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1、第 18 卷第 7 期2012 年 7 月水利科技与经济Water Conservancy Science and Technology and EconomyVol.18No.7Jul.，2012 收稿日期2012 05 29 作者简介陆宇尘(1972 )，男(哈尼族)，云南蒙自人，工程师，硕士;尹轶来(1984 )，男，江西永新人，硕士;李杰(1972 )，男，山东菏泽人，高级工程师，学士.基于 GIS 的分区管理技术在深圳市水务漏损系统中的应用陆宇尘1，尹轶来2，李杰2(1 深圳水务集团有限公司，广东 深圳518000;2 北京尚水信息技术股份有限公司，北京100085)摘要深圳市水务漏
2、损信息管理系统采用的是 B/S 结构，即浏览器/服务器(Browser/Server)结构，并以 Flex 做前台。鉴于地理信息系统技术(GIS)技术在空间信息及管理上的优越性，深圳水务公司首次将 GIS 技术应用到水务漏损信息管理系统。公司在解决供水管网漏损的问题上，采用国外先进的分区供水管理技术(DMA)，并独创出适合于深圳水务的水量平衡算法。关键词Flex;GIS;DMA;水量平衡 中图分类号TP39 文献标识码B 文章编号1006 7175(2012)07 0105 041概述深圳市是全国七大缺水城市之一，人均水资源占有量低于全国平均水平。而管网漏损问题比较严重，20 世纪 90 年代
3、以前埋设的金属供水管道由于相当一部分未做内部防腐处理，使用一段时间后管道内壁容易结垢及腐蚀穿孔，导致个别供水企业漏损率居高不下，从而使供水企业平均漏损率较高。除了这种物理漏损外，还有表观漏损，如违章用水、计量误差水量、抄读误差水量等。加上大规模复杂的城市供水管网布置，传统的管理系统已经不能满足海量的数据处理要求、水量控制、漏损控制、水务管理及实时监控等。深圳水务公司采用了基于GIS 技术的分区供水管理技术，有效地解决了传统的管理系统的遗留问题。本文主要分为两大部分，第一部分分析并介绍了整个漏损信息系统的架构，Flex 及 GIS 技术在客户端的应用;第二部分主要是说明 DMA 分区管理技术原理
4、及其在深圳水务漏损系统中的应用。2漏损系统技术背景介绍2.1系统架构设计深圳市水务漏损系统是一个以 SQL Server 数据库为基础，采用 B/S 结构，通过 Web Server 进行数据交换，并结合 GIS 等技术，空间信息漏损管理和分析功能的系统。总体上讲，系统设计中包含三部分服务项目:数据对象管理服务、系统视图服务、地图服务。其中数据对象管理服务直接与系统数据库联接，管理维护系统中的各种业务数据和系统数据，各种数据经过相应处理后由Web Service 发布，所发布的各种 Web Service 方法供“系统视图服务”调用。“系统视图服务”同时从数据对象管理服务和地图服务中，将数据收
5、集起来，并通过局域网在终端用户的计算机上展现出来。由图 1 可知，该架构主要由两大部分组成:客户端和服务器端。客户端部分的整体架构主要有 Flex 来实现，为用户提供一个更高和更全方位的网络体验。而服务器部分主要通过 Web Service 来连接，由企业发布的完成其特定商务需求的在线应用服务，其他公司或应用软件能够通过 Internet 来访问并使用这项在线服务。2.2Flex 富客户端技术Flex 是一个高效、免费的开源框架，可用于构建具有表现力的 Web 应用程序，这些应用程序利用 AdobeFlash Player 和 Adobe AIR，运行时跨浏览器、桌面和操作系统实现一致的部署。
6、虽然只能使用 Flex 框架构建Flex 应用程序，但 Adobe Flash Builder(之前称为 AdobeFlexreg;BuilderTM)软件可以通过智能编码、交互式遍历调试以及可视设计用户界面布局等功能加快开发。在性能方面，传统的 B/S 系统是通过提高服务器的效率来提高整个系统的效率。而 Flex 框架下的新一代富客户系统，是通过第一次运行时将应用一次性下载到本地，这样所有的 GUI 都是在本地运行，充分地利用了客户端的CUP，并同时大幅度地降低了网络在线数据传输，提高了整个系统的效率。Flex 富客户端技术是胖客户端和瘦客户端二者优势的结合体，除了能够提供和早期 C/S 技
