上海水平衡测试工作中智慧用水管理系统应用

孙梦琪，冯高远

（上海市供水管理事务中心，200092，上海）

上海市位于长江下游，水资源总量较为丰富，但实际可利用的淡水资源十分有限，是一个“水质型缺水”城市。 水资源短缺成为制约上海市经济社会发展的一大问题， 如何推动节水工作、提高用水效率，成为上海市全社会的共同责任。 党的十九大提出 “推进资源全面节约和循环利用，实施国家节水行动”，作为国家节水行动的基础，水平衡测试在加强用水管理、制订用水定额、促进用水计量和减少用水浪费等方面发挥着重要作用。

一、上海市水平衡测试工作开展情况

水平衡测试是加强单位用水科学管理、 合理用水的有效办法和措施。 通过水平衡测试，用水单位能够全面了解内部管网状况、各单元的用水情况。 同时，依据水量平衡关系，可分析出单位内部用水的合理性，找出不合理的用水单元，并采取相应整改措施，挖掘单位节水潜力，达到加强用水管理、提高合理用水的目的。

随着上海城市化进程加快，水平衡测试工作已在各区（县）普及，形成了市区联动、行业覆盖的新局面。 截至2020 年年底， 上海市水平衡测试管理工作完成备案2 222 项， 累计日节水量31.08 万m3。 上海市用水主管部门会在每年年初的节约用水工作安排中，把开展用水户水平衡测试作为一项长效管理工作， 提出具体要求。 凡列入计划的用水户都需按时完成水平衡测试工作，送交上海市节约用水促进中心审核，并报上海市水务局备案；无特殊情况，未按期完成水平衡测试的用水单位，将按照《上海市水资源管理若干规定》 等相关要求，采取相应的行政措施。

上海市积极推动各用水单位开展水平衡测试工作， 并对水平衡测试服务机构进行规范管理。 尽管用水单位按规定进行了水平衡测试工作，但由于水平衡测试服务机构的服务能力存在差异，水平衡测试过程中尚存在经验不足和实际操作误区，导致测试报告质量参差不齐。 此外，现行的水平衡测试方式比较单一，且专业测试机构力量有限， 应对日益庞大的水平衡测试工作面临极大挑战性。

因此，如何加强水平衡测试服务机构的服务能力建设，提升水平衡测试服务质量和服务水平，是未来上海市水平衡测试工作的重点方向。

二、“智慧用水管理”参与水平衡测试

1.智慧用水管理系统

智慧用水管理系统是融合了物联网、大数据、云平台等新一代前沿技术，其基于B/S 架构的设计，主要以Java 语言为基础， 使用了主流的B/S开发常用框架 struts2、spring3、hibernate4 来搭建平台， 同时系统利用IDEA， 为开发平台并通过MySQL 来进行数据存储，完成了智慧用水管理的完整系统。 系统设计采用分层技术架构，共分为四层：视图层展示界面输出、控制层负责请求控制、业务层负责业务逻辑处理以及持久层处理数据存储。 系统主要功能包括：在线水平衡、数据采集、数据分析、报表管理、异常用水提醒、用水指标管理等，可协助水平衡测试工程师高效、高质量完成水平衡测试工作，提升用水户用水的精细化管理水平。

2.智慧用水管理系统在水平衡测试工作中的应用

（1）应用阶段

智慧用水管理系统在水平衡测试工作中的应用，即在节水改造的过程中，将传统的普通机械水表改造成具有数据远传功能的智能水表，并结合数据采集传输器，将采集到的用水数据传输至服务器， 最终在智慧用水管理系统平台上进行数据展示， 实现用水数据的在线测试及分析管理。 水平衡测试工程师可根据系统获取的数据直接筛选所需进行测试的时间段，并将数据导出， 得出数据对标定额的分析结果，直接编制水平衡测试报告，比传统的水平衡测试工作流程减少了“抄表测算”和“对标定额”两个环节，提高了工作质量与工作效率。

