海威茨姚永勝：基于用水行為計量，全面感知推動供水精準量化
時間：2021-08-02
來源：中國水網
作者：徐冰冰整理
“生態文明應從基礎服務向高質量服務轉變。現在供水技術的展示不只是停留在基本供水能力之上，而是追求更高水準，無論是儀表還是裝備、材料，這是一種高質量發展的表現。”E20環境平臺董事長、首席合伙人、研究院院長，北大環境學院E20聯合產業研究院院長傅濤在“2021（第六屆）供水高峰論壇上提到。
供水行業也從全面小康走向全面現代化。7月21日，青島海威茨儀表有限公司（以下簡稱“海威茨”）總經理姚永勝在“2021（第六屆）供水高峰論壇上做了題為“全面感知推動供水精準量化——基于用水行為計量”的報告。
姚永勝
供水智慧化平臺
供水智慧化平臺
海威茨從計量起家，最早從北方開始做供熱，然后業務逐漸拓展到水、燃氣板塊。這些年來，隨著智慧化平臺的發展，海威茨融合“人工智能、大數據、云計算、物聯網、數字孿生”技術開始搭建智慧水務平臺，將信息化、數字化轉化為生產力。
全面感知技術實施
您關注過水表計量范圍外（＜Q1，＞Q3）的誤差嗎？“生產企業、水司、技術監督局各個主體都有一個共識，就是基于參數判斷來計量誤差。”姚永勝提到，通常企業都按照Q1（最小流量）、Q2（分界流量）、Q3（常用流量）區間去檢查水表計量，這從業務邏輯來講，好像走通了，但實際中麻煩卻非常大。因為有時候用戶恰恰不按這個邏輯來，不會非在Q1和Q3之間用水。
姚永勝之前去過現場看過實際的案例，他在論壇上談了自己的一些感悟。
第一，小于Q1的情況。在居民用戶小區用水中，用戶水龍頭滴水、老舊管網、馬桶漏水，這雖然看起來很正常，但不容易發現，損失也很大。某文獻上顯示，小區大概有14%左右的用水行為是（3-18）L/h，這是計量誤差負偏的重災區。正常用水的話，72.5%左右的用水行為是（300-1350）L/h，現有水表均能精準計量。所以從全面計量感知來講，應思考小流量的問題，因為用戶一定會有這種行為。
第二，大于Q3的情況。超流量對于居民生活用水來說不太可能發生，因為從管網壓力的設置和整個系統的設置來看，流量不可能跑過Q3，除非爆管。但一些個別工業生產用水、消防用水流量會非常大，而且往往會超過Q3。那么大口徑表如何同時滿足：生產、生活、消防用水要求？
超流量（＞Q3）計量，從現有的技術來講，有幾種容易出現計量不準的水表。一種是機械水表，計量精度依賴于齒輪的累加會得到一個數字，精度靠齒輪的配比決定。這種計量方式有一個比較大的弊端，葉輪轉速接近極限不隨水流速增加而增加，會出現計量大幅負偏！另外一種是縮徑大口徑水表，水表內部產生大量氣泡。計量大幅負偏！
計量技術在不斷發展。機械計量，“固定模數比”實現不了智能補償。機械計量具有以下特點：機械補償容易“顧此失彼”；流量比R到達極限，常規R100，精準計量范圍（Q1＜ Q ＜Q3）小；非計量范圍（＜Q1，＞Q3）計量誤差大幅負偏且不可調；需要消耗水流動力進行齒輪計量，靈敏度大幅下降。
電子計量，可以進行“分段電子補償”，實現智能計量。它具體有以下特點：同時采集流速和累計水量，全量程分段修正，高量程比≥R200；電子采集信號，不消耗流水動力，靈敏度高；精準計量范圍（Q1＜ Q ＜Q3）大；非計量范圍（＜Q1 ，＞Q3）進行電子補償，智能計量。
姚永勝介紹，電子計量主流技術目前常見的有三大類：
第一，直接葉輪計量技術 （戶用測量）。代表性產品有Hamic。
第二，超聲波計量技術（管網測量）。代表性產品有MAX。
第三，電磁計量技術（管網測量）。代表性產品有AquaMaster。
這三大技術各自的特點是什么？
