PDA系统降低供水管网产销差的探索和实践

邱海雷

（上海浦茂自来水工程有限公司，上海 200136）

1 概述

1.1 某公司管网概况

2011年底，某公司供水服务面积为672 km2，DN75 mm及以上管线长度为4 022 km，其中，UPVC管、水泥管和白铁管分别为989 364、22 696 m和15 550 m，分别占整个管网长度的24.6%、0.56%和0.39%。DN500 mm及以上大阀门2 817只，小阀门39 111只；消火栓12 349只，水表超过110万只。其中管网长度具体数据如表1所示。

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

1.2 存在问题

供水管网漏损控制手段不多。在供水管网维护管理中缺乏多样、精细化的管理手段，基本沿用过去经验式、粗放式作业模式，缺乏深入系统的数据处理和数据分析人员。由于无法对现场人员的维护作业进行监控，无法记录实际工作状况，造成在管网巡检、检漏、漏点修复等降低企业产销差率方面管理效率不高，管理层也缺乏有效的考核工具和导向手段。

供水管网信息化技术的应用相对滞后。2000年以来，国内很多自来水企业开始研发应用GIS地理信息化技术，但是如何在此基础上不断拓展其应用范围，提升管网运营效率，提高劳动生产率，还存在不少的问题。总体表现为安装硬件设备多，应用软件少；单项简单应用多，组合管理支持少［1］。

1.3 PDA系统的组成

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

GIS系统将地理空间数据库作为基础，通过计算机软件和硬件的支持，运用信息化科学和系统性工程的理论，综合分析和科学管理具有空间属性的相关地理数据，并提供满足管理、决策等需求的技术系统。

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

利用已有的GPS定位卫星，在全球范围内进行实时定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统。其基本原理：通过多颗卫星与所需定位用户的位置，测量卫星到用户接收机之间的距离，计算出用户接收机的具体位置。

（3）安卓（Android）系统

Android系统由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。Android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构图看，Android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux核心层［2］。

Android系统平台优势主要包括：不受制于通讯运营商的束缚，第三方开发商不受任何限制，开放性强，丰富的硬件选择，无缝结合的Google应用。

（4）3G运营商和资费套餐的选择

2011年国内3G运营商仅有三家：中国电信、中国移动、中国联通。通过PDA项目开发团队多次现场测试比较，最终选择了中国联通的WCDMA作为PDA的首选3G供应商。资费套餐的选择主要考虑两点：（1）经济性适合；（2）数据流量能够满足使用要求，如表2所示。

（5）手持终端的选择

手持终端的选择一是要在功能上能够维护管理系统的正常运行；二是应充分考虑经济性和现场操作的有效性、便利性。经过比较最终选择如表3所示。

表2 3G运营商的选择Tab.2 3G Operators'Choices

表3 手持终端的选择Tab.3 Selection of Handheld Terminals

1.4 PDA系统启用

PDA系统于2011年7月启动，该系统利用互联网、3G通讯等技术，在智能手机或PAD上实现工作任务单实时派发、接收、上传和销单等功能，旨在提升供水管网维护的日常运营及管理工作水平。2012年2月15日，PDA系统上线试运行。2012年5月15日，成立了管网养护调度中心（PDA调度中心）。2013年2月进行一期验收。通过实践得出，PDA系统可以高效整合各项工作和人力资源，充分显现了信息化的效率和现代化管理的优势。

2 PDA系统提升修漏效率

2.1 产销差率

产销差率，在国外被称为“未计量水百分率”，指的是供水企业提供给城市输水配水系统的自来水总量与所有用户的用水量总量中收费部分的差值，即产销差水［3］。所有的供水管网都存在物理漏失，即使是新敷设的管道也不例外。物理漏失主要是明漏和暗漏，明漏是指已经泄漏到地表的漏水，或者在表阀箱中可以明显看到的。暗漏一般较难发现，因此存在时间较长，漏损的水量也较多，如果暗漏点附近有下水道或其他易于排水的通道，该漏点可能会长期不被发现而造成大量水量的流失。因此，加快漏点修复是降低产销差的有效手段。

