海威茨姚永胜：基于用水行为计量，全面感知推动供水精准量化
时间：2021-08-02
来源：中国水网
作者：徐冰冰整理
“生态文明应从基础服务向高质量服务转变。现在供水技术的展示不只是停留在基本供水能力之上，而是追求更高水准，无论是仪表还是装备、材料，这是一种高质量发展的表现。”E20环境平台董事长、首席合伙人、研究院院长，北大环境学院E20联合产业研究院院长傅涛在“2021（第六届）供水高峰论坛上提到。
供水行业也从全面小康走向全面现代化。7月21日，青岛海威茨仪表有限公司（以下简称“海威茨”）总经理姚永胜在“2021（第六届）供水高峰论坛上做了题为“全面感知推动供水精准量化——基于用水行为计量”的报告。
姚永胜
供水智慧化平台
供水智慧化平台
海威茨从计量起家，最早从北方开始做供热，然后业务逐渐拓展到水、燃气板块。这些年来，随着智慧化平台的发展，海威茨融合“人工智能、大数据、云计算、物联网、数字孪生”技术开始搭建智慧水务平台，将信息化、数字化转化为生产力。
全面感知技术实施
您关注过水表计量范围外（＜Q1，＞Q3）的误差吗？“生产企业、水司、技术监督局各个主体都有一个共识，就是基于参数判断来计量误差。”姚永胜提到，通常企业都按照Q1（最小流量）、Q2（分界流量）、Q3（常用流量）区间去检查水表计量，这从业务逻辑来讲，好像走通了，但实际中麻烦却非常大。因为有时候用户恰恰不按这个逻辑来，不会非在Q1和Q3之间用水。
姚永胜之前去过现场看过实际的案例，他在论坛上谈了自己的一些感悟。
第一，小于Q1的情况。在居民用户小区用水中，用户水龙头滴水、老旧管网、马桶漏水，这虽然看起来很正常，但不容易发现，损失也很大。某文献上显示，小区大概有14%左右的用水行为是（3-18）L/h，这是计量误差负偏的重灾区。正常用水的话，72.5%左右的用水行为是（300-1350）L/h，现有水表均能精准计量。所以从全面计量感知来讲，应思考小流量的问题，因为用户一定会有这种行为。
第二，大于Q3的情况。超流量对于居民生活用水来说不太可能发生，因为从管网压力的设置和整个系统的设置来看，流量不可能跑过Q3，除非爆管。但一些个别工业生产用水、消防用水流量会非常大，而且往往会超过Q3。那么大口径表如何同时满足：生产、生活、消防用水要求？
超流量（＞Q3）计量，从现有的技术来讲，有几种容易出现计量不准的水表。一种是机械水表，计量精度依赖于齿轮的累加会得到一个数字，精度靠齿轮的配比决定。这种计量方式有一个比较大的弊端，叶轮转速接近极限不随水流速增加而增加，会出现计量大幅负偏！另外一种是缩径大口径水表，水表内部产生大量气泡。计量大幅负偏！
计量技术在不断发展。机械计量，“固定模数比”实现不了智能补偿。机械计量具有以下特点：机械补偿容易“顾此失彼”；流量比R到达极限，常规R100，精准计量范围（Q1＜ Q ＜Q3）小；非计量范围（＜Q1，＞Q3）计量误差大幅负偏且不可调；需要消耗水流动力进行齿轮计量，灵敏度大幅下降。
电子计量，可以进行“分段电子补偿”，实现智能计量。它具体有以下特点：同时采集流速和累计水量，全量程分段修正，高量程比≥R200；电子采集信号，不消耗流水动力，灵敏度高；精准计量范围（Q1＜ Q ＜Q3）大；非计量范围（＜Q1 ，＞Q3）进行电子补偿，智能计量。
姚永胜介绍，电子计量主流技术目前常见的有三大类：
第一，直接叶轮计量技术 （户用测量）。代表性产品有Hamic。
第二，超声波计量技术（管网测量）。代表性产品有MAX。
第三，电磁计量技术（管网测量）。代表性产品有AquaMaster。
这三大技术各自的特点是什么？
