От технических сложностей к успешной реализации: Хроника внедрения системы мониторинга городских сетей
В одном из городов Центрального Китая успешно завершено строительство первой очереди системы онлайн-мониторинга водопроводных сетей и управления утечками. Проект стал инженерным ориентиром для реконструкции старых водоканалов.
Компания Yicai Technology, выступая в качестве технического партнера, приняла участие во внедрении терминалов мониторинга, создании платформы данных и разработке моделей анализа утечек. Спустя год эксплуатации проект демонстрирует значительное улучшение показателей: снижение уровня утечек, стабилизация давления и повышение скорости реагирования на инциденты с качеством воды.
1 Предыстория и вызовы стареющей инфраструктуры
В застроенной части города водоснабжение обслуживает около 860 тысяч человек. Общая протяженность водопроводной сети составляет примерно 412 км, из которых 287 км — это магистральные трубопроводы диаметром DN100 и более. Средний возраст труб достигает 21 года, при этом многие стыки и вспомогательные сооружения явно изношены.
- Высокий уровень потерь (2022 г.): Утечки составляли ~13,6%, а неучтенные потери воды достигали 14,3%.
- Проблемы с давлением: В часы пикового потребления давление в периферийных зонах падало ниже 0,14 МПа.
- Жалобы потребителей: Ежемесячно регистрировалось в среднем 27 жалоб на низкое давление и ухудшение органолептических свойств воды.
"Ручные обходы и аварийно-восстановительные работы по факту возникновения проблем больше не могут удовлетворять потребности в точном управлении сетью."
2 Ключевые технические сложности
Реализация проекта столкнулась с четырьмя основными препятствиями, требующими комплексного подхода:
1. Дефицит документации
Местоположение ответвлений и задвижек в старом районе часто не совпадает с исполнительной документацией, что усложняет выделение зон мониторинга.
2. Разрозненность данных
Данные SCADA, GIS, колл-центров и журналов аварий хранятся раздельно без единых стандартов, что мешает созданию унифицированной базы для анализа.
3. Балансировка датчиков
Необходимо охватить магистрали, периферию и зоны вторичного водоснабжения. Избыток точек ведет к росту затрат, недостаток — к искажению картины.
4. Контроль качества воды
Контроль только на выходе из очистных сооружений недостаточен. Необходимо отслеживать остаточный хлор и время застаивания воды внутри сети.
3 Решение: Зонный учет и интеллектуальный анализ
Для решения этих задач был внедрен подход, объединяющий «зонный учет, онлайн-мониторинг, модельный анализ и комплексное реагирование». Город разделен на 21 зону DMA (District Metered Area), где развернута плотная сеть датчиков.
| Тип оборудования | Количество | Период сбора данных |
|---|---|---|
| Интеллектуальные терминалы мониторинга давления | 92 комплекта | Каждые 10 минут |
| Электромагнитные расходомеры | 46 штук | Каждые 5 минут |
| Регистраторы шума трубопроводов | 360 штук | Непрерывно/по запросу |
| Многопараметрические анализаторы качества воды | 20 штук | Каждый час |
Данные передаются по сетям NB-IoT и 4G на единую платформу, интегрированную с GIS и SCADA. Алгоритмы анализа используют метод минимального ночного расхода. Если расход в зоне превышает базовое значение на 15% в течение 3 дней или давление падает более чем на 0,05 МПа в час, система автоматически формирует заявку.
4 Этапы реализации
Общий срок строительства составил около 6 месяцев, включая полевые работы и пусконаладку (3 месяца). Процесс был разделен на четыре четких этапа:
- Полевые изыскания и верификация: Сверка документации, инвентаризация задвижек и подтверждение точек монтажа.
- Монтаж и настройка связи: Калибровка датчиков давления, расхода и качества воды; адаптация регистраторов шума под материал труб.
- Управление данными и обучение моделей: Систематизация исторических данных за 18 месяцев, формирование базовых профилей зон и пороговых значений аномалий.
- Опытная эксплуатация: Интеграция процессов оповещения, выдачи заявок и устранения неисправностей в повседневный рабочий цикл.
5 Результаты и эффективность
По состоянию на июнь 2024 года проект продемонстрировал выдающиеся результаты, перейдя от пассивного реагирования к активному предупреждению рисков.
Система выявила 41 скрытую точку утечек и предупредила о риске прорыва труб 18 раз. Количество жалоб на низкое давление сократилось на 64%. Качество воды также улучшилось: случаи снижения остаточного хлора выявляются на 2–4 часа раньше, что предотвращает масштабные последствия для потребителей.
Заключение
Данный проект расширил границы мониторинга от простого сбора данных до скоординированного управления активами. Ключевыми факторами долгосрочной эффективности стали рациональное выделение зон, качество данных и механизмы замкнутого цикла реагирования.
Представители водоканала планируют в дальнейшем расширить охват систем вторичного водоснабжения и глубже интегрировать эксплуатационные данные с планами модернизации и схемами аварийного диспетчерского управления, создавая основу для «умного» города будущего.