2.2 PDA系统提高24 h一次解决率

某公司考核指标中有一项针对地下水管漏水（明漏）的指标：24 h一次解决率，即指接报地下水管漏水任务单后，在24 h内修复数占总接报地下水管漏水总数之比。上级考核指标为90%，由图1可知，2012年在PDA系统上线后，与2011年同期相比，24 h一次解决率有了明显稳步的提高，随着PDA使用时间的累积，到2012年年底稳步上升到98%以上，并一直保持在高位。根据计算得出，24 h一次解决率2011年平均值为91.1%，2012年为94.9%，较2011年提升了3.8%，如图1所示。

图1 24 h一次解决率比较Fig.1 Comparison of First Contact Resolution within 24 Hours

通过对某一个漏点孔口大小、压力、流速、容积等数据现场测算，能够确定该漏点的损失水量，但因受抢修时间、环境、成本等因素的制约，无法做到每一个漏点的现场测量。因此，虽然2012年比2011年24 h一次解决率提升了3.8%，对降低产销差有贡献，但到底能降多少个百分点难于测算，需要寻找一种简单可操作的方法来解决这个问题。

3 PDA系统与检漏管理的深度结合

3.1 PDA管网巡检管理系统进行检漏管理

某公司自2013年6月开始尝试将检漏工作纳入到PDA管网巡检管理系统进行管理。系统主要工作功能包括：供水管网的明漏复听和暗漏普查工作。纸质工作单流转向电子化工作单流转转变；由系统电脑终端派发检漏任务，传递漏水探测图；手持端接收任务，现场检漏并实时上报；管理人员在线查看检漏区域、检漏情况；通过系统化管理来降低产销差。

业务流程：PDA调度中心派发任务；听漏公司外业人员上报漏点；听漏公司内业人员提交听漏单；PDA调度中心审核听漏单并派发办事处；办事处人员接收任务完成漏点修复工作；办事处人员回填修复信息。

3.2 PDA系统检漏管理的优势

（1）普查更为全面

通过PDA系统可以调阅、查看听漏公司在管网检漏普查过程中任何时间段的行走轨迹和到位率，解决了以往难以监管、考核的难题，使得供水区域内管网的检漏普查更加全面。

（2）上报周期缩短

过去明漏复听经常会延迟，主要原因是原办事处经常因晚上、双休日或通讯不畅等因素，导致漏点需要复听到落实往往延后一天或几天，PDA系统对明漏复听流程、要求进行了明确规定，缩短漏点修复的周期。对于暗漏检漏工作，原只能依靠纸质流转，听漏公司往往会囤积一批听漏单后再上报管网所，也就是有些漏点从发现到上报之间可能会间隔几个月，这就造成水量的大幅流失。对所有需要听漏的漏点实施PDA系统流转后，相关听漏公司接到、完成检漏任务后，必须第一时间将检漏结果上传系统，大大缩短了上报周期，提高了修漏效率。

（3）修复更及时

在实际供水管网维护作业中，有些明漏漏水位置和实际漏点位置相距甚远，如果盲目开挖会造成人力资源的浪费和开挖成本的增加，道路级别高的区域越发明显，需要安排检漏人员进行明漏复听定位，以提高效率降低开挖和人力成本，作业人员将现场漏点情况通过手持PDA终端上报PDA调度中心，PDA调度中心马上派单给相关听漏队伍。同时规定办事处对于每个检漏任务必须在一周内修复并在系统中回填修复信息，大大提高了修漏效率。这些举措加快了漏水修复的整体进度，通过缩短漏水时间来减少水量漏失，降低企业的产销差。

4 PDA系统降低产销差效益分析

4.1 PDA系统对2013年～2015年暗漏数据统计分析

供水管网大多埋在地下，人工探漏的盲目性比较大。为了缩小搜索范围，减少工作量，可采用计算机数据分析的办法来提高工作效率，根据需要在各主要管道安装流量仪，分区域管理，实时进行检测，在小区总管道上安装流量仪，通过夜间最小流量数据的分析确定是否加强暗漏检测频次或力度。同时，构建供水管网快速抢修体系，提高应对突发事故能力，通过快速抢修来减少水量的漏失。

