基于NB-IOT 和DMA 技术相结合的市政管网漏损控制分析

陈 欣

（福州市自来水有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

城市供水管网受管道材质、施工质量及地面动荷载等因素影响，不可避免地将产生物理漏损，且随着供水设施的老化日益加重。这不仅损害供水企业的经济效益，造成资源浪费，同时严重影响供水服务质量。2015 年4 月，由国务院发布的《水污染防治行动计划》中明确规定，到2017 年，全国公共供水管网漏损率控制在12%以内；到2020 年，控制在10%以内。漏损治理已经成为城市供水工作中一项重要的课题。

传统的市政管网漏损治理采用逐条管道定期人工检漏的方法，工作效率低且难度大。近年来，网格化管理的理念在供水行业被广为接受。同时，技术的革新也给供水行业带来了全新的前景，NBIOT（窄带物联网）技术的广泛应用，实现了管网的实时监测，实践证明成效显著。

1 NB-IOT 技术应用概况和DMA 分区法简介

1.1 NB-IOT 技术应用概况

2016 年国内首个窄带物联网（NB-IOT）商用的项目——福州市城市供水漏损治理合同节水管理项目在福州市仓山区落地。NB-IOT 具备覆盖面强、功耗低、超大连接等特征，该技术应用于市政管网、小区管网流量压力监测，实现了监测数据实时采集，终端数据经IOT 平台与漏损治理平台进行数据交互，为后续分析、应用提供坚实的技术支持。

1.2 DMA(独立计量分区)分区法简介

DMA 分区法将庞大、复杂的供水管网分割成许多个独立计量的供水区域或小区，并安装流量仪表进行测量累计流量、夜间最小流量，以此来分析和评估这个区域的泄漏水平和产销差的方法，常用的有以下两种判断方法。

1.2.1 夜间最小流量百分比判断法

夜间最小流量（MNF）/日平均小时流量可真实地描述管网的物理漏水率。DMA 检测前，最好能够检测DMA 检测的难易程度，以方便提高工作效率和速度，同时也为分配任务，考核检漏人员技术水平提供可靠依据。

评估检测难易程度通常通过分析夜间最小流量百分比和管网复杂程度来判断，评估依据：当夜间最小流量百分比≤35%，说明DMA区域轻微泄漏，无大漏；当夜间最小流量百分比≥45%，说明DMA 区域泄漏严重，有大漏。数据分析可以为检漏人员指明方向，使其有足够的目标开展工作，同时为管理、评价检漏工作质量提供依据。

1.2.2 户均夜间流判断法

当MNF≤1 升/户/小时，无需检漏；当10 升/户/小时≤MNF≤20升/户/小时，则需开展检漏工作；当MNF≥20 升/户/小时，应首先对给水干管查漏，再开展配水支管的检漏工作；当任意一个DMA 区域内夜间最小流量突变时，都要及时采取检漏排查措施。

2 牛眠山供水区域治理过程及成效

2.1 牛眠山供水区域概况

牛眠山供水区域位于仓山区中心，占地约12 万m2，DN100 及以上市政管网长1176m。区域内主要为住宅小区及城中村居民用户，初步统计约1481 户。该区域为双路进水。利用关闭边界阀门的办法将其切换为单路DN300 水源，利用一台DN300 边界流量计实现整个供水区域的供水流量监控，流量计数据利用NB-IOT 技术实时采集，定时传输至漏损治理平台用于监控分析。

2.2 利用DMA 分区数据分析区域泄漏水平

漏损平台记录该区域2018 年10 月供水情况，根据平台数据展开如下分析：

分析一：2018 年10 月该区域夜间最小流量（MNF）约为55t/h。以2018 年10 月4 日数据测算，该区域日供水量为1822t，日平均小时流量78t。夜间最小流量/日均供水量=70.5%，夜间最小流量百分比大于45%，可判断该DMA 区域泄漏水平较高。

分析二：根据初步统计的区域内用户1481 户，该区域夜间流量37.1 升/户/小时，数据显示该区域泄漏水平高。

2.3 牛眠山供水区域治理过程

根据以上分析结果，判定该区域泄漏水平高，随即对该区域开展漏损治理工作。

首先对该区域开展人工检漏排查，由于该区域涉及城中村，管线情况复杂，检漏排查未见明显效果。

接着采用支管闭水分析法进一步缩小排查范围。对现界定的供水边界区域分段进行闭水试验，据前期现场管网排查结果罗列5 个支管阀门，制定分部闭阀方案，分步关闭阀门1 至阀门5，观察流量计瞬时流量变化值，缩小排查范围。支管闭阀示意图见图1。

