济南水务集团有限公司 王瑞彬 郑军 武少华
【关键字】 DMA、无源直读、远传抄表、广电宽带网络、EOC
【摘 要】
济南水务集团，多年来建立了若干DMA独立计量区域，随着数十万户表用户的接收与改造，为进一步提升DMA考核分析精度，充分发挥DMA降差控漏作用，经综合考虑建设成本、抄表电源、网络通讯等因素，济南水务提出与广电宽带进行战略合作，依托遍布全市各个角落的广电宽带网络支撑，实现远传无源直读水表的远程抄读，并与DMA系统有机结合，进一步提升精细化降差控漏的管理水平。
其中：光电无源直读远传抄表系统的抄表集中器，通过EOC终端接入广电宽带网络，一揽子解决了实时抄表、网络通讯、抄表供电等诸多技术瓶颈，在降低产销差率，控制庭院管网漏失与无效计量，提高水务集团综合运营服务水平等方面起到良好效果。
正文：
一、项目背景
降低产销差率，提升综合运营服务能力，一直是供水企业不懈追求的目标。但当管网整体运行管理与检漏控漏措施达到一定成熟度后，单纯依赖大管网运维的降差控漏措施，已很难再有更加深入的突破，而DMA片区计量分析技术，就成为精细化降差措施的不二选择。但是，当面对数十万户表计量水表时，片区DMA计量分析技术的精确度，就面临着诸多严峻考验。
济南，属我国北方城市，四季鲜明、冬季气温较低，供水管网深埋地下等行业特色，管网控漏工作一直是供水企业面对的较大难题之一。随着厂站大管网运维格局下降差措施的不断深化，产销差率已基本控制在20%左右。但随之而来的是其降差控漏效果逐渐减弱，我们必须寻找更为有效的精细化降差措施，才能使产销差率得到进一步降低，并有效控制反弹。
在这一背景下，利用互联网技术，实施“互联网+远程抄表+DMA”等技术，实现从水厂到管网的流量、压力控制，以及管道定期检漏控制，再到小区庭院管线DMA控漏技术（解决最后一公里问题）的全过程降差控漏措施的实施，成为精细化降差的有效途径。
二、DMA区域中抄表方式的变化
1、传统抄表方式不适用于DMA分析。
在划分DMA独立计量区域，并安装流量计考核表之后，我们很自然的想到对DMA区域内所有贸易水表的抄表水量进行更进一步的精确分析对比，以发现区域内各计量表与考核表的水量差异，进而及时定位漏耗点，排查偷窃水行为等。然而传统的抄表方式，无法提供这一便利条件，不能做到精确分析与定位。
以济南领秀城片区为例，小区内单位用户141户，户表用户13000余户。单位用户抄表周期为每月抄表，区内抄表时间跨度为3天，户表抄表周期为每两月一抄，区内抄表时间跨度为18天。也就是说，每两个月以上的统计数据才能覆盖全部用户，而且某些户表用户和另外一些户表用户的统计时间相差半个月。显然，统计抄表数据的时间粒度过大，单位时间内数据样本过少，统计时间不重合。传统抄表模式产生的数据对DMA区域的统计分析几乎没有参考价值。
该小区内绝大多数居民楼是新建楼盘，已经安装了光电无源直读水表。抄表员使用手持抄表器现场抄表，数据采集的时间粒度和样本数量与传统手工抄表模式相当。如果安装无线远传集抄器，进行无线远传抄表，显而易见可以降低人力成本。但要使无线远传抄表达到DMA精确统计分析的要求，则需要克服无线远传带来的诸多限制。
2、无线远传抄表模式受到的局限性。
无线远传集抄器首先要考虑供电电源。如果采用锂电池供电，电池的购置和维护成本都比较大。如果采用民用交流电供电，就需要供水企业与相关每个楼盘的物业公司或业主自身进行协商，取电与交费问题，费时费力。
无线远传集抄器可提供的的抄表次数，受到无线通讯网络流量和带宽的限制。每个抄表集中器需要连接几十至几百个户用水表，上传抄表数据所需数据流量远大于单只无线远传流量计。限于成本，供水企业一般采用带宽窄，流量小的GPRS网络进行抄表指令接收和抄表数据上传，只能进行每日一次或者每月数次抄表操作，仍然达不到实时抄表的效果。