（2）应用优势

①方便测试数据的获取。 传统的水平衡测试，数据获取需要水平衡测试工程师到被测试单位现场记录各个用水点位的水表数据，不仅费时费力，而且在抄录地处恶劣环境的水表时还存在一定的安全隐患。 应用智慧用水管理系统后，水平衡测试工程师仅需在办公桌前打开系统，筛选所需导出的测试周期，即可快速获取各级水表的用水数据。 对于占地面积大、水表数量多、安装环境恶劣的用水单位，使用效果尤为显著。

②避免因抄表时间差造成的数据误差。 传统的水平衡测试，由于水表安装位置不同，水平衡测试工程师需要逐一抄录安装在不同地点的水表数据，存在一定的时间差。 如果中间某区域突然用水量升高，则会影响整体的抄表结果。 尽管目前现场抄录数据多采用相对固定的采集时间及采集路线，但仍然避免不了因不同时间抄表造成的数据偏差。 应用智慧用水管理系统后，水平衡测试工程师可根据智能水表采集的频率，在同一时间内上传各个用水点位的数据，避免因抄表时间差造成的数据误差。

③自动生成数据分析结果。 传统的水平衡测试，水平衡测试工程师需将被测试单位的主要用水指标对照用水定额标准逐一进行计算、对比分析，耗时较长，且存在因人工计算失误造成的数据错误。 应用智慧用水管理系统后，水平衡测试工程师仅需在平台上输入测试时间段的基本数据，即可自动生成数据分析结果，判断是否存在超出定额指标的情况。

④使水平衡测试由定期工作转变为常态化工作。 按照《上海市水平衡测试管理规定》，日取水量15 万m3及以上的取水单位和月均用水量达到5 000 m3以上的用水单位， 应当每5 年开展一次水平衡测试工作。 传统的水平衡测试，被测试单位通常会按照该项规定，每5 年委托第三方机构开展一次水平衡测试工作。 而测试结束后5 年内，如果出现用水不合理或地下管网漏损等用水异常情况，企业自身难以查出问题所在。 应用智慧用水管理系统后，被测试单位可随时登录系统查看单位计量率情况，同时系统拥有报警提示功能，一旦存在用水超标、 管网漏损等异常用水现象，系统将通过短信、邮箱等方式向相关管理人员发送报警消息，提示对相应区域进行检查，提高对异常用水的反应速度，将原先的被动水平衡测试转变为主动水平衡测试，实现单位用水的精细化管理。

三、应用实例

2021 年4 月，上海市浦东新区金桥某办公园区利用智慧用水管理系统开展了水平衡测试工作，顺利通过验收备案，并于5 月份获得了上海市节水型企业荣誉称号。

该园区在开展项目前由于占地面积较大，管网错综复杂，导致用水管理较为滞后，水平衡测试工作也较难开展。 此后，该园区委托第三方节水服务企业， 在 2019—2020 年投入100 余万元陆续开展园区智慧用水管理系统项目建设。 项目内容包括将园区一、二、三级100 多块普通机械水表全部更换为智能水表，新安装的智能水表接入数据采集传输器，并建设一套园区智慧用水管理系统，实现在线水平衡、 用水数据采集与分析、异常用水监控和预警等功能，帮助园区提升用水的精细化管理水平。

通过系统的用水异常提醒功能，发现21 号办公楼出现用水异常，短时间内高出平常用水量80 多m3，相关工作人员赶赴现场后发现为该楼管路漏损。 此外，在未建设系统前，园区部分区域计量率一直存在一定的偏差， 管理人员判断可能是某段管路存在漏水，但无法找到根源所在，后来利用系统的数据分析与现场管网筛查，查找到了问题并及时进行整改。

应用系统的基础用水数据分析，园区用水分配与管理更合理， 减少了不必要的消耗。 该系统替代人工抄表及制作报表， 按照该园区物业管理人员平均每人每月工资1 万元、需2 人进行用水管理进行计算，每年可节省人工费24 万元。 项目实施前， 园区年用水量为16.05 万m3；实施后，通过系统发现多个漏点，每月约可节约1 000 m3的水量，按照水费 5 元/ m3（含排污费）计算，每年可节约水费支出6 万元，合计每年可节省30 万元的人工及水费支出，预计4年左右可回收投资成本。

