От технических вызовов до успешной реализации: хроники внедрения проекта городской трубопроводной сети
Городские водопроводные сети долгое время функционировали в скрытом подземном режиме, где утечки, колебания давления и изменения качества воды часто переплетались. Для многих городов, перешедших на этап реновации существующих фондов, одних лишь ручных обходов и пассивного аварийного ремонта уже недостаточно.
В проекте мониторинга водопроводных сетей центрального района одного из городских округов на востоке Китая была создана интегрированная система, охватывающая сбор данных, передачу, анализ, диспетчеризацию и реагирование. Проект стартовал в апреле 2023 года и был завершен в октябре 2024 года, охватив территорию с населением около 920 тысяч человек.
Ключевые результаты проекта
- Снижение потерь воды: с 16,8% до 11,2%
- Соответствие давлению: рост до 98,6%
- Время реакции на аномалии качества: сокращение со 6,5 часов до 42 минут
Контекст проекта: Старение инфраструктуры
География проекта включает старый город, новые районы и промышленные зоны. Средняя возраст трубопроводов составляет около 21,7 года. Доля серого чугуна и старых материалов достигает 43,6%.
До модернизации местные органы управления сталкивались с острыми проблемами:
- Средний срок выявления скрытых утечек составлял около 21 дня.
- Значительные перепады высот приводили к падению давления до 0,14 МПа в часы пик и росту до 0,42 МПа ночью.
- Нестабильное качество воды (мутность, хлор) в тупиковых точках сети из-за отсутствия постоянного мониторинга.
Технические сложности
Проблема данных
Неточности в GIS-данных по 3214 узлам и 1872 колодцам затрудняли расчет водного баланса.
Изолированность систем
Разрозненные форматы данных требовали переключения между платформами, что замедляло принятие решений.
Сложность взаимосвязей
Утечки, давление и качество воды были тесно связаны. Опираясь только на показания отдельных датчиков, операторы получали ложные срабатывания.
Решение: Интегрированная система
Проект построен на четырехуровневой архитектуре: сбор данных, передача, платформа и бизнес-приложения. Интегрировано около 12 тысяч точек мониторинга, генерирующих 2,1 млн записей ежедневно.
Мониторинг давления
Установлено 216 передатчиков. Частота опроса критических узлов — 1 раз в 10 секунд. Обеспечен охват неблагоприятных тупиковых точек.
Анализ утечек
Сеть разделена на 126 зон коммерческого учета и 86 зон DMA. Установлены 187 электромагнитных расходомеров и 1620 регистраторов шума для ночного акустического контроля.
Контроль качества воды
Добавлено 32 станции онлайн-мониторинга (мутность, хлор, pH) в зонах риска, у школ и больниц. Цикл опроса — 15 минут.
Процесс реализации
Этап 1: Обследование (Апрель – Август 2023)
Трассоискание 1286 км, проверка 1872 колодцев, восстановление 462 задвижек. Формирование актуальной топологии.
Этап 2: Монтаж оборудования (Сентябрь 2023 – Февраль 2024)
Установка датчиков давления, расходомеров и акустических комплексов. Использование солнечных батарей для автономности.
Этап 3: Запуск моделей (Март – Октябрь 2024)
Настройка алгоритмов, обучение моделей обнаружения утечек, оптимизация давления. Замкнутый цикл: «Оповещение — Локализация — Ремонт».
Типичные кейсы верификации
Локализация утечки (DMA-17)
Платформа выявила рост ночного расхода. Акустический мониторинг подтвердил сигнал на стыке трубы DN400.
Стабилизация давления
В северном районе давление в часы пик поднято с 0,16 МПа до безопасных 0,24–0,28 МПа.
Качество воды (DMA-32)
Выявлено снижение хлора и рост мутности. Причина: локальный застой после ремонта задвижки.
Итоги эксплуатации
Проект продемонстрировал значительный экономический и операционный эффект. Ежегодная экономия воды достигла ~6,3 млн кубометров, что при стоимости подготовки 2,36 юаня/м³ дает экономию около 14,87 млн юаней.
| Показатель | До проекта (2022) | После проекта (2024) |
|---|---|---|
| Уровень потерь воды | 16,8% | 11,2% |
| Соответствие давлению | 93,4% | 98,6% |
| Время реакции на качество | 6,5 часов | 42 минуты |
| Обнаружение утечек | 21 день | 4 дня |
Перспективы развития
Мониторинг водопроводных сетей эволюционирует от простого сбора данных к предиктивному обслуживанию. В планах — расширение акустического мониторинга, создание моделей прогнозирования рисков разрыва труб и симуляция стратегий регулирования давления.
Yicai Technology отмечает, что подобные инженерные практики обеспечивают воспроизводимый путь к снижению затрат и повышению эффективности городских систем водоснабжения.
