利用計量練就“火眼金睛”

蘇州自來水表業(yè)有限公司

蘇州自來水表業(yè)有限公司已有四十多年專業(yè)生產水表的歷史，是集研發(fā)、制造、銷售、安裝和服務于一體的國家高新技術企業(yè)，一直以來致力于智能化、高精度水計量產品的開發(fā)、制造和銷售。公司積極參與各類標準的制修訂工作，已發(fā)布的國家標準4項、行業(yè)標準8項、團體標準3項。公司秉承一絲不茍、精益求精的質量意識，通過了ISO10012 AAA測量管理體系認證，對冷水水表、智能水表及其集抄系統(tǒng)的設計、開發(fā)、生產、服務和安裝進行了ISO9001質量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系和GB/T28001職業(yè)健康安全管理體系的認證。目前擁有有效自主知識產權共計44項，其中包括發(fā)明專利1項、實用新型專利12項、外觀專利2項和軟件著作權29項。

一、背景情況

隨著城鎮(zhèn)供水管網運行、維護的要求不斷提高，對城鎮(zhèn)供水管網的漏損控制也隨之加強，各地行業(yè)管理部門把城鎮(zhèn)供水管網漏損指標列入對城鎮(zhèn)供水企業(yè)考核的主要指標之一。CJJ92-2016《城鎮(zhèn)供水管網漏損控制及評定標準》對城鎮(zhèn)供水管網的漏損分析、控制及評定也提出了新的要求。對供水企業(yè)而言，在水計量上主要存在以下問題：一是城鎮(zhèn)供水分區(qū)計量區(qū)域劃分不清，導致計量無法進行；二是如何控制計量損失，提高計量準確性；三是如何采集面廣量大、安裝條件復雜的水表信息來及時分析、判斷供水管網的運行狀態(tài)，達到智慧水務的基本條件。

二、技術措施

作為水表生產企業(yè)，大致可通過提高水表基表的量程寬度，水表讀數準確度，提高智能化和加強后臺監(jiān)控分析等手段。1.提高水表基表的量程寬度公司在掌握供水企業(yè)的需求信息后，把提高水表計量量程作為產品攻關的方向，在Q3常用流量不變的情況下，力求提高產品量程（即提高量程比），加大水表量程比，使得Q1最小流量變小，從而能計量到更小的流量，這意味著減少水量的計量損失。公司技術中心組織了機械、流量、測試等專業(yè)人員進行攻關，從水表的結構、材料等方面著手，通過改進結構、調整部分零件的材料并進行了大量試驗和測試，終于取得了成功，使公司產品的性能有了相當高的提升，旋翼式水表在Q3常用量不變的情況下，量程比Q3/Q1從80倍（R=80）提高到了160倍（R=160），最小流量變小了一倍；垂直螺翼式水表在Q3常用流量不變的情況下，從原來的R=160提高到R=200，提高了一檔，減少了計量損失。另外公司新研發(fā)了垂直螺翼式水表DN40，與旋翼式水表DN40相比較，Q3值的提高滿足了大流量的場合。通過對基表的改進，體現了公司對水計量“滴滴計較”的理念。2.提高水表讀數的準確度目前供水公司使用的遠傳水表都是以立方米（m3）來作為水表的計量單位，供水公司的分區(qū)計量和分戶計量的水表都是以1m3為計量單位的狀態(tài)，如果一個分區(qū)計量中有一只分區(qū)計量的水表，內部有2000戶分戶計量的小口徑戶用水表，分戶計量的水表往往是采用小數點后的用水量舍去或者采用四舍五入的計量方法進行的，極端情況下水表小數點后的用水量舍去時，每只戶用表少計0.9m3，則產生的誤差為0.9×2000=1800m3，但分區(qū)計量則有1800m3的誤差，從而使本次漏損分析時，分區(qū)內的漏損情況被計量器具顯示產生的誤差而擴大，造成誤判。提高遠傳水表的讀數精準度，關鍵技術就是提高計量傳感器的工作效率和準確度。公司技術中心組織計算機專業(yè)、工業(yè)自動化專業(yè)、通信專業(yè)等學科的技術人員進行攻關，逐步開發(fā)了高頻率、低功耗、性能穩(wěn)定的無磁傳感器，進行采集用水量，并把傳感器的位置從0.1m3移到0.0001m3的位置（見圖1），傳感器工作頻率提高了1000倍，提高了傳感器的技術性能，從而使水表原來以1m3為計量單位提高到以0.001m3作為計量單位，擴大了計量讀數的精確度，降低了供水企業(yè)的漏損計算誤差。

圖1 傳感器位置在0.0001m3（左邊第一位指針）

3.提高水表的智能化公司采用了NB-IOT蜂窩窄帶物聯網這一新興技術，采用可拆式的結構進行遠傳水表升級。NB-IOT具有廣覆蓋、低功耗、安全性高的優(yōu)點，把它應用到水表上可以適應各種安裝環(huán)境，如城鎮(zhèn)、農村、住宅、別墅、商業(yè)等，不需要專門布網，傳輸性能穩(wěn)定、速度快、正確率達到99.9%，適用范圍極廣。采用可拆式結構使通信模組和水計量相對獨立，有機結合。通過采用高性能的霍爾元器件，將機械讀數有效和準確地轉換為電子讀數，并強化了穩(wěn)定性。可拆分，這樣就能將普通機械水表升級為遠傳水表，提高智能化。同時可以滿足供水公司水表周期檢定時拆下周檢。通信模組可以和新的水表進行組合，從而降低供水企業(yè)周期換表的成本，深得供水企業(yè)的歡迎。4.加強后臺監(jiān)控分析公司自主研發(fā)后臺監(jiān)控系統(tǒng)，主要有分區(qū)計量（小口徑戶用水表）和分戶計量（大口徑水表）后臺監(jiān)控系統(tǒng)。前者的功能為：基本的數據抄收，各類遠程設置功能，年月日用水量分析，夜間小流統(tǒng)計等；后者的功能為：數據采集，壓力采集，年月日水量分析，春夏秋冬季節(jié)性水量分析，GPS地圖標識，遠程設置等。通過這些功能，可以監(jiān)控用戶用水量和用水習慣，水管有無爆管，有無漏損等情況。

三、具體成效

該案例（通過從用戶終端到后臺監(jiān)控這個系統(tǒng)的整體改善提高）在實際運用中已逐漸發(fā)揮作用，對降低城鎮(zhèn)供水分區(qū)計量中的計量損失效果明顯，在智慧水務中適用廣泛，在城市舊城改造、新農村建設中是提升管網運營數據采集速度和正確率的保障，也是供水企業(yè)科學、安全調度供水管網運行的基礎，降低了供水企業(yè)的管網運行成本，提高了公司在市場上的占有率。

四、感受體會

通過上述案例，公司深深地感到利用新技術、新材料和傳統(tǒng)的水計量儀表進行有機結合，進一步提檔升級，進行轉型升級，才能使公司更貼近供水企業(yè)。要發(fā)揮計量產品生產企業(yè)的優(yōu)勢，不斷提高產品的計量寬度和準確度，圍繞供水企業(yè)的目標，研發(fā)供水企業(yè)需求的產品，發(fā)揮好計量工作是各項工作的基礎保證作用，為供水企業(yè)水計量工作提升做出更大的貢獻。