王 康，鄭泳杰，張 真，唐燕平，宋文豪，郭曉明

(1.水利部珠江水利委員會珠江水利綜合技術(shù)中心，廣東 廣州 510611；2.水利部珠江水利委員會技術(shù)咨詢(廣州)有限公司，廣東 廣州 510611)

中國公共機(jī)構(gòu)數(shù)量眾多、人員較為集中，公共機(jī)構(gòu)具有公眾關(guān)注度較高、社會影響大的特點(diǎn)，公共機(jī)構(gòu)率先開展節(jié)水工作具有重要的示范作用。提高水資源利用率和用水效率，創(chuàng)建節(jié)水型單位，對于促進(jìn)全社會節(jié)水意識的提高，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，建設(shè)美麗中國具有十分重要的意義[1-2]。

公共機(jī)構(gòu)在用水方面也存在著一定的用水特點(diǎn)，大量行業(yè)的公共機(jī)構(gòu)仍存在用水粗放式管理的特點(diǎn)[3-4]，同時(shí)，部分公共機(jī)構(gòu)由于建設(shè)時(shí)期較早，存在用水器具老舊、用水計(jì)量設(shè)備落后的問題[5]。公共機(jī)構(gòu)的用水粗放管理容易造成公共資源的浪費(fèi)，公共機(jī)構(gòu)的管理與技術(shù)水平對于節(jié)約用水具有關(guān)鍵的作用，因此，公共機(jī)構(gòu)的節(jié)水改造對于用水管理水平、節(jié)水觀念意識以及節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用都有較高的要求。中國近年來，逐漸開始出現(xiàn)了智能傳感器[6-7]、物聯(lián)網(wǎng)[8]等技術(shù)在供水管網(wǎng)上的應(yīng)用，開展節(jié)水改造工作，取得了一定成效。在節(jié)水改造前，公共機(jī)構(gòu)用水及監(jiān)控管理普遍存在的問題主要體現(xiàn)在以下方面：①用水計(jì)量設(shè)備落后，主要通過機(jī)械式水表計(jì)量，計(jì)數(shù)不夠精準(zhǔn)，且需要人工定期抄表獲取，用水信息獲取時(shí)效性差，水費(fèi)計(jì)算方式傳統(tǒng)、耗時(shí)耗力；②用水單元計(jì)量率低，無法實(shí)現(xiàn)用水的分樓層、分功能區(qū)統(tǒng)計(jì)；③管網(wǎng)漏損率無法計(jì)算，管網(wǎng)間存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，次水表用水量之和與總表可能相差較大，管網(wǎng)漏損情況難以溯源統(tǒng)計(jì)；④用水計(jì)劃不夠科學(xué)，水量分配相對平均、人均用水量偏高，用水管理計(jì)劃制定過程數(shù)據(jù)支撐薄弱，可供參考的用水分析數(shù)據(jù)較少。

研究重點(diǎn)關(guān)注公共機(jī)構(gòu)用水監(jiān)控與管理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，研究物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、云部署等新技術(shù)在節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)中的應(yīng)用，切實(shí)解決公共機(jī)構(gòu)當(dāng)前節(jié)約用水管理面臨的問題，以生態(tài)文明建設(shè)為指導(dǎo)，積極響應(yīng)國家節(jié)水行動方案，推動建設(shè)一批“節(jié)水意識強(qiáng)、節(jié)水制度完備、節(jié)水器具普及、節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)、監(jiān)控管理嚴(yán)格”的公共機(jī)構(gòu)標(biāo)桿單位，進(jìn)而帶動全社會節(jié)水。

