邱海雷

（上海浦茂自來水工程有限公司，上海 200136）

1 概述

1.1 某公司管網(wǎng)概況

2011年底，某公司供水服務面積為672 km2，DN75 mm及以上管線長度為4 022 km，其中，UPVC管、水泥管和白鐵管分別為989 364、22 696 m和15 550 m，分別占整個管網(wǎng)長度的24.6%、0.56%和0.39%。DN500 mm及以上大閥門2 817只，小閥門39 111只；消火栓12 349只，水表超過110萬只。其中管網(wǎng)長度具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2011年底某公司供水管網(wǎng)長度（按管材分）Tab.1 Length of Water Supply Network in Pudong by the End of 2011（According to Pipe Material）

1.2 存在問題

供水管網(wǎng)漏損控制手段不多。在供水管網(wǎng)維護管理中缺乏多樣、精細化的管理手段，基本沿用過去經(jīng)驗式、粗放式作業(yè)模式，缺乏深入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析人員。由于無法對現(xiàn)場人員的維護作業(yè)進行監(jiān)控，無法記錄實際工作狀況，造成在管網(wǎng)巡檢、檢漏、漏點修復等降低企業(yè)產(chǎn)銷差率方面管理效率不高，管理層也缺乏有效的考核工具和導向手段。

供水管網(wǎng)信息化技術的應用相對滯后。2000年以來，國內(nèi)很多自來水企業(yè)開始研發(fā)應用GIS地理信息化技術，但是如何在此基礎上不斷拓展其應用范圍，提升管網(wǎng)運營效率，提高勞動生產(chǎn)率，還存在不少的問題?？傮w表現(xiàn)為安裝硬件設備多，應用軟件少；單項簡單應用多，組合管理支持少［1］。

1.3 PDA系統(tǒng)的組成

（1）地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）

GIS系統(tǒng)將地理空間數(shù)據(jù)庫作為基礎，通過計算機軟件和硬件的支持，運用信息化科學和系統(tǒng)性工程的理論，綜合分析和科學管理具有空間屬性的相關地理數(shù)據(jù)，并提供滿足管理、決策等需求的技術系統(tǒng)。

（2）全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）

利用已有的GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)進行實時定位、導航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。其基本原理：通過多顆衛(wèi)星與所需定位用戶的位置，測量衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，計算出用戶接收機的具體位置。

（3）安卓（Android）系統(tǒng)

Android系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成。Android的系統(tǒng)架構和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構。從架構圖看，Android分為四個層，從高層到低層分別是應用程序?qū)印贸绦蚩蚣軐?、系統(tǒng)運行庫層和Linux核心層［2］。

Android系統(tǒng)平臺優(yōu)勢主要包括：不受制于通訊運營商的束縛，第三方開發(fā)商不受任何限制，開放性強，豐富的硬件選擇，無縫結合的Google應用。

（4）3G運營商和資費套餐的選擇

2011年國內(nèi)3G運營商僅有三家：中國電信、中國移動、中國聯(lián)通。通過PDA項目開發(fā)團隊多次現(xiàn)場測試比較，最終選擇了中國聯(lián)通的WCDMA作為PDA的首選3G供應商。資費套餐的選擇主要考慮兩點：（1）經(jīng)濟性適合；（2）數(shù)據(jù)流量能夠滿足使用要求，如表2所示。

（5）手持終端的選擇

手持終端的選擇一是要在功能上能夠維護管理系統(tǒng)的正常運行；二是應充分考慮經(jīng)濟性和現(xiàn)場操作的有效性、便利性。經(jīng)過比較最終選擇如表3所示。

表2 3G運營商的選擇Tab.2 3G Operators'Choices

表3 手持終端的選擇Tab.3 Selection of Handheld Terminals

1.4 PDA系統(tǒng)啟用

PDA系統(tǒng)于2011年7月啟動，該系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)、3G通訊等技術，在智能手機或PAD上實現(xiàn)工作任務單實時派發(fā)、接收、上傳和銷單等功能，旨在提升供水管網(wǎng)維護的日常運營及管理工作水平。2012年2月15日，PDA系統(tǒng)上線試運行。2012年5月15日，成立了管網(wǎng)養(yǎng)護調(diào)度中心（PDA調(diào)度中心）。2013年2月進行一期驗收。通過實踐得出，PDA系統(tǒng)可以高效整合各項工作和人力資源，充分顯現(xiàn)了信息化的效率和現(xiàn)代化管理的優(yōu)勢。