某些新建小区不允许任意位置安装设备，集抄器只能安装在楼体深处的管道井里，无线网络信号受到层层遮蔽。同时，GPRS信号也在一定程度上受天气影响。这些因素造成了GPRS无线信号有可能出现不稳定现象。
供水企业所需要的，是成本可接受、运行维护占用资源较少、不受限制的实时抄表效果。因此，济南水务集团考虑租用建设成熟的宽带网络线路进行有线远传网络建设，实现针对户表用户的实时远传抄表。
三、系统建设
济南水务集团与山东广电网络公司进行合作，选择有线电视广电宽带网络，建设基于广电网络的实时远传抄表系统（以下简称远传抄表系统）的技术要点如下：
1、光电无源直读远传户表和抄表集中器的选用与安装。
目前，济南水务集团安装有26万只光电无源直读远传户表，电子部分最小读数为1立方米。水表符合标准JG/T162-2009《住宅远传抄表系统 》、CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》、CJ/T224-2006《电子远传水表》、CJ/T383-2011《电子直读式水表》，通过普通双芯线连接抄表集中器。
光电无源直读水表的具有不需要自带电源，电子部分不影响机械部分计量，电子读数与机械读数一致等优点。济南市户用水表用户平均用水量为每月5.5立方，为保持计量时间粒度与水量的可比性，现采用3天一抄表的周期模式。
今后我们将在新建小区中，尝试采用电子读数最小为0.01立方米的光电无源直读水表。到时可将抄表周期缩短为1天或1小时，以增加数据分析的样本精度。
图1 水表安装
图2 水表布线
抄表集中器安装在管道井内，具备抄表模块、网络模块，抄表数据通道采用两路M-bus架构总线，每个集中器最多连接256只水表。
图3 M-bus总线示意图
2、EOC终端设备及其与抄表集中器的连接。
EOC（同轴电缆以太网接入技术）终端设备由广电网络提供，一般安装在单元楼管道井或地下室的广电网络设备箱内。设备箱可以提供一个RJ45标准网线插口和220v电源线用以连接抄表集中器。
3、单元楼联网方案及中心机房互联。
由广电网络提供。各单元楼EOC终端设备通过同轴网连接到小区光节点内的EOC局端设备，小区光节点通过光纤收发器或EPON（以太网无源光钎网络技术）设备实现到广电网络分前端机房的连接。
水务集团可以利用广电宽带的IP城域网内划分私有VLAN，建立水务抄表的专用网络。有线宽带网络通过光纤千兆互联，连接到水务集团中心交换机。
四、广电宽带网络的优势
1、网络覆盖范围大，用户接入率高。
随着同轴电缆以太网接入（EOC）技术的普及，有线电视网络提供的宽带网络已经走进千家万户。可以说任何一栋居民楼都安装了有线电视，没有例外。无论新建小区还是老旧小区，都可以实现宽带网络接入。因此有线电视广电宽带网络的普及程度极高，远超其他有线宽带网络提供商。
2、网络质量满足实时传输需求。
远传抄表系统基于广电有线宽带网络传输模式，7X24小时不间断，相比无线传输方式，不受天气等自然环境干扰，不受管道井、地下室、电梯间等地形因素影响，不存在无线传输中的信号质量差、不稳定的情况。
远传抄表系统中每台集抄器接入点分配的带宽最低为2Mbps，满足长期大业务量的传输需求，不存在带宽传输瓶颈的担忧。
3、 由广电网络提供抄表供电：
广电网络在解决信号传输的同时，还解决了M-BUS抄表总线瞬时加电问题。由于与广电公司签署战略合作协议，抄表作业在广电网络负载较轻时实施，在网络租金中含有抄表所需瞬时加电的电力供应费用，这从根本上解决了远程抄表系统取电的最大瓶颈，使整改网络部署变得简单易行。