1 技術(shù)方法

主要包括節(jié)水改造硬件方案以及數(shù)據(jù)與平臺建設(shè)兩方面的內(nèi)容。

1.1 硬件改造

對于公共機(jī)構(gòu)節(jié)水改造的硬件方案設(shè)計(jì)，主要包括監(jiān)控、器具改造、非常規(guī)水源利用措施等內(nèi)容。公共機(jī)構(gòu)用水量主要集中在衛(wèi)生間、食堂以及綠化等幾個(gè)方面，因此用水器具情況、再生水利用效率等對于公共機(jī)構(gòu)的節(jié)水效果具有關(guān)鍵影響。節(jié)水器具的安裝普及、雨水中水的回收利用以及綠化灌溉設(shè)備的改造均需要用水設(shè)備的硬件改造，并需要根據(jù)公共機(jī)構(gòu)用水特點(diǎn)、用水規(guī)模、主要用水用戶等具體情況針對性地制定全面合理的硬件改造方案。各部分改造內(nèi)容如下。

1.1.1用水監(jiān)控模塊

目前許多公共機(jī)構(gòu)仍大量使用傳統(tǒng)的機(jī)械式水表，計(jì)量手段較為落后，為了提高用水計(jì)量的精確性和高效性，在用水計(jì)量上采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，硬件上選用NB-Iot智能水表對原有機(jī)械式水表進(jìn)行替換改造[9]，對傳統(tǒng)的用水計(jì)量方式進(jìn)行多項(xiàng)改進(jìn)，具有在線監(jiān)測、讀表自動化、計(jì)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)用水管理的智能化與信息化。

在此基礎(chǔ)上對供水管網(wǎng)的計(jì)量上進(jìn)行分級設(shè)計(jì)，首先根據(jù)供水的不同用途，進(jìn)行生活區(qū)、辦公區(qū)、綠化區(qū)等功能區(qū)的劃分，對不同功能區(qū)的用水量進(jìn)行分別計(jì)量，同時(shí)對辦公區(qū)等用水單元較多的分區(qū)自上而下逐級劃分，各用水單元進(jìn)行分別計(jì)量，監(jiān)控各功能區(qū)與各單元的用水量與用水特征。

1.1.2節(jié)水設(shè)施器具

2015年國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布的GB/T 31436—2015《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》為公共區(qū)域的節(jié)水器具改造提供了完善的指導(dǎo)。根據(jù)以往的研究，節(jié)水器具的節(jié)水效果明顯，且經(jīng)濟(jì)效益較高，如紅外節(jié)水控制器、腳踏沖洗閥等公共建筑常用的衛(wèi)生用水器具，節(jié)水能力20%～50%，投資回收期為3～5 a[10-11]。

通過調(diào)查公共區(qū)域原有用水器具的情況，合理評估改造成本與節(jié)水效果，遵循實(shí)用性原則，選取合適的節(jié)水器具，對各個(gè)用水功能區(qū)分別提出改造方案，包括衛(wèi)生間、食堂的用水器具、綠化地等區(qū)域的部分用水器具按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行器具改造。

1.1.3非常規(guī)水源利用系統(tǒng)

對于非常規(guī)水源利用措施的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及辦公區(qū)自身?xiàng)l件開展。充分發(fā)揮雨水收集設(shè)施作用，收集利用雨水，同時(shí)結(jié)合公共機(jī)構(gòu)食堂等生活區(qū)的灰水、空調(diào)冷凝水、直飲水灰水特點(diǎn)，建設(shè)灰水利用裝置，考慮經(jīng)濟(jì)適用的原則，其主要用于水質(zhì)要求不高的綠化澆灑等。

1.2 數(shù)據(jù)與平臺建設(shè)

對于數(shù)據(jù)與平臺建設(shè)方面，主要分為供水漏損識別、數(shù)據(jù)分析與部署、用水管理平臺建設(shè)、新媒體應(yīng)用等。

1.2.1水量平衡與漏損識別

a)用水分級計(jì)量。用水分級計(jì)量網(wǎng)絡(luò)主要基于水量平衡原理與連續(xù)性方程，用于識別供水管網(wǎng)中的漏損現(xiàn)象。根據(jù)供水管網(wǎng)水量平衡原理，供水管網(wǎng)在正常情況下供水不存在泄漏時(shí)，管道入口與出口流量最大差值ΔQ有：

ε=|ΔQmax(t)|

(1)