2 PDA系統(tǒng)提升修漏效率

2.1 產(chǎn)銷差率

產(chǎn)銷差率，在國外被稱為“未計量水百分率”，指的是供水企業(yè)提供給城市輸水配水系統(tǒng)的自來水總量與所有用戶的用水量總量中收費部分的差值，即產(chǎn)銷差水［3］。所有的供水管網(wǎng)都存在物理漏失，即使是新敷設的管道也不例外。物理漏失主要是明漏和暗漏，明漏是指已經(jīng)泄漏到地表的漏水，或者在表閥箱中可以明顯看到的。暗漏一般較難發(fā)現(xiàn)，因此存在時間較長，漏損的水量也較多，如果暗漏點附近有下水道或其他易于排水的通道，該漏點可能會長期不被發(fā)現(xiàn)而造成大量水量的流失。因此，加快漏點修復是降低產(chǎn)銷差的有效手段。

2.2 PDA系統(tǒng)提高24 h一次解決率

某公司考核指標中有一項針對地下水管漏水（明漏）的指標：24 h一次解決率，即指接報地下水管漏水任務單后，在24 h內(nèi)修復數(shù)占總接報地下水管漏水總數(shù)之比。上級考核指標為90%，由圖1可知，2012年在PDA系統(tǒng)上線后，與2011年同期相比，24 h一次解決率有了明顯穩(wěn)步的提高，隨著PDA使用時間的累積，到2012年年底穩(wěn)步上升到98%以上，并一直保持在高位。根據(jù)計算得出，24 h一次解決率2011年平均值為91.1%，2012年為94.9%，較2011年提升了3.8%，如圖1所示。

圖1 24 h一次解決率比較Fig.1 Comparison of First Contact Resolution within 24 Hours

通過對某一個漏點孔口大小、壓力、流速、容積等數(shù)據(jù)現(xiàn)場測算，能夠確定該漏點的損失水量，但因受搶修時間、環(huán)境、成本等因素的制約，無法做到每一個漏點的現(xiàn)場測量。因此，雖然2012年比2011年24 h一次解決率提升了3.8%，對降低產(chǎn)銷差有貢獻，但到底能降多少個百分點難于測算，需要尋找一種簡單可操作的方法來解決這個問題。

3 PDA系統(tǒng)與檢漏管理的深度結合

3.1 PDA管網(wǎng)巡檢管理系統(tǒng)進行檢漏管理

某公司自2013年6月開始嘗試將檢漏工作納入到PDA管網(wǎng)巡檢管理系統(tǒng)進行管理。系統(tǒng)主要工作功能包括：供水管網(wǎng)的明漏復聽和暗漏普查工作。紙質(zhì)工作單流轉(zhuǎn)向電子化工作單流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變；由系統(tǒng)電腦終端派發(fā)檢漏任務，傳遞漏水探測圖；手持端接收任務，現(xiàn)場檢漏并實時上報；管理人員在線查看檢漏區(qū)域、檢漏情況；通過系統(tǒng)化管理來降低產(chǎn)銷差。

業(yè)務流程：PDA調(diào)度中心派發(fā)任務；聽漏公司外業(yè)人員上報漏點；聽漏公司內(nèi)業(yè)人員提交聽漏單；PDA調(diào)度中心審核聽漏單并派發(fā)辦事處；辦事處人員接收任務完成漏點修復工作；辦事處人員回填修復信息。

3.2 PDA系統(tǒng)檢漏管理的優(yōu)勢

（1）普查更為全面

通過PDA系統(tǒng)可以調(diào)閱、查看聽漏公司在管網(wǎng)檢漏普查過程中任何時間段的行走軌跡和到位率，解決了以往難以監(jiān)管、考核的難題，使得供水區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)的檢漏普查更加全面。