为了使测漏更有目标性，建立数据库，储存历史维修抢修记录，包括管径、材质、位置、时间等相关数据，然后进行数据挖掘分析，根据分析结果决定测漏对象的主次和工作力度。

暗漏一般较难发现，因此存在时间较长，漏损的水量也较多，如果暗漏点附近有下水道或其他易于排水的通道，该漏点可能会因长期不被发现而造成大量水量的流失，而且许多爆管都始于暗漏。因此，通过PDA系统加强检漏管理，尽早、尽快、尽量多的检出暗漏，并第一时间予以修复漏点是有效降低产销差的一种手段。为了验证这一手段的有效性，利用PDA系统对2013年～2015年暗漏数据进行了详细的统计和深入的分析。

如图2～图4所示，横坐标代表365 d每一天，纵坐标浅色数据代表听漏公司在某一天暗漏检出数（严格意义上是上报管网所的暗漏数）。三图对比明显反映出2013年暗漏检出数由于听漏公司的囤积，造成第一季度基本没有暗漏上报，而在第二季度的某一天集中上报近200只暗漏，严重影响了暗漏修复的及时性。通过PDA强大的监管和统计分析功能，管网所及时调整措施，加强管理，2014年和2015年暗漏检出数量呈现出合理、平稳的状态，当然在图中也清晰地反映出每年1月、2月春节放假期间数据空白这一客观因素。如图2～图4所示，横坐标代表365 d每一天，纵坐标深色数据代表办事处在某一天暗漏修复数量。其与暗漏检出数有着明显正相关的关系，通过对数据的统计分析，2013年、2014年和2015年暗漏平均修复日期分别为260.4、183.8 d和162 d；平均修复间隔分别为39.3、13.5 d和9.83 d；按照某公司应用的漏损量标准，∑qi暗漏水量分别为 3 373、2 500 m3／h 和 4 006 m3／h。

图2 2013年暗漏日检出数及修复数Fig.2 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2013

图3 2014年暗漏日检出数及修复数Fig.3 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2014

图4 2015年暗漏日检出数及修复数Fig.4 Detected and Repaired Numbers of Hidden Leakage in 2015

4.2 暗漏修复水量对正册比的影响

某公司为便于统计分析，设定相关水量分类，正册水量比是指供水企业正册水量与总供水量的比值，公式为正册水量比＝正册水量／总供水量。它除了代表着真实抄见的水量外，还有以下几个优点：简单易算，概念清晰，对有效举措很敏感，便于管理者日常使用，便于对数据和决策进行跟踪预测，易于理解，便于员工之间的相互讨论交流，是一个很好的产销差指标的辅助概念。其中正册水量指在抄表册所有具有水表销根号用户用水量之和（图5）。

图5 水量分类Fig.5 Classification of Water Supply Quantity

在水厂供水总水量到真实抄见的水量整个过程中，影响供水企业产销差率的主要因素包括：管网漏损、非法用水、堆没、管理问题等。其中管网漏损是造成产销差率的关键因素，在产销差组成中始终占据着比较大的比率，因此，加强测漏管理、缩短修复周期，是降低产销差率的直接、有效、明显的方法。

自来水的漏损是自来水公司运营过程中一大难题，损耗的原因有很多，明漏是指供水管网设施在跑、冒、漏、滴的情况下，让人一看就知道的漏水。暗漏则是供水管网设施在跑、冒、漏、滴的情况下而不易被人发现的，也是最不受人控制的漏损。

在漏损控制方面，我国现行标准中强调：管理是基础，检漏是关键，管网改造是长期根本措施［2］。根据经验，暗漏的持续时间取决于主动检漏措施的强度。暗漏平均持续时间为检漏周期的一半，即若检漏周期为一年，平均暗漏持续时间为半年，若检漏周期缩短为半年，则平均暗漏持续时间为3个月。这一经验规律也成为供水企业制定经济合理的漏损检测计划的重要依据。

为此，某公司制定了详细的检漏计划，从2012年的一年检漏周期到2013年半年检漏周期，以及后来4个月周期，同时利用PDA系统中的大数据，对一些管网老化严重、管材低劣、漏水频繁的薄弱区域不断加大检漏的力度。