为了最大限度减小用户用水干扰，闭水时间宜选取用水低峰期，首选凌晨时段，其次为午间1 点至3 点。此次闭水试验时间为2018年11 月26 日中午1 时。

图1 支管闭阀示意图

闭水试验结果如下：

关闭阀门1 后，瞬时流量下降至7.8t/h；关闭阀门2、3 后，瞬时流量下降至7.6t/h；关闭阀门4 后，瞬时流量下降至6.2t/h；阀门5 为常闭状态。根据对支管用户对应关系的梳理，这几条支路上无大的泄漏点。

试验结果判定异常流量出现在牛眠山巷供水区给水主管道，采用人工检漏法进行排查，未检出漏点。

同时沿河道观察管线情况，在南侧区域过河管道处发现不明管线（GIS 无资料）往河道渗漏，在该管线处加装阀门，并关阀，无用户投诉，判定是废弃管道未断堵，关阀后，牛眠山巷供水区域的夜间最小流量由50t/h 大幅下降至24.7t/h，测算此次治理漏量16000t/月。

2.4 持续治理及控制效果

2.4.1 治理前后效果对比

对比牛眠山巷供水片区治理前后情况，区域产销差率大幅下降，日漏损量由700t 左右下降至200t 左右，效果显著，治理对比见图2、表1。

图2 治理前后日供水曲线对比图

表1 治理前后产销差对比

2.4.2 后续成果跟踪

基于NB-IOT 结合DMA 技术对该供水片区持续一年的数据监测，自2020 年7 月至2021 年6 月，片区供水量364812t，注册用户用水量为317871t，年产销差率为12.87%。2021 年7 月14～21 日，平台监测该供水片区的夜间最小流量为19t/h 左右，由数据分析可知，牛眠山巷片区供水管网漏控策略是有效的，值得其它供水片区借鉴。

3 漏损治理经验总结及建议措施

3.1 市政管网漏损控制步骤

（1）建立DMA 分区。根据DMA 的建立原则建立分区，调查分区的概况：区域大小、用户分布情况、管网分布情况。

（2）测算泄漏水平。基于NB-IOT 结合DMA 分区概况，利用漏损平台上的数据测算分区的泄露水平。通常采用夜间最小流量百分比判断法或户均夜间流量判断法。

（3）查阅管网资料。通过查阅GIS 资料，摸清区域内管网分布情况及主管道、支管阀门分布情况，给检漏工作和后续闭水方案提供基础信息。

（4）制定治理方案并实施。一般首先采用人工检漏的方法进行整体筛查，若人工检漏效果不明显，则考虑采用支管闭阀法进一步缩小治理区域。

3.2 市政管网漏损控制经验总结

3.2.1 健全管网资料是控漏的基础

在本文案例中，最终的漏点位于一条不明管线，往河道内渗漏。因GIS 无该管线资料，最终因河道水位下降才发现问题，存在一定的偶然性。若前期管网资料健全，则可避免这一问题。供水企业应充分重视管网资料的收集，健全和完善管网资料。

3.2.2 精准控漏是未来趋势

随着大数据、NB-IOT 技术等新一代信息技术的发展和普及，智慧管理势在必行。通过DMA 分区管理手段，可以快捷获取区域内的供水情况。当产销差降低到15%甚至更低水平，只有采用数据指导精准控漏的方式才有所突破，供水企业必须正视和迎接这一趋势。

3.2.3 多管齐下是控漏的关键

人工检漏受到管道漏量大小、漏点朝向、管网埋深以及土质等影响。本文案例中的过河管道，由于受到水流声影响，给检漏工作带来极大困难。加之管网往河道中泄露，更加难以发现。因此，在实际的治理过程中，应避免“检漏无果则无漏”的观念陷阱，根据数据分析结果加强排查，寻找蛛丝马迹。

4 结束语

综上所述，基于NB-IOT 和DMA 技术相结合的市政管网漏损控制方法进行治理，牛眠山DMA 分区治理成效显著，产销差大幅下降，月节约水量约16000t。实践证明该方法是一种有效的、科学的方法，可推广应用。在智慧水务的大背景下，先进的技术手段已被充分应用在实际生产中，其中NB-IOT 技术为我们提供的管网监测数据就像我们的眼睛，帮助我们精准控漏并辅助我们寻找解决方案。以数据为切入点，不仅可以提高控漏工作效率，也是供水企业管网管理的必然趋势。