（2）上報周期縮短

過去明漏復聽經(jīng)常會延遲，主要原因是原辦事處經(jīng)常因晚上、雙休日或通訊不暢等因素，導致漏點需要復聽到落實往往延后一天或幾天，PDA系統(tǒng)對明漏復聽流程、要求進行了明確規(guī)定，縮短漏點修復的周期。對于暗漏檢漏工作，原只能依靠紙質(zhì)流轉(zhuǎn)，聽漏公司往往會囤積一批聽漏單后再上報管網(wǎng)所，也就是有些漏點從發(fā)現(xiàn)到上報之間可能會間隔幾個月，這就造成水量的大幅流失。對所有需要聽漏的漏點實施PDA系統(tǒng)流轉(zhuǎn)后，相關聽漏公司接到、完成檢漏任務后，必須第一時間將檢漏結果上傳系統(tǒng)，大大縮短了上報周期，提高了修漏效率。

（3）修復更及時

在實際供水管網(wǎng)維護作業(yè)中，有些明漏漏水位置和實際漏點位置相距甚遠，如果盲目開挖會造成人力資源的浪費和開挖成本的增加，道路級別高的區(qū)域越發(fā)明顯，需要安排檢漏人員進行明漏復聽定位，以提高效率降低開挖和人力成本，作業(yè)人員將現(xiàn)場漏點情況通過手持PDA終端上報PDA調(diào)度中心，PDA調(diào)度中心馬上派單給相關聽漏隊伍。同時規(guī)定辦事處對于每個檢漏任務必須在一周內(nèi)修復并在系統(tǒng)中回填修復信息，大大提高了修漏效率。這些舉措加快了漏水修復的整體進度，通過縮短漏水時間來減少水量漏失，降低企業(yè)的產(chǎn)銷差。

4 PDA系統(tǒng)降低產(chǎn)銷差效益分析

4.1 PDA系統(tǒng)對2013年～2015年暗漏數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

供水管網(wǎng)大多埋在地下，人工探漏的盲目性比較大。為了縮小搜索范圍，減少工作量，可采用計算機數(shù)據(jù)分析的辦法來提高工作效率，根據(jù)需要在各主要管道安裝流量儀，分區(qū)域管理，實時進行檢測，在小區(qū)總管道上安裝流量儀，通過夜間最小流量數(shù)據(jù)的分析確定是否加強暗漏檢測頻次或力度。同時，構建供水管網(wǎng)快速搶修體系，提高應對突發(fā)事故能力，通過快速搶修來減少水量的漏失。

為了使測漏更有目標性，建立數(shù)據(jù)庫，儲存歷史維修搶修記錄，包括管徑、材質(zhì)、位置、時間等相關數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)挖掘分析，根據(jù)分析結果決定測漏對象的主次和工作力度。

暗漏一般較難發(fā)現(xiàn)，因此存在時間較長，漏損的水量也較多，如果暗漏點附近有下水道或其他易于排水的通道，該漏點可能會因長期不被發(fā)現(xiàn)而造成大量水量的流失，而且許多爆管都始于暗漏。因此，通過PDA系統(tǒng)加強檢漏管理，盡早、盡快、盡量多的檢出暗漏，并第一時間予以修復漏點是有效降低產(chǎn)銷差的一種手段。為了驗證這一手段的有效性，利用PDA系統(tǒng)對2013年～2015年暗漏數(shù)據(jù)進行了詳細的統(tǒng)計和深入的分析。

如圖2～圖4所示，橫坐標代表365 d每一天，縱坐標淺色數(shù)據(jù)代表聽漏公司在某一天暗漏檢出數(shù)（嚴格意義上是上報管網(wǎng)所的暗漏數(shù)）。三圖對比明顯反映出2013年暗漏檢出數(shù)由于聽漏公司的囤積，造成第一季度基本沒有暗漏上報，而在第二季度的某一天集中上報近200只暗漏，嚴重影響了暗漏修復的及時性。通過PDA強大的監(jiān)管和統(tǒng)計分析功能，管網(wǎng)所及時調(diào)整措施，加強管理，2014年和2015年暗漏檢出數(shù)量呈現(xiàn)出合理、平穩(wěn)的狀態(tài)，當然在圖中也清晰地反映出每年1月、2月春節(jié)放假期間數(shù)據(jù)空白這一客觀因素。如圖2～圖4所示，橫坐標代表365 d每一天，縱坐標深色數(shù)據(jù)代表辦事處在某一天暗漏修復數(shù)量。其與暗漏檢出數(shù)有著明顯正相關的關系，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，2013年、2014年和2015年暗漏平均修復日期分別為260.4、183.8 d和162 d；平均修復間隔分別為39.3、13.5 d和9.83 d；按照某公司應用的漏損量標準，∑qi暗漏水量分別為 3 373、2 500 m3／h 和 4 006 m3／h。