四、系统应用推广中存在的问题

1.项目投入成本偏高

传统的水平衡测试仅需安装普通的机械式水表后即可开展工作，而应用智慧用水管理系统则需要安装智能水表， 并建设一套管理系统，建设成本较高。 该系统为管理工具，前期在未使用时难以预估其成效，导致系统较难推广。

2.用水单位认识不足

智慧用水管理系统属于前沿的先进节水技术，尚未普及。 部分用水单位因对该项技术认识不够，常常会按传统的用水管理观念，即开展用水设施设备改造、人工巡检维护的方式来进行用水管理及开展水平衡测试工作，导致智慧用水管理系统在部分用水单位较难普及。

3.尚未形成行业规范

目前在上海市开展智慧用水管理系统推广工作的第三方节水服务机构相对较少， 服务能力参差不齐。同时行业尚未形成规范的技术标准，各服务机构建设的系统形式各异，用水单位在开展水平衡测试工作时难以选择合适的服务机构。

五、相关建议

1.加强政策支持

尽管目前上海市在2021 年节水型载体创建评价指标及考核办法评分标准中，将智慧用水管理系统建设当作节水特色指标的加分项，鼓励节水型载体创建单位积极开展智慧用水管理系统工作，且该项工作成为评选节水型示范单位的重要指标之一，但在 《上海市水平衡测试管理规定》及水平衡测试备案评分办法中尚未有关于智慧用水管理系统的相关要求。 建议在水平衡测试相关政策、规定中加入智慧用水管理系统建设相关内容，鼓励用水单位建设智慧用水管理系统。

2.加强技术创新

项目投入成本较高是目前制约智慧用水管理系统推广的主要原因之一。 建议节水服务机构加强对基础硬件技术的研究工作，可联合高校院所对关键技术进行攻关，提升设备的稳定性，降低硬件投入成本。

3.加强宣传力度

通过“世界水日”“中国水周”“全国节约用水宣传周”等节水主题宣传活动，结合新闻媒体、微信公众平台等宣传载体， 广泛宣传采用智慧用水管理系统在水平衡测试工作中的重要意义和工作成效。 同时，定期组织开展相关活动，联合管理部门、高校院所、节水服务机构以及典型应用单位开展经验交流与技术分享，提高全社会对该技术的认知度和认同感。

4.加强培育相关节水服务机构

要制定行业技术规范，设定行业准入门槛，鼓励具有成熟智慧用水管理系统技术和水平衡测试服务能力的服务机构，与社会资本组建具有较强竞争力的节水服务企业。 加强节水服务模式创新，引入合同节水管理模式开展节水项目，不断提高企业综合实力和市场竞争力。 同时行业主管部门要培育发展具有竞争力的龙头企业， 形成龙头企业+大量专业化技术服务企业的良性发展格局。

5.探索在线水平衡测试

建议上海市深入探索信息化技术与水平衡测试的结合应用，开发一套能够满足上海市各测试机构服务需求的在线水平衡测试平台，规范各测试机构编制水平衡测试报告，简化报告编制流程。 同时各测试机构可在该系统上随时上传水平衡测试工作情况，使用水主管部门实时掌握各测试机构的工作进展，提升上海市水平衡测试的管理水平。

六、结 语

目前，上海市已有上百家用水单位陆续开展了智慧用水管理系统的项目建设，其中通过智慧用水管理系统开展水平衡测试的单位已有数十家。 尽管目前在推广该项技术的过程中存在众多阻碍，但将大数据、物联网及人工智能等新一代先进信息技术运用到用水管理工作当中，已成为必然趋势。 未来，随着智慧用水管理系统在各个用水单位的不断推广， 水平衡测试工作将会与智慧用水管理系统技术紧密结合，水平衡测试工作的服务质量与效率也将会大幅度提升，从而进一步提升上海市的节水管理水平，促进上海市节水型社会建设。