式中ε——可能存在的儀器最大測量誤差等因素。

在供水管網(wǎng)中，理論上總水表與各分水表的水量總和相等，即：

(2)

式中Q——總表流量；qj——第j個(gè)分表流量；n——分水表總數(shù)。

實(shí)際出現(xiàn)漏損情況下，漏損量即為總水表與各分水表水量總和的差值，即：

(3)

式中q——漏損水量。

b)DMA漏損計(jì)算法。根據(jù)公共機(jī)構(gòu)的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)劃分獨(dú)立計(jì)量區(qū)域(即DMA，District Metering Area)，進(jìn)行供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量管理，對管網(wǎng)按照一定的原則劃分成多個(gè)獨(dú)立的計(jì)量區(qū)域，從而對每個(gè)分區(qū)分別進(jìn)行流量和壓力的監(jiān)測[12-15]。泄漏評估主要在DMA分區(qū)上進(jìn)行，計(jì)算得到漏失水量。DMA的漏損率可以按照下面的公式計(jì)算：

(4)

式中P——漏損率，%；VIN——1個(gè)時(shí)段內(nèi)DMA分區(qū)的總進(jìn)水量；VREC——1個(gè)時(shí)段內(nèi)DMA分區(qū)被計(jì)費(fèi)或記錄的水量。

c)夜間最小流量法。通過統(tǒng)計(jì)方法測定夜間合理流量，將夜間測得的最小流量與日平均小時(shí)流量比較，如果夜間最小流量與夜間平均合理流量區(qū)間差距較大，則判定為夜間人為漏損，從而計(jì)算得出漏損率。通過監(jiān)控區(qū)域內(nèi)日內(nèi)流量變化，統(tǒng)計(jì)夜間最小流量與日平均流量之間的關(guān)系，判斷每日的夜間流量是否處于合理區(qū)間，分析夜間人為原因造成用水漏損的概率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。夜間最小流量法具體計(jì)算方法如下：

(5)

式中Qmin——日小時(shí)流量的最小值；Q′——日小時(shí)流量序列的平均值；X——夜間最小流量與平均流量的比值，將當(dāng)日計(jì)算的X值與歷史計(jì)算值進(jìn)行比對，X值超過經(jīng)驗(yàn)判斷的歷史合理區(qū)間，則判定為可能發(fā)生夜間人為漏損。

1.2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

收集節(jié)約用水標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)分布圖、改造前歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，設(shè)備詳細(xì)信息數(shù)據(jù)，整合自來水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)、歷史計(jì)量數(shù)據(jù)和日志等數(shù)據(jù)，建設(shè)成數(shù)據(jù)庫。主要包括：①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，主要是靜態(tài)的供水相關(guān)的基礎(chǔ)信息；②實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，主要用于存放各智能水表的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及通過匯集各類用水歷史數(shù)據(jù)和其他用水?dāng)?shù)據(jù)等；③空間庫，主要是描述管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。

通過數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，開展數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析和挖掘，完成長序列的用水量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，分析公共機(jī)構(gòu)用水量的變化特征和用水規(guī)律。實(shí)現(xiàn)用水?dāng)?shù)據(jù)精確計(jì)算，并通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，深入數(shù)據(jù)挖掘指導(dǎo)節(jié)水業(yè)務(wù)，輔助精細(xì)化用水管理。

1.2.3平臺及應(yīng)用設(shè)計(jì)

平臺應(yīng)用及設(shè)計(jì)采用的技術(shù)主要包括Web三維可視化技術(shù)、云部署、移動應(yīng)用等?；赥Waver3D引擎對建筑物輸水管網(wǎng)、重點(diǎn)建筑、園區(qū)建立三維可視化模型；基于云端和本地部署，兩端部署數(shù)據(jù)和應(yīng)用互為補(bǔ)充和備份；通過微信小程序、二維碼掃描等功能作為節(jié)水管理與宣傳教育的新媒體工具。

2 技術(shù)應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)