选取2014年数据进行暗漏修复水量对正册比影响的分析，如图6所示。

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

横坐标代表一年365 d

其中：t0—暗漏检出时间点，d；

t1—暗漏上报时间点，d；

t2—暗漏修复时间点，假定以半年182.5 d为计；

qi—单个暗漏小时流量，m3／h；

q修漏—修漏收益水量，指暗漏修复后不再供应该部分的水量，m3；

Q— 实际供水量，m3／a。

已知2014年全年的正册水量和供水量：q正册＝3.547亿m3，Q ＝ 5.411亿m3。计算q修漏如式（1）。

q修漏＝2 500 m3／h×182.5×24 h＝0.11亿m3

正册水量比：3.547／5.411＝65.55%。

根据2014年某公司暗漏修复水量和供水量，假设：2014年暗漏平均修复日期提前了一个月对正册比的影响。

增加修漏收益水量：2 500×30×24 ＝0.018 亿 m3。

供水量变为：5.411－0.018＝5.393亿m3。

正册比变为：3.547／5.393＝65.77%。

正册比变化为：65.77%－65.55% ＝0.22%。

4.3 PDA系统降低产销差实际效果

截至 2015年底，某公司实际服务面积为672 km2，服务区域内直径DN75 mm以上的管网长度达4 848多千米，直径DN400 mm以上大阀门2 918只，水表120万只以上。与2011年比较，在应用PDA系统以来，在管网长度持续增长的情况下，工作效率和服务水平有了大幅的提升，产销差率则在持续下降。

通过对2013年～2015年的数据统计，按照式（1）计算，其中qi为某漏点的单位漏损率，按口径取值，t2为平均修复日期（具体统计由PDA系统自动计算）。如图10所示，a为一年中所有检出暗漏点每个小时漏水量的总和∑qi，b为一年中所有检出暗漏点平均修复日期，c为一年中所有检出暗漏点的修复收益水量。2013年～2015年暗漏q修漏收益水量分别为 849、1 086、1 952万m3，有效地提升了正册水量比，降低了产销差。2013年～2015年某公司的综合产销差率每年下降2%左右也验证了上述的观点。

虽然2014年检出的∑暗漏水量小于2013年，但是通过PDA系统缩短了平均修复日期，2014年产生的修漏收益水量反而高于2013年，而2015年在检出暗漏水量增加、平均修复日期继续下降的情况下，修漏收益水量增加更为明显。因此，尽量多地检出暗漏、尽量快地缩短修漏周期对降低产销差有着非常显著的作用。2013年～2015年某公司的综合产销差率每年下降2%左右也验证了上述的观点。

图7 2013年～2015年暗漏修复收益水量Fig.7 Revenue Water Quantity by Hidden Leakage Repaired in 2013～2015

5 结语

本论文研究了PDA系统在降低供水管网产销差工作中的实际效果。

（1）通过PDA系统建立了信息化的现场维护体系，实现了集中管理、统一派单和科学调度，有效提升了工作效率，在提升修漏效率方面，2012年在PDA系统上线后，与2011年同期相比，24 h一次解决率2011年为91.1%，2012年为94.9%，2012年较2011年提升了3.8%。

（2）通过PDA系统建立了检漏、调度、维护的统一管理平台，具有高效的数据传输效率，在实际应用中，凸显了检漏普查范围更广、上报周期更短、派单更科学、漏点修复更及时等优势。

（3）PDA系统具有强大的数据统计、分析功能，2013年～2015年暗漏q修漏收益水量分别为849、1 086、1 952万m3，有效地提升了正册水量比，降低了产销差。2013年～2015年某公司的综合产销差率每年下降2%左右也验证了上述的观点。

（4）PDA系统实际是互联网＋技术在供水管网维护管理中的应用，实践证明收益大、效果好，在供水行业内具有广阔的推广前景。

［1］中国城市供水协会.城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标［R］.2005.

［2］董洋，朱如义，杨艾兵.基于Android的装备维护辅助支持系统设计［J］.仪表技术，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.