杨凌示范区供水管网在线监测系统的建设与应用

刘珍 王党辉 姚海涛

摘  要：针对人工巡检管网供水指标存在的数据获取时滞长、测点不全面、数值不准确等一系列问题，通过对目前国内水质检测现状的总结与对杨凌区供水管网在线监测系统（PNOMS）的应用中监测点及数据的分析，为改善和探索信息化手段下的城镇供水管网监测系统的建设和应用提供参考。

关键词：供水管网;信息化;在线监测;管网在线监测系统（PNOMS）

1. 引言

供水管网在使用中难免出现管道及其附属构件、设施等的老化和损坏。由于管材质量、水压变化及环境等因素出现漏水等问题，从而不利于水资源的节约并威胁供水安全，管网的维护和日常巡检就显得尤为重要^[1]。而原始的人工定期定点对供水管网进行巡视检查与记录的方式在供水需求激增的现代社会不但无法满足人们的生活用水安全，也无法适应飞速发展的经济模式^[2]。城市供水管网压力监测系统是供水管网优化调度的重要基础，其监测点的分布位置都建立在管网信息完全的基础上^[3]。

为保证城镇供水安全和对出现的损坏进行及时的监测和维修，迫切的需要可以适应城镇用水需求、准确快捷、智能全面的管网在线监测系统。杨凌区作为我国唯一的国家级农业高新技术产业示范区，近年经济飞速发展^[4]。但原有的管网漏损率平均在14%左右，为满足供水需求、降低管网漏损率，杨凌新华水务有限公司开发了管网在线监测系统（PNOMS）以进行当地供水管网的监测工作，本文对该监测系统的监测运行进行分析，以期为同类型城市及地区的供水管网监测提供有效的经验参考。

2. 国内水质在线监测系统建设现状

目前我国大部分城市对于城市供水管网的水质监测仍以人工检测为主，而供水管网检测系统在一些较发达地区已经开始建设运行。北京市、成都市、杭州市、西安市、上海市等地均已建设水质监测点^[5，6]。

在我国江浙一带的城市中，基于独立计量区域（DMA）的供水管网漏损在线监测系统发展日趋成熟^[2]，该系统能够及时掌握水量变化规律与趋势并发现管网运行中存在的安全隐患与漏水点，积极主动、有针对性的实施检漏的定位和管理，提高管网运行安全保障与实现漏损控制。哈尔滨市应用的管网水质自动在线监测预警系统由现场检测设备、GPRS无线信号传输网络、数据管理软件管理平台组成，能够对管网水质进行有效的监测，使管网运维人员及时高效的掌握水质的实时情况，保证供水安全和质量^[7]。重庆市在对管网水质进行监测中应用SCADA系统，该系统平台在现场设置水质监测点以GPRS网络将数据传输至水务公司服务器进行进一步分析。该系统平台改变了传统的模糊管理模式，通过在线数据信息，及时反映管网运行情况，保障供水安全^[8]。

在线监测系统在较发达城市中的良好应用为其向中小城镇普及提供了良好的借鉴和参考，整体供水系统在线监测的发展完善是时代发展的迫切需求和必然选择。

3. 管网监测系统简介

杨凌新华水务公司于2019年11月开发注册的管网在线监测系统（PNOMS）已在杨凌区全面投入使用，其监测指标包括水质、流量、水压等。系统利用当前先进的无线传输技术、物联网+互联网通讯技术打造供水管网监测的智能管理云平台，利用无线智能数据采集终端和移动物联卡，将各个监测点的实时数据上传至云端，并进行储存、整理和分析。同时由地理信息系统（GIS）的定位功能为管网运维人员直观的呈现出故障点的位置情况。通过互联网终端平台及设备呈现出实时数据、分析结果和趋势预测，提高对突发事件的响应速度与及时规避问题发生的预警能力。