以珠江委節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)工作作為實(shí)踐案例，取得了良好效果，經(jīng)過9個(gè)月的建設(shè)改造，順利通過水利部節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)的驗(yàn)收工作，并獲得廣東省三部委聯(lián)合遴選的“水效領(lǐng)跑者”稱號，建設(shè)成果顯著，為廣大公共機(jī)構(gòu)的節(jié)水改造工作提供成功示范。以珠江委節(jié)水的機(jī)關(guān)建設(shè)為例，從用水終端改造、用水計(jì)量網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、用水?dāng)?shù)據(jù)分析、用水管理平臺建設(shè)等介紹公共機(jī)構(gòu)的節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用與改造工作。

2.1 用水終端改造

硬件改造包括用水器具改造，監(jiān)測設(shè)備改造以及再生水利用設(shè)施改造等。硬件改造采用“先試后行”模型。以機(jī)關(guān)單位用水特點(diǎn)謀劃硬件改造工作，對節(jié)水改造的硬件采用先選擇試點(diǎn)，再逐步安裝替換的模式，首先統(tǒng)計(jì)用水器具類型及數(shù)量，按照器具類型在市場采購不同品牌的器具，選擇具有代表性的位置進(jìn)行試裝試用，通過試裝試用對比各品牌器具使用效果，最終確定批量購買器具的規(guī)格、型號參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)選用優(yōu)質(zhì)器具的目的，避免了大規(guī)模采購安裝后再發(fā)現(xiàn)問題時(shí)對人、財(cái)、物力的浪費(fèi)。

2.2 計(jì)量網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

珠江委用水遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要包括如下幾個(gè)功能：布設(shè)用水計(jì)量設(shè)備及傳感器等硬件監(jiān)控辦公區(qū)域內(nèi)各分區(qū)的用水量及水壓等用水指標(biāo)；收集各類供水計(jì)量設(shè)備獲取的參數(shù)并對用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析；在用水管理平臺上展示用水信息并提供監(jiān)控管理輔助，執(zhí)行管理人員的查詢分析命令等。計(jì)量網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是用水監(jiān)控模塊的硬件基礎(chǔ)，基于NB-Iot智能遠(yuǎn)程水表實(shí)現(xiàn)用水監(jiān)控的自動化和高效化。

通過智能水表硬件改造后，NB-Iot智能用水?dāng)?shù)據(jù)采集硬件網(wǎng)絡(luò)包括四級計(jì)量用水?dāng)?shù)據(jù)：第一級包括1個(gè)智能水表，為珠江委辦公區(qū)域總表，記錄總計(jì)用水情況；第二級包括8個(gè)智能水表，為珠江委辦公區(qū)內(nèi)主樓、南樓、水保樓3棟建筑以及綠化等其他設(shè)施的總表；第三級共34個(gè)智能水表，為建筑物各個(gè)樓層或各功能區(qū)的水表；第四級共4個(gè)，為各樓層下衛(wèi)生間、沐浴間等不同功能區(qū)的分水表。合計(jì)47個(gè)智能水表，見圖1。

2.3 漏損識別

珠江委辦公區(qū)域管理系統(tǒng)的漏損計(jì)算主要包括兩部分：①輸水管網(wǎng)的系統(tǒng)漏損，包括供水管網(wǎng)輸水過程中出現(xiàn)的管網(wǎng)破損、節(jié)點(diǎn)匯接不嚴(yán)密等環(huán)節(jié)造成的漏損；②用戶用水習(xí)慣造成的漏損，如夜間忘關(guān)水龍頭等。具體計(jì)算方法如下。

a)分級計(jì)量。根據(jù)珠江委大院辦公區(qū)域的供水管網(wǎng)特點(diǎn)，分樓、分層、分功能區(qū)布設(shè)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域用于計(jì)量用水?dāng)?shù)據(jù)。用水計(jì)量網(wǎng)絡(luò)自上而下存在四級智能水表，用于計(jì)量各級、各分區(qū)的用水情況，通過下一個(gè)級別的水表總和與上一級水表的差值定位管網(wǎng)系統(tǒng)漏損所在的層級。分析總水表與各分支水表之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系計(jì)算漏損。

