大, 补充不足;②偶发的偷盗、破坏以及周边环境的改变, 尤其是树木生长对太阳能面板的遮挡。

　　 一般采用太阳能的地区, 都是难以接入市电的地方。从技术方面可以考虑进行锂电池的更换, 但DN600以上的大口径管道目前基本不建议采用锂电池, 因电流产生的磁场强度弱, 会导致精度不够。因此, 针对此类问题, 切实可行并且有效的方法是配备足够的维护管理团队, 一方面定期巡视避免问题发生, 如及时修剪树木或适时加高太阳能面板;另一方面突发异常发生后能及时赶赴现场进行解决。

　　 流量仪的传感器和转换器之间采用分体线连接, 部分受安装水平和安装地点条件限制易出现接线松动、断裂问题, 如接线的受力不当、安装后的流量仪之后处于道路等其他施工范围内或附近易发生意外碾压、恶劣天气的破坏等。当该流量仪 (DN800) 的运行数据超出其正常运行范围时, 现场查看各设备外观并无异样;同时, 管网调度运行也并无任何异常动作;周边管网压力监测点也无异常变化, 基本推断出该流量仪出现了异常。在排查时段进行后一段时间, 该流量仪又恢复成正常读数范围。对此, 将此流量仪作为重点监控对象, 并同时安排校验工作, 在其数据偏离原有运行范围时段的校验结果表示, 其流量仪工作不正常;后经现场细部排查, 发现分体线的一头基本断裂, 推测其主要由于分体线安装受力不当, 又遭受外界气温环境变化, 接触时好时坏, 最终长期的轻微拉扯累积造成了断裂, 对此维修后, 运行恢复正常 (见图2) 。

　　 在实际工作中还会出现图3和图4所示的情况, 1个DN500流量仪所在管段沟通2根DN1 200的管道, 某一时段出现流量偏离正常区间范围 (见图4) , 但偏离量并不大, 且从管网的拓扑结构关系等情况推测也极有可能出现此类情况。此外, 该流量仪的流量值以及异常的变化幅度都不大, 对两边分区的时供水量形态特征曲线基本无影响, 因此, 极易推断其为供水中的合理现象。但在实际校验中发现, 流量仪运行数值同校验流量仪不仅存在数量上的差异还存在流向上的差异, 后经现场排查发现分线盒受潮, 重新灌胶后, 恢复正常。

　　 一般造成接线问题有多种原因, 可能是不易察觉的安装隐患、其他后继的施工 (如道路施工) 破坏, 可能是长期的恶劣运行环境导致的及上述因素的综合。针对此类问题, 除了调动相关信息进行异常判断外, 还需要进行现场校验以最终证实, 这就需要维护管理团队具备一定的校验与故障判断和解决的能力。

　　 在使用中, 发现某品牌流量仪会出现如图5中的异常数值, 当把数据采集频率加密后, 这种异常更为显著。

　　 在该流量仪前后分别有压力点A和压力点B (见图6) , 将该流量仪流量同压力A、B的压力差值进行比对发现, 流量大小基本随着压力差值升高而增大, 减少而降低;但压力A值一直较压力B大, 说明水流方向并未发生改变, 而流量仪却偶发负值, 并有异常高值, 这与其两端压力变化趋势并不一致, 后经了解, 该品牌的超声波流量仪精度可靠性可以, 但现场抗震动、噪声干扰能力不足, 而此流量仪安装一侧是道路, 易发生这一情况。这就要求工作人员在数据处理与分析的时候, 需要判别并提出此类数据, 具备一定的数据预处理能力。当然, 最好能在终端将数据预处理后再进行数据上传。