4、施工简单易行。
小区范围之内的户用水表、楼宇或公建总表等都可以通过简单施工连接到抄表集中器，已经安装的无线远传流量计也可通过改造连接到EOC终端。抄表集中器与EOC终端的连接仅需普通电源线和标准网线。
五、远传抄表系统的作用
建设基于广电网络的远传抄表系统，使得用户基数大、单户供水水量小的户用水表，实现了理论上的实时流量计的效果。
1、丰富DMA区域分析，有效降低产销差率。
传统意义上的DMA独立计量区域，在各个进出水管道处安装流量计，使用夜间最小流量法对漏耗情况进行分析和定位。远传抄表系统为DMA分析提供了大量的实时抄表数据。通过横向对比户表、总表与考核表的同期抄表水量差异，可以快速分析小区内是否存在漏耗点、窃水点。根据相关信息可及时进行管网检漏、维修以及窃水点的查找，从而解决了户表改造后，大量接收的庭院管道，由于数量大且分散，漏耗难以监管的难题。
随着包含无源直读远传水表抄表系统的DMA小区不断增加，庭院管线的漏失得到有效控制。项目的前期投入，可通过有效降低庭院管线漏失水量，收回前期技术及网络建设投入，使企业从技术发展到成本控制，取得双赢的效果。
2、增加用户服务技术监控措施。
通过纵向对比同一只水表的前后抄表水量差异，可以快速排查出用户有可能存在的表内漏水，通过及时通知用户、保护性停水等措施，可有效减少用户的损失和可能出现的服务与水费纠纷，进一步提升了客户精细化服务与管理水平。
3、帮助供水调度。
众所周知，在一天内的不同时间段，供水管网负载不同，水压可以相应调整。在条件允许的情况下尽可能的降低管网压力，可以有效地降低故障发生率，延长管网无故障运行时间和管道设施寿命，达到降低产销差的目的。远传抄表系统可以采用大数据分析技术对广大户表用户的用水习惯进行分析，寻找用水高峰和低谷准确时间，配合供水水利模型和网络GIS系统，对相应的用水量变化进行量化分析。水务集团可以用精准的数据取代常识和经验，并以此指导供水调度工作，在保障用户用水质量，提高用水满意度的同时，达到有效控压的目的。
4、节约人力资源成本，增加创收效益。
相比传统的纸质抄表模式和手持器抄表模式，远传抄表模式可以降低供水企业人力成本。光电直读水表难以避免水表故障、人为破坏等情况，远传抄表系统可以提供快速的故障定位和告警，有效提高抄表工作效率和管网巡检工作效率。通过分析用户在不同时段的用水习惯，有助于分辨出混杂在普通居民用户中的经营用水户和特种用水户，帮助提高稽查工作效率。
六、总 结
济南水务集团以打造水务行业运营服务一流品牌为宗旨，长期以来不但致力于提高成产运营工作效率，努力降低产销差，而且更注重对客户服务质量的不断提升，处处践行“体贴点点滴滴、关怀源源不断”的企业服务理念。
建立基于广电宽带网络的远传抄表系统，是济南水务集团改变传统管理模式，引入“互联网+供水”服务理念，进一步完善“智慧水务”建设，提升精细化管理水平的有益尝试。在供水企业可以接受的成本范围之内，运用成熟的互联网技术，建立了一整套行之有效的远传抄表系统，从而进一步挖掘DMA区域分析的优势，在供水企业运营和服务两个方面，再次提升科学管理与应用水平。
同时，可采用相同原理进行抄表的热力表、煤气表等，济南水务集团的远传抄表系统也起到了良好的示范作用。基于广电网络可以进行多企业多种计量表的集抄作业，是未来公共事业联合发展服务的有效途径，是避免大量社会服务建设资金重复投资，符合节能、环保、可持续发展理念的大趋势。
【本项目战略合作伙伴】山东广电网络有限公司济南分公司；
【参考资料】《基于广电网开展热电远程抄表联网服务》——牛先勇、刘建深；
济南水务集团 信息中心
2016.04