圖2 2013年暗漏日檢出數(shù)及修復數(shù)Fig.2 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2013

圖3 2014年暗漏日檢出數(shù)及修復數(shù)Fig.3 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2014

圖4 2015年暗漏日檢出數(shù)及修復數(shù)Fig.4 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2015

4.2 暗漏修復水量對正冊比的影響

某公司為便于統(tǒng)計分析，設定相關水量分類，正冊水量比是指供水企業(yè)正冊水量與總供水量的比值，公式為正冊水量比＝正冊水量／總供水量。它除了代表著真實抄見的水量外，還有以下幾個優(yōu)點：簡單易算，概念清晰，對有效舉措很敏感，便于管理者日常使用，便于對數(shù)據(jù)和決策進行跟蹤預測，易于理解，便于員工之間的相互討論交流，是一個很好的產(chǎn)銷差指標的輔助概念。其中正冊水量指在抄表冊所有具有水表銷根號用戶用水量之和（圖5）。

圖5 水量分類Fig.5 Classification of Water Supply Quantity

在水廠供水總水量到真實抄見的水量整個過程中，影響供水企業(yè)產(chǎn)銷差率的主要因素包括：管網(wǎng)漏損、非法用水、堆沒、管理問題等。其中管網(wǎng)漏損是造成產(chǎn)銷差率的關鍵因素，在產(chǎn)銷差組成中始終占據(jù)著比較大的比率，因此，加強測漏管理、縮短修復周期，是降低產(chǎn)銷差率的直接、有效、明顯的方法。

自來水的漏損是自來水公司運營過程中一大難題，損耗的原因有很多，明漏是指供水管網(wǎng)設施在跑、冒、漏、滴的情況下，讓人一看就知道的漏水。暗漏則是供水管網(wǎng)設施在跑、冒、漏、滴的情況下而不易被人發(fā)現(xiàn)的，也是最不受人控制的漏損。

在漏損控制方面，我國現(xiàn)行標準中強調(diào)：管理是基礎，檢漏是關鍵，管網(wǎng)改造是長期根本措施［2］。根據(jù)經(jīng)驗，暗漏的持續(xù)時間取決于主動檢漏措施的強度。暗漏平均持續(xù)時間為檢漏周期的一半，即若檢漏周期為一年，平均暗漏持續(xù)時間為半年，若檢漏周期縮短為半年，則平均暗漏持續(xù)時間為3個月。這一經(jīng)驗規(guī)律也成為供水企業(yè)制定經(jīng)濟合理的漏損檢測計劃的重要依據(jù)。

為此，某公司制定了詳細的檢漏計劃，從2012年的一年檢漏周期到2013年半年檢漏周期，以及后來4個月周期，同時利用PDA系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)，對一些管網(wǎng)老化嚴重、管材低劣、漏水頻繁的薄弱區(qū)域不斷加大檢漏的力度。

