如何在不大量更新现有管网基础设施的情况下,既能减少管网的漏损率,又能提高水资源的运行效率并降低成本?从这方面来说智能水网可发挥“点石成金”的关键作用。 所谓智能水网,其实和智能电网类似,即通过智能化的手段实现水厂及管网的自动化控制、监控调度、泄漏检测、水质监测等功能,使水在生产及传输过程中有效地提高生产效率、降低能源消耗、减少水的漏失、减少水资源污染。
智能水网要解决的就是对水资源的无序利用和浪费。这种问题在当今很多国家都普遍存在。比如,在不少城市,市政供水系统老旧,设备超期服役现象严重,不少管段由于城市发展、道路拓宽,就位于机动车道下,从而造成管网漏损率偏高,造成大量的水资源浪费。
与此同时,市政供水系统所用的仪表,比如水表等,大多还是第一代的模拟仪表,需要人工抄读,既耗人力又容易出错,对于水供给的情况和水质情况都无法做到及时详细的了解,从而造成许多不必要的损失与浪费。
资料显示,中国城市公共供水系统管网漏损率约为20%,尚未达到国家控制标准。曾有相关报道显示,中国城市供水漏损量高达每年60亿立方米,美国的数据则大约为0.2亿立方米。
对于预算紧张的自来水公司而言,它们十分关心如何维护现有的供配水基础设施,但目前存在的诸多问题,往往使自来水公司陷入“更换或维修”的两难之中。
智能水网的硬件总体框架从基层到终端可以分为五层:物理设备层,传感和控制层,信息收集和交互层或网络层,数据管理、融合和分析层,以及终端的数据展示层。
其中,信息收集和交互层或者网络层包括无线终端、光纤、总线等,它们将从传感和控制层中收集到的关于供配水管网运行状态的大量实时信息,发送到智能水网数据中心,也就是智能水网的最核心部分,被称为数据管理和决策层。
数据管理和决策层相当于智能水网系统的“大脑”,它可能位于自来水公司的数据中心,也可能位于“云服务器”上。它将提供最佳的输配水系统的压力管理功能,比如通过远程控制如减压阀、变速泵等相关的现场控制设备,优化输配水管网的压力,根据水资源使用的真实情况,可以动态地调度水资源。
位于智能水网最顶端的是数据展示层,根据用户的实际需求,将数据管理层提供的决策以最接近于用户的形式展示出来。比如,不久的将来,水公司管理层智能终端上,将实时地显示出管网系统的哪里出现了漏水的情况,哪里的水质可能出现了异常等;最终用户的智能终端上也将显示每天用水的实际情况。
智能水网的广阔市场前景,吸引了很多业参与其中。
有的公司致力于基层水管理功能的实现;有的作为基层设备供应商、通讯方面的先驱者,致力于水网数据的采集和传输;也有提供整体解决方案的企业。比如,在上海的通用电气(GE)中国研发中心实验室,不少科学家正致力于开发智能水网解决方案:利用自来水公司控制系统每天提供的海量数据,通过开发先进的分析算法以实现远程管理、监控和优化供配水管网,以此实现供配管网系统的智能化管理。
这是一个正方兴未艾的大市场。力士研究(LuxResearch)所做的一份水领域IT市场调查显示,预计2020年水领域IT的市场规模和投入将至少十倍于2009年,从2009年的5.3亿美元增加到2020年的163亿美元。所谓水领域IT,很多都属于智能水网的范畴。而如果能在智能水网上取得突破,无疑有助于更好地利用和保护水资源,也将为人类的更可持续发展作出积极而深远的贡献。