第一，直接葉輪電子化計量技術，能夠準確地抓到采樣頻率，目前這三類檢測技術只有直接葉輪電子化計量技術能夠連續采樣，只要有水流它就會轉，不會丟失中間的水量數據。而超聲和電磁計量技術在頻繁開關的場合，可能會丟失一些數據。
第二，聲程最大化超聲波計量技術。超聲波計量技術的計量原理靠時間差，與聲波傳輸的能量大小沒有關系，只要能夠感知到就行。
第三，電磁計量技術（管網測量）靠的是電子線圈產生的電磁場，一般來講會要求定期校準，因為它存在電路老化、信號變弱的情況。超聲計量技術只要能夠保證管內壁不結垢，它的精度可以一直維持下去。所以真正在供水行業，超聲波比電磁計量使用更簡單一些，精度其實差異不大。這是關于三種電子計量技能的優缺點。
姚永勝提到，做精準計量，水司最關心的不是計量收益，而是機電同步。機械誤差會導致長期運行下來，自輪和電子采集的數據對不上，這比較頭疼。基于這一點，海威茨推出了Hamic 直接葉輪無磁水表。
姚永勝對比了直接葉輪無磁水表和機械無磁水表，直接葉輪無磁水表是電子計量、高靈敏度、高流量比。Sheltrans機械計量無磁水表是機械計量，靈敏度低，流量比低。因此，當計量和遠程統一起來，相對來講后期的管理就比較簡單。
針對超量程的設計，海威茨推出了MAX超聲波計量技術，這個設計有兩個技術路線，目的是達到大量程：第一，提高水流的速度，通過縮進，達到大量程。第二，拉開換能器間距。換能器間距足夠長，不縮徑就可以大量程！
DMA漏控的關鍵點
在DMA漏控上，到底該選擇哪種計量方式？姚永勝介紹，不同的計量方式各自有優缺點。
超聲波計量技術基于時間計算流速，精度長久不變，不適用于有氣泡和雜質的場景，是供水行業的最佳選擇。電磁計量技術基于信號強弱計算流速，精度需定期校準。不適用于低導電率的介質場景，是排水行業、工業的最佳選擇。
自上而下控漏，需要關注管網流量匹配。應用DMA技術進行管網漏損分析，“流量比”R是關鍵！水網流量波動，主管網表流量比高才能滿足要求。
管網存在水力失調，分支管網表需計量超大流量.在匹配上，分支管的選擇需要關注一點，分支后端是什么類型的用戶，有沒有可能出現超大流量，如果有，從表的類型選擇上做一個比較前瞻性的選擇，解決后期誤數據觸發偽結論。
關于選水表還是選流量計，這也是老生常談的話題，現在很多水司慢慢明白過來了，同樣的產品，既可以當流量計，也可以當水表，差異在哪里？姚永勝表示，他們各自檢測的標準不一樣，國家給定的標準不一樣。當水系統出現大流量波動的情況，選水表，如果流量是很窄的流量范圍，就選流量計。一般來講，工業上流量計多一些，供水行業只選水表，水表可以保證在管網運行中計量的準確性，流量計不適合大流量范圍計量，工業上流量計多一些。水表還能判斷“水流方向”。
另外，多水廠融合，一定有一個雙向的可能性，一個表，一定要有雙向的計量，這樣才可以支撐整個漏控系統，數據的準確性和可用性就會好很多。
關于DMA的另一種做法，自下而上控漏，也是比較常用的方式。從小區末端做起，往水廠方向走，從末端開始節水。姚永勝表示，應用DMA技術進行小區內部漏損分析，關注戶用水表的選擇。“采樣頻率” 需要設置的足夠高，水表需要有“流量”（m³/h），水表需要“數據凍結”。
智慧供水物聯系統搭建
針對智慧供水物聯系統的搭建，姚永勝表示，有了NB+/4G+之后，多通訊技術融合，就可以解決供水的“無限”需求。主網絡采用 NB 技術，啟用EDRX模式，或者主網絡采用 4G CAT1技術，次級網絡采用近場無線技術，平臺可實時抄讀儀表、控制閥門。
伴隨智慧城市的推進以及國家對NB-IoT技術的支持，海威茨堅持科技創新，建立了新型“計量、節能、控制”的產品體系，服務于市政能源管理領域，致力于向行業客戶提供計量儀表、數據采集、節能控制、智慧水務/供熱管理平臺等產品及系統解決方案。