b)夜間人為漏損。根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)測用水量監(jiān)測數(shù)據(jù)，珠江委辦公區(qū)域日內(nèi)用水量變化呈現(xiàn)明顯的峰谷變化特征，用水高峰期主要出現(xiàn)在工作時(shí)間，夜間辦公區(qū)域用水人數(shù)較少，用水量主要為沖廁、洗手等，夜間為用水低谷時(shí)間段，通過安裝在辦公區(qū)域各樓層的智能水表，基于夜間最小流量法計(jì)算夜間最小流量與日平均流量的比值，若當(dāng)日的計(jì)算值偏離歷史計(jì)算值的合理區(qū)間，則表示當(dāng)日夜間最小用水量對比正常情況相差較大，則判定為可能發(fā)生夜間人為漏損，出現(xiàn)用水器具未關(guān)閉等行為。利用該方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)夜間用水異常，在系統(tǒng)中提示用水異常告警，并定位用水量異常的水表區(qū)域，以采取相應(yīng)的檢查確認(rèn)措施。

2.4 非常規(guī)水源利用

對于非常規(guī)水源的利用需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及辦公區(qū)自身?xiàng)l件開展，主要分為灰水回收利用與雨水集蓄利用兩方面。珠江委大院地處廣州，雨水豐富，雨水利用是南方地區(qū)非常規(guī)水源利用的重要手段，同時(shí)存在直飲水廢水、食堂場所灰水等非常規(guī)水源，且相比雨水具備較好的穩(wěn)定性，合理利用灰水對公共機(jī)構(gòu)非常規(guī)水源的利用具有重要意義。結(jié)合南方氣候特點(diǎn)及珠江委辦公區(qū)自身?xiàng)l件開展再生水利用設(shè)計(jì)，一方面充分發(fā)揮雨水收集設(shè)施作用，收集利用雨水，同時(shí)結(jié)合食堂灰水、空調(diào)冷凝水、直飲水灰水特點(diǎn)，建設(shè)灰水利用裝置，考慮經(jīng)濟(jì)適用的原則，非常規(guī)水源的用途主要考慮水質(zhì)要求不高的綠化澆灑等。

針對食堂所在建筑設(shè)置灰水利用桶，主要用于綠化澆灑，與雨水集蓄桶聯(lián)動，共同澆灑南樓周邊綠化區(qū)域。根據(jù)建筑情況開展雨水集蓄裝置建設(shè)，在主要建筑的兩側(cè)雨水管處分別安裝大容積雨水桶或考慮地埋式集水池方案，收集屋面雨水及中央空調(diào)冷凝水，設(shè)置的雨水集蓄桶及加壓裝置，與噴灌管網(wǎng)連接，用于綠化噴灌。

2.5 用水分析

公共機(jī)構(gòu)的用水管理涉及多類用水相關(guān)數(shù)據(jù)，本研究在匯聚基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展數(shù)據(jù)的分析，一是用水?dāng)?shù)據(jù)的分析，通過人臉門禁數(shù)據(jù)、各單位人數(shù)等精確分析辦公區(qū)用水人數(shù)數(shù)據(jù)；通過智能水表數(shù)據(jù)精確計(jì)量用水總量數(shù)據(jù)。二是對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如歷史用水?dāng)?shù)據(jù)分析、用水漏損分析。三是挖掘數(shù)據(jù)信息指導(dǎo)節(jié)水工作，主要包括通過歷史數(shù)據(jù)分析月用水量變化規(guī)律，精細(xì)制定用水計(jì)劃；結(jié)合水利部和地方下達(dá)的用水定額要求，及歷史用水情況，細(xì)化不同用水定額，具體包括功能區(qū)用水定額，單位用水定額等。

根據(jù)供水、輸水、用水各環(huán)節(jié)的特點(diǎn)及監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，為制定用水計(jì)劃提供輔助。在建成高精度的用水監(jiān)測與計(jì)量網(wǎng)絡(luò)的硬件基礎(chǔ)上，持續(xù)監(jiān)測和采集實(shí)時(shí)的用水?dāng)?shù)據(jù)，形成各樓層、各分區(qū)的歷史用水時(shí)間序列。根據(jù)歷史用水時(shí)間序列分析用水兩變化規(guī)律，估算下一周期的用水量，輔助用水計(jì)劃的制定。