選取2014年數(shù)據(jù)進行暗漏修復水量對正冊比影響的分析，如圖6所示。

圖6 q修漏修漏收益水量Fig.6 Revenue Water Quantity by Leakage Repaired

橫坐標代表一年365 d

其中：t0—暗漏檢出時間點，d；

t1—暗漏上報時間點，d；

t2—暗漏修復時間點，假定以半年182.5 d為計；

qi—單個暗漏小時流量，m3／h；

q修漏—修漏收益水量，指暗漏修復后不再供應該部分的水量，m3；

Q— 實際供水量，m3／a。

已知2014年全年的正冊水量和供水量：q正冊＝3.547億m3，Q ＝ 5.411億m3。計算q修漏如式（1）。

q修漏＝2 500 m3／h×182.5×24 h＝0.11億m3

正冊水量比：3.547／5.411＝65.55%。

根據(jù)2014年某公司暗漏修復水量和供水量，假設：2014年暗漏平均修復日期提前了一個月對正冊比的影響。

增加修漏收益水量：2 500×30×24 ＝0.018 億 m3。

供水量變?yōu)椋?.411－0.018＝5.393億m3。

正冊比變?yōu)椋?.547／5.393＝65.77%。

正冊比變化為：65.77%－65.55% ＝0.22%。

4.3 PDA系統(tǒng)降低產(chǎn)銷差實際效果

截至 2015年底，某公司實際服務面積為672 km2，服務區(qū)域內(nèi)直徑DN75 mm以上的管網(wǎng)長度達4 848多千米，直徑DN400 mm以上大閥門2 918只，水表120萬只以上。與2011年比較，在應用PDA系統(tǒng)以來，在管網(wǎng)長度持續(xù)增長的情況下，工作效率和服務水平有了大幅的提升，產(chǎn)銷差率則在持續(xù)下降。

通過對2013年～2015年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，按照式（1）計算，其中qi為某漏點的單位漏損率，按口徑取值，t2為平均修復日期（具體統(tǒng)計由PDA系統(tǒng)自動計算）。如圖10所示，a為一年中所有檢出暗漏點每個小時漏水量的總和∑qi，b為一年中所有檢出暗漏點平均修復日期，c為一年中所有檢出暗漏點的修復收益水量。2013年～2015年暗漏q修漏收益水量分別為 849、1 086、1 952萬m3，有效地提升了正冊水量比，降低了產(chǎn)銷差。2013年～2015年某公司的綜合產(chǎn)銷差率每年下降2%左右也驗證了上述的觀點。

雖然2014年檢出的∑暗漏水量小于2013年，但是通過PDA系統(tǒng)縮短了平均修復日期，2014年產(chǎn)生的修漏收益水量反而高于2013年，而2015年在檢出暗漏水量增加、平均修復日期繼續(xù)下降的情況下，修漏收益水量增加更為明顯。因此，盡量多地檢出暗漏、盡量快地縮短修漏周期對降低產(chǎn)銷差有著非常顯著的作用。2013年～2015年某公司的綜合產(chǎn)銷差率每年下降2%左右也驗證了上述的觀點。

圖7 2013年～2015年暗漏修復收益水量Fig.7 Revenue Water Quantity by Hidden Leakage Repaired in 2013～2015

5 結語

本論文研究了PDA系統(tǒng)在降低供水管網(wǎng)產(chǎn)銷差工作中的實際效果。

（1）通過PDA系統(tǒng)建立了信息化的現(xiàn)場維護體系，實現(xiàn)了集中管理、統(tǒng)一派單和科學調(diào)度，有效提升了工作效率，在提升修漏效率方面，2012年在PDA系統(tǒng)上線后，與2011年同期相比，24 h一次解決率2011年為91.1%，2012年為94.9%，2012年較2011年提升了3.8%。

（2）通過PDA系統(tǒng)建立了檢漏、調(diào)度、維護的統(tǒng)一管理平臺，具有高效的數(shù)據(jù)傳輸效率，在實際應用中，凸顯了檢漏普查范圍更廣、上報周期更短、派單更科學、漏點修復更及時等優(yōu)勢。

（3）PDA系統(tǒng)具有強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析功能，2013年～2015年暗漏q修漏收益水量分別為849、1 086、1 952萬m3，有效地提升了正冊水量比，降低了產(chǎn)銷差。2013年～2015年某公司的綜合產(chǎn)銷差率每年下降2%左右也驗證了上述的觀點。

（4）PDA系統(tǒng)實際是互聯(lián)網(wǎng)＋技術在供水管網(wǎng)維護管理中的應用，實踐證明收益大、效果好，在供水行業(yè)內(nèi)具有廣闊的推廣前景。

［1］中國城市供水協(xié)會.城市供水行業(yè)2010年技術進步發(fā)展規(guī)劃及2020年遠景目標［R］.2005.

［2］董洋，朱如義，楊艾兵.基于Android的裝備維護輔助支持系統(tǒng)設計［J］.儀表技術，2015（3）：44-45.

［3 ］González-Gómez Francisco，García-Rubio Miguel A，Guardiola Jorge.Why is non-revenue water so high in so many cities ［J］.International Journal of Water Resources Development，2011，27（2）：345-360.