第一，直接叶轮电子化计量技术，能够准确地抓到采样频率，目前这三类检测技术只有直接叶轮电子化计量技术能够连续采样，只要有水流它就会转，不会丢失中间的水量数据。而超声和电磁计量技术在频繁开关的场合，可能会丢失一些数据。
第二，声程最大化超声波计量技术。超声波计量技术的计量原理靠时间差，与声波传输的能量大小没有关系，只要能够感知到就行。
第三，电磁计量技术（管网测量）靠的是电子线圈产生的电磁场，一般来讲会要求定期校准，因为它存在电路老化、信号变弱的情况。超声计量技术只要能够保证管内壁不结垢，它的精度可以一直维持下去。所以真正在供水行业，超声波比电磁计量使用更简单一些，精度其实差异不大。这是关于三种电子计量技能的优缺点。
姚永胜提到，做精准计量，水司最关心的不是计量收益，而是机电同步。机械误差会导致长期运行下来，自轮和电子采集的数据对不上，这比较头疼。基于这一点，海威茨推出了Hamic 直接叶轮无磁水表。
姚永胜对比了直接叶轮无磁水表和机械无磁水表，直接叶轮无磁水表是电子计量、高灵敏度、高流量比。Sheltrans机械计量无磁水表是机械计量，灵敏度低，流量比低。因此，当计量和远程统一起来，相对来讲后期的管理就比较简单。
针对超量程的设计，海威茨推出了MAX超声波计量技术，这个设计有两个技术路线，目的是达到大量程：第一，提高水流的速度，通过缩进，达到大量程。第二，拉开换能器间距。换能器间距足够长，不缩径就可以大量程！
DMA漏控的关键点
在DMA漏控上，到底该选择哪种计量方式？姚永胜介绍，不同的计量方式各自有优缺点。
超声波计量技术基于时间计算流速，精度长久不变，不适用于有气泡和杂质的场景，是供水行业的最佳选择。电磁计量技术基于信号强弱计算流速，精度需定期校准。不适用于低导电率的介质场景，是排水行业、工业的最佳选择。
自上而下控漏，需要关注管网流量匹配。应用DMA技术进行管网漏损分析，“流量比”R是关键！水网流量波动，主管网表流量比高才能满足要求。
管网存在水力失调，分支管网表需计量超大流量.在匹配上，分支管的选择需要关注一点，分支后端是什么类型的用户，有没有可能出现超大流量，如果有，从表的类型选择上做一个比较前瞻性的选择，解决后期误数据触发伪结论。
关于选水表还是选流量计，这也是老生常谈的话题，现在很多水司慢慢明白过来了，同样的产品，既可以当流量计，也可以当水表，差异在哪里？姚永胜表示，他们各自检测的标准不一样，国家给定的标准不一样。当水系统出现大流量波动的情况，选水表，如果流量是很窄的流量范围，就选流量计。一般来讲，工业上流量计多一些，供水行业只选水表，水表可以保证在管网运行中计量的准确性，流量计不适合大流量范围计量，工业上流量计多一些。水表还能判断“水流方向”。
另外，多水厂融合，一定有一个双向的可能性，一个表，一定要有双向的计量，这样才可以支撑整个漏控系统，数据的准确性和可用性就会好很多。
关于DMA的另一种做法，自下而上控漏，也是比较常用的方式。从小区末端做起，往水厂方向走，从末端开始节水。姚永胜表示，应用DMA技术进行小区内部漏损分析，关注户用水表的选择。“采样频率” 需要设置的足够高，水表需要有“流量”（m³/h），水表需要“数据冻结”。
智慧供水物联系统搭建
针对智慧供水物联系统的搭建，姚永胜表示，有了NB+/4G+之后，多通讯技术融合，就可以解决供水的“无限”需求。主网络采用 NB 技术，启用EDRX模式，或者主网络采用 4G CAT1技术，次级网络采用近场无线技术，平台可实时抄读仪表、控制阀门。
伴随智慧城市的推进以及国家对NB-IoT技术的支持，海威茨坚持科技创新，建立了新型“计量、节能、控制”的产品体系，服务于市政能源管理领域，致力于向行业客户提供计量仪表、数据采集、节能控制、智慧水务/供热管理平台等产品及系统解决方案。