　　 部分流量仪的安装地点附近有高压电塔, 需注重其对流量计量的干扰, 在工作中还在进行进一步的观察, 目前未发现异常。

　　 此外, 由于插入式流量仪大部分是由上往下插入管道部分深度, 自身对管道内速度分布变化异常敏感, 在实际工作中, 管道前后阀门开启过于快速等不规范动作, 就会造成流量仪计量异常的现象, 如遇管道内存有少量气阻, 异常非常显著, 但这可以通过合理规范的操作来减少影响甚至避免。

　　 一般流量仪同远传设备会成套采购, 但为确保流量仪的可替代性及数据同分区软件系统的兼容性即易接入性, 实际会要求流量仪的通信接口和通信协议适应远传设备。

　　 初期, 远传设备采用流量计电源作为电源, 因此, 当流量计因供电不足造成异常时, 远传设备也无法工作。这样, 不易判断是远传问题还是流量仪问题。对此, 后期, 远传设备采用独立的锂电池供电电源, 解决了远传电力供应的问题。

　　 同流量仪相关故障一致, 部分点位由于运行环境的恶劣、灌胶操作的不到位等, 易发生灌胶受损、接线受潮, 导致远传工作偶发不正常。如流量仪运行正常, 系统中读取的运行数据详见图7。从图7中可以看出, 瞬时流量偶发不正常现象, 据此可以推断流量仪或远传有异常;进一步结合累计流量数据, 可以看到, 累计流量读取不正常时段同瞬时流量不正常时段一致, 但每当恢复正常运行时, 其累计流量遵循该流量仪的工作特性, 推断出在该期间, 流量仪正常运行, 远传发生故障。实际赶赴现场, 发现远传内部灌胶受损, 接线受潮, 处理后, 恢复正常。

　　 在流量仪设置规划中, 往往还结合水压、水质以及开关柜门等巡检信号一起考虑, 为此, 远传的功能模块需要不断完善;此外, 随着工作的深入及其与智慧水务等项目的衔接融合, 远传的采集频次、存储容量和发送周期等都需进一步升级, 并在工作实践中不断检验其稳定可靠性。

　　 远传同不同型号流量仪之间的通讯是系统需要关注的一个环节。初期, 系统里的某些点位经常会出现断点现象, 但现场流量仪和远传等硬件设备并无故障。后期经流量仪和远传设备双方技术人员深入探讨, 在数据的读取和转化方面进行改进, 解决了这一类问题。

　　 在日常运行中, 系统中还会出现极个别点, 或某一些点大面积无数据上传的现象。出现此类情况目前有以下3种原因:①井盖的屏蔽, 在井盖打开期间数据可以正常传输, 关闭后无法传输;②在雷电和暴雨等某些天气条件下, 无线通讯受到影响;③个别点的信号强度相对较弱, 同信号运营商对基站的维护等也有一定关系。

　　 针对井盖屏蔽信号的问题, 可以通过井盖打孔或是在附近设置专用的信号发送井解决, 这在实际使用中取得了理想的效果, 同时, 这也给井盖的未来设计提出了相关要求。而针对无线通讯受影响的问题, 一方面可以积极和信号运营商进行沟通, 采用更好的解决方案;另一方面, 在对数据实时性要求不高的情况下, 可以通过对远传存储功能的增容来解决。当远传有较大空间进行存储时, 在信号较弱无法往服务器传送数据时, 可以在一直存储在远传端, 再利用信号较好时段进行传输, 大空间的存储容量确保了时段比较长的情况下, 较早时段的数据不会被后续数据覆盖。

　　 软件系统在运行中的某一个时段出现了绝大部分流量仪数据的丢失现象。后经排查, 主要是数据库的写入环节出现了问题。随着流量仪的增加, 相关功能在使用中的不断完善, 数据库需要一次读取和写入的数据量也在不断增加, 而数据库并发式的写入以及部分数据溢出都会导致异常情况的出现, 进而影响后续数据分析和报表生成等工作。后经写入程序的改进调整, 暂时避免了此类现象的发生, 但后续对写入数据库数据的查询和展现, 也需要不断改进, 因此, 数据库的构建以及后续的软件架构等方面也是需要重点关注的环节。