2.6 用水管理平臺

平臺主要架構(gòu)分為8層(圖2)，包括用戶層、應(yīng)用層、應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)資源層、運(yùn)行環(huán)境層、采集層、安全保障體系以及運(yùn)維保障體系。平臺基于云端和本地部署，兩端部署數(shù)據(jù)和應(yīng)用互為補(bǔ)充和備份，且各有側(cè)重，可以保障數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全。

圖2 平臺架構(gòu)

珠江委智慧用水管理平臺包括應(yīng)用門戶、監(jiān)測預(yù)警、查詢展示、統(tǒng)計(jì)分析、水費(fèi)結(jié)算和系統(tǒng)管理等功能模塊，各模塊具體功能見表1，實(shí)現(xiàn)了用水管理監(jiān)測的便捷查詢、高效管理、輔助決策、直觀展示功能(圖3)。

表1 用水管理系統(tǒng)主要功能介紹

圖3 用水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析界面示意

2.7 建筑管網(wǎng)三維模型

用水區(qū)域的三維建模范圍包括珠江委辦公區(qū)內(nèi)主樓、南樓、水保樓等主要建筑物的設(shè)計(jì)建設(shè)資料等(圖4)。通過構(gòu)建珠江委大院內(nèi)3棟大樓的三維模型，實(shí)現(xiàn)對珠江委三棟大樓的三維實(shí)景展示，基于三維模型對用水情況的實(shí)時(shí)實(shí)景監(jiān)控，以及對用水管網(wǎng)和計(jì)量設(shè)施設(shè)備進(jìn)行在線運(yùn)行維護(hù)和管理，且能對跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象及時(shí)地預(yù)警和定位，便于快速發(fā)現(xiàn)和查找解決問題，促進(jìn)節(jié)約用水。

圖4 建筑物三維模型總覽

三維模型除了用于直觀展示建筑內(nèi)的供水管網(wǎng)以外，在用水管理系統(tǒng)中同時(shí)用于定位及展示珠江委辦公區(qū)域各樓層分布，以及相應(yīng)用水監(jiān)控設(shè)施布設(shè)情況，如智能水表、節(jié)水用水設(shè)施的布設(shè)與位置分布、供水及排水管網(wǎng)布設(shè)情況及拓?fù)潢P(guān)系等，基于三維管網(wǎng)模型提供實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警、用水異常定位等功能(圖5)。

圖5 建筑內(nèi)部供水管網(wǎng)三維模型細(xì)節(jié)

2.8 節(jié)水觀念宣傳

應(yīng)用手機(jī)端小程序?qū)?jié)水設(shè)備標(biāo)識的二維碼進(jìn)行識別，通過對智能水表、管網(wǎng)以及其他用水器具張貼二維碼，實(shí)現(xiàn)對節(jié)水設(shè)施設(shè)備的智慧管理。提供便捷易用的設(shè)備故障申報(bào)渠道，積極引導(dǎo)大眾參與節(jié)約用水各個(gè)環(huán)節(jié)，提高管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)效率。

開發(fā)移動端小程序，促進(jìn)公眾參與對用水設(shè)施設(shè)備的維護(hù)，在用水過程中發(fā)現(xiàn)節(jié)水設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可隨時(shí)隨地使用手機(jī)掃描二維碼上報(bào)問題，節(jié)水管理人員第一時(shí)間安排工人現(xiàn)場檢修。

2.9 節(jié)水改造效果分析

2.9.1改造前用水情況

節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)前，珠江委辦公區(qū)水表采用人工讀表，全年總用水量需要尋找計(jì)量周期最接近的抄表日期的讀數(shù)進(jìn)行折算，2016—2018年全年用水量分別為22 420、22 530、22 062 m3。人均用水量根據(jù)《水利行業(yè)節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)工作指南》計(jì)算，2018年人均日用水量約79 L/(人·d)。原有二級水表抄表數(shù)之和與總表抄表數(shù)相差較大，為4 547萬m3，用水計(jì)量率僅為79.4%，用水計(jì)量率較低。