系统提供了水质数据情况、流量及压力数据、告警情况及设备管理情况等项目，对供水管网进行系统、全面的全方位监控与记录。

3.1 监测点布置

杨凌新华水务公司的管网在线监测系统（PNOMS）监测点分布如图1。在用水量较集中的关键节点均布置了共计54个监测点，分别对应监测杨凌区各个街道片区及用水大户的供水管道，如城建局水质检测点、杨凌大道城南路交汇处东端、五湖路邰城路交汇处北端、凤凰路凤凰小区、杨职院南校区南门东侧、高铁站北侧调压阀西、五泉中学内、西北农林科技大学南校区西门等。由于重要节点和用水大户对供水安全性要求更高，能够承受的断水冲击负荷小，故对这些节点的实时监测与及时维护修理尤为重要。

3.2 监测内容与分析方法

杨凌管网在线监测系统（PNOMS）不仅对管网各项指标的实时情况进行密切观察监测，还能够将所检测到的历史数据进行保存，根据选定的时间范围自动生成数据图表，以供管网维护人员对水质、流量、水压情况的历史追溯、确定出现问题的时间，判断可能存在的问题类型，做出更加准确的诊断和应对方案。同时，这些历史数据还能形成当地的供水管网工况数据库，而基于大数据的分析方法，通过各个监测点与历史运行工况的统计数据进行对照，预测管网潜在风险，可以实现对管网工况的预警，从源头减少甚至避免损失。

以田园山庄监测点为例，其水质数据见图2，11月8日20点前后的实时水质和历史数据均较稳定，pH值、浊度始终分别维持在8.4（弱碱性）、7左右，表明其管网运行正常。

（a）田园山庄监测点水质实时数据

（b）田园山庄监测点水质历史数据

以凤凰路凤凰小区监测点为例，其压力及流量数据见图3，该监测点实时数据及历史数据均为正常值范围之内，管网运行稳定良好。

（a）凤凰路凤凰小区监测点实时压力及流量

（b）凤凰路凤凰小区监测点历史压力及流量

4. 管网水质监测系统的前景

城市管网系统是城市最基本的基础设施系统，供水关系着城市的发展及千家万户的日常生活，供水安全问题不可回避，对供水管网水质的监测建设刻不容缓。随着计算机、信息科学和大数据的应用与日趋成熟，加之地理信息系统软件、数据分析技术的不断发展完善，供水管网在线监测系统的发展得到了强有力的科学支持，逐步建立起管网信息化管理平台，为供水管网的水质管理提供高效、准确的数据支持。供水管网在线监测的信息化、自动化和科学化，为进一步提高供水安全性、可靠性提供了有力的保障，对城市健康可持续发展有着积极的意义。

我国较发达地区已基本实现系统的供水管网在线监测，小城市及乡镇地区仍属空白，杨凌新华水务公司开发的管网在线监测系统（PNOMS）是杨凌区供水管网监测的首次实践应用，该系统的良好运作和维护为普及供水管网在线监测系统提供了良好借鉴及经验参考，为供水基础设施建设不断缩小地域差距、城乡差距做出贡献。更大范围的供水管网在线监测系统建设方兴未艾，拥有庞大的市场和建设潜力。

参考文献

[1]  李冉，毕金强，韩雪. 港区给水管线实时监测信息技术研究与应用 [J]. 中国水运，2019，19（9）：89-90.

[2]  李纪波，田秀德，李静，等. 供水管网DMA在线监测系统研究 [J]. 技术与市场，2017，24（1）：7-10.

[3]  郭思元，劉遂庆，陈嵘. 给水管网压力监测点的优化布置 [J]. 中国给水排水，2004，20（12）：82-84.

[4]  刘新社. 杨凌区水资源开发利用与可持续发展 [J]. 水资源与水工程学报，2012，23（001）：174-176.

[5]  许阳，祝建平. 杭州管网水质实时监测系统 [J]. 给水排水，2002，28（002）：91-93.

[6]  赵洪宾. 给水管网系统理论与分析 [M]. 中国建筑工业出版社，2003.

[7]  舒强，姜旭，纪峰，等. 管网水质自动在线监测预警系统运行分析 [J]. 科学中国人，2015，4）：65.

[8]  岳敏. 建设城市供水管网水质在线监测系统 [J]. 中国科技信息，2016，9）：

作者简介：刘珍（1980-），女，大专学历，研究方向：供水管网监测。