　　 实际工作中, 对流量仪的选型论证环节应足够重视。掌握各种流量仪的基本工作原理, 对各个可选用品牌的流量仪有充分地认识。在确保计量精度的基本前提下, 现阶段尽可能使用市电供电, 其次选择锂电池, 考虑太阳能方式供电时应慎重, 需要对太阳能控制器等关键技术进行深入充分了解, 选择合适的产品。

　　 一般, 流量仪同远传设备都成套采购应用, 共享同一电源, 建议尽可能分开, 要求流量仪的通信接口和通信协议适应远传设备, 同时, 各自配备电源。

　　 这样, 首先, 保证了流量仪的可替代性;其次, 设备数据同分区软件系统 (基本短期不做大的变动) 的兼容性即易接入性可以得到保障;最后, 当数据异常时, 便于判断区分问题发生在流量仪还是远传设备上 (图5) , 因为这两者对数据的影响程度是不一样的, 流量仪故障会导致数据的永久丢失, 而远传故障, 一般对区间数据的统计等方面不会有太大的影响。

　　 从实际运行可知, 很多异常数据是安装时留下的一点小小的隐患导致的, 如电线的微小拉扯、灌胶的不够到位等;因此, 在安装的过程中, 除了注重可见的大的方面, 还不能忽视很多细小的安装环节。

　　 流量仪的精度、可靠性及其对各种因素的敏感程度因类型不同而不完全一致, 此外, 现场运行环境也各式各样, 常常带来各种运行问题, 但合理规范管网运行维护和管理工作, 避免因过快开阀造成插入式流量仪计量异常等这类问题的发生是人为可控的。

　　 即便做好了上述几点, 由于流量计现场安装周边环境的不受控, 常常出现树木遮挡太阳能电板、偷盗、其他施工改造等类似的事件。这就要求有计划地进行巡检与维护工作, 必要时, 实施张贴警示牌、制作维护笼等防盗措施。

　　 众所周知, 现场的校验是流量仪质量控制必不可少的环节;长期的实际运行也表明, 后续工作期间适时的校验也必不可少。因此, 这就要求我们在工作中, 一方面在安装流量仪的同时也要考虑到流量仪校验的方便可行;另一方面, 要制定科学合理的校验计划并实施。

　　 分析发生的各类异常问题, 在实际应用层面, 信号干扰、通讯故障、数据库软件等方面也应需要引起足够的关注与重视。我们需要同信号运营商进行沟通交流共同拟定合适的无线通讯运行方案;需要同硬件服务商沟通增强抑或定制远传的存储等相关功能来适应需求;需要同软件开发单位以业务需求为核心来商谈定制系统;还要从整体层面进行协调, 确保各个环节的衔接工作到位, 方便业务发展需求。

　　 (1) 在实际应用中, 软件系统中数据异常主要由流量仪、远传设备、通讯以及数据库等某一方面或某几个方面的不正常工作造成。其中, 流量仪运行数据最为核心, 其数据丢失, 即为永久缺失;而其他方面的问题, 虽可采取相应的举措进行相关数据的补发, 对部分的数据统计尤其是长时间宏观层面的影响不大, 但会影响数据的及时性等, 也会给工作造成不必要的负担, 应引起足够的重视。稳定可靠的运营数据特别是流量仪计量终端设备的运行数据是分区计量能够较好应用的重要前提。

　　 (2) 分析日常使用中已出现的各类问题和解决方案, 分区计量流量仪的运行需要有相应的维护管理团队, 有一定的资金投入, 具备相应的技术维护力量;此外, 还需要各个环节的深入衔接。在实际管网运行中, 由于接管、应急、维修等工作的需要, 管网会处在非正常运行工况下, 此时, 部分流量仪会偏离其正常运行数据范围, 流量异常但属正常, 这需要同运行故障相区分。