2.9.2改造后節(jié)水效果

珠江委節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)改造工作于2019年9月份結(jié)束，試運(yùn)行期為10、11月。按照《水利行業(yè)節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)工作指南》指導(dǎo)意見的計(jì)算方法，試運(yùn)行期間用水量折算全年用水量方法為：

(6)

根據(jù)上述方法，折算2019年度全年用水量即為19 839 m3，相比2018年度下降10.1%。計(jì)算人均用水量下降至63 L/(人·d)，下降了16.5%。用水計(jì)量率由79.4%升高至100%，根據(jù)水平衡測試成果，管網(wǎng)漏損率僅為0.8%。節(jié)水效果顯著，見表2。

表2 珠江委辦公區(qū)節(jié)水機(jī)關(guān)建設(shè)方案實(shí)施前后效果對比

3 結(jié)語

結(jié)合公共機(jī)構(gòu)供水特點(diǎn)和用水模式設(shè)計(jì)了節(jié)水改造與用水智能監(jiān)測分析方案，通過項(xiàng)目示范應(yīng)用和技術(shù)推廣以珠江委及其核心下屬機(jī)構(gòu)為載體建立示范典型，有效引導(dǎo)公共機(jī)構(gòu)節(jié)水發(fā)展方向，主要研究成果如下。

a)根據(jù)公共機(jī)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn)和供水需求，充分結(jié)合當(dāng)前硬件和網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)，定制智能水表、壓力監(jiān)測設(shè)備、流量監(jiān)測設(shè)備等智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，利用4G和Internet通訊技術(shù)形成對用水量、壓力和流量數(shù)據(jù)一體化監(jiān)測硬件體系，能明顯提高公共機(jī)構(gòu)用水的計(jì)量精度，有效提高用水管理的效率。

b)建成精細(xì)化用水分級計(jì)量硬件體系，實(shí)現(xiàn)分區(qū)域、分樓層、分功能區(qū)自動獲取用水?dāng)?shù)據(jù)。完善的智能節(jié)水監(jiān)測硬件體系有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)用水異常，分析漏損現(xiàn)象，根據(jù)各功能區(qū)用戶用水?dāng)?shù)據(jù)制定合適的節(jié)水措施，為公共機(jī)構(gòu)節(jié)水工作挖潛增效。

c)部署云端和本地節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)庫，主要存儲和處理問題上報(bào)數(shù)據(jù)，且同步至本地，本地主要存儲計(jì)劃用水?dāng)?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和水費(fèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，兩端部署數(shù)據(jù)和應(yīng)用互為補(bǔ)充和備份，且各有側(cè)重，保障數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全。

d)充分考慮節(jié)水指標(biāo)和用水定額，設(shè)計(jì)了精確供水監(jiān)測技術(shù)方案，輸水漏損監(jiān)測分析技術(shù)方案、用水分析及決策輔助方案，根據(jù)封閉管道供水-輸水-用水流量平衡原理，分析各分流節(jié)點(diǎn)流量變化和異常檢測，同時(shí)，采集實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對總用水量及各區(qū)、各時(shí)段用水量歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建，科學(xué)分析用水規(guī)律，實(shí)現(xiàn)需水用水分析。

e)采用NB-Iot物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可視化三維建模等模塊，開發(fā)針對公共機(jī)構(gòu)的軟硬件一體化智慧節(jié)水管理平臺。同時(shí)集成了物聯(lián)網(wǎng)和三維建模等技術(shù)增強(qiáng)了軟件平臺的交互能力、集成能力和服務(wù)能力。積極拓寬新媒體手段應(yīng)用于用水節(jié)水管理工作，鼓勵(lì)公眾參與節(jié)水工作，推動社會節(jié)水觀念的覺醒。