7、术一样出色的 UI，同时和 B/S 一样不需要在用户的机器上进行任何部署和手动对应程序进行版本更新。由图 2 可知，这是利用 Flex 技术开发的深圳市水务漏损信息管理系统的界面。该界面以 GIS 图为背景，可以在卫星图，信息图及自然模式图等多种形态的 GIS 图之间切换。界面上方蓝色三角形为隐藏的下拉菜单，里面提供了分区管理，漏损管理，及系统管理等信息。501第 18 卷第 7 期2012 年 7 月水利科技与经济Water Conservancy Science and Technology and EconomyVol.18No.7Jul.，2012图 1系统部署图图 2利用 Flex
8、开发的深圳水务漏损信息管理系统浏览界面2.3GIS 技术地理信息系统 GIS(Geographic Information System)是一个以采集、存储、管理、描述、分析与精简和地理分布有关的数据信息系统。这种系统是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。这种能力使 GIS 与其他信息系统相区别，使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。GIS 在城市供水管网的管理中有以下优点1:1)将管网图形库，属性数据库及空
9、间数据库融为一体。2)能够快速准确地检索、查询、统计，输出给水工程所需的图件和技术资料，实现数据的动态编辑和更新，有利于给水管网的规划，设计和施工指导，大大减少工程损失。3)提供管网运行实施信息模拟工具及图形处理工具，根据实时监测数据模拟管网水压分布，并以图形直观显示，为优化调度提供决策依据。4)利用水力计算，管网建模等专业分析工具，可实时监控，提高管网运行效率。GIS 是一种强大的信息管理工具，是网管分区管理的理想平台，结合 GIS 的微观建模将是实施分区供水的必然选择2。见图 2，这是深圳水务漏损系统的主界面，其背景地图功能就是用 GIS 技术功能应用中的一种。3DMA 分区管理原理分区
10、装 表 计 量 检 漏(District Metered Are，简 称DMA)技术3 4 是当前国内外倍受重视和推广应用的漏损控制有效技术手段，其原理将供水管网分成诺干小区，对每个小区安装水表计量小区用水量，计量水量与601陆宇尘，等:基于 GIS 的分区管理技术在深圳市水务漏损系统中的应用第 7 期小区内用户抄表计量的误差值计为该小区的供销差，夜间无用户用水时的小区水表计量被认为是小区内的漏损水量，这方法通常称为最小夜流量法(Minimum NightFlow，MNF)。DMA 管理的关键是利用水量来确定漏损水平，即在 DMA 内满足水量平衡原理，具体见下式5:Q入 Q出 Q用户=Q漏损(
11、1)水管的漏水是动态的，可以通过定期的夜间最小流量，来发现新的漏损。当发现小区漏损水量超过设定目标时，采用逐个关闭每根管段阀门的方法逐步缩小小区水表计量区域，巡查发生漏损的管段并及时修复，达到降低管网漏损的控制效果。通常，DMA 的规模可根据住户数量分为 3 种:供水分区总表(通常住户在3 000 5 000之间);二级计量分区(住户在1 000 3 000之间)和三级计量分区(1 000户以下)。同时可以按照供水管管径分为三类:大型DMA 分区计量(大的管理区域，一般供水管径 DN 大于或等于600 mm);中型 DMA 分区计量(供水管径在 300500 mm之间)和小区 DMA 分区计量
12、(小区总表，供水管径在300 mm以下)，见图3。图3 是深圳市罗湖区的分区管理类型图，图3 中按中型 DMA 分区计量划分，将罗湖区划分为四大块。1 2 区之间安装了流量计 12 个和 1 个关闭阀门;2 3 区之间安装了 6 个流量计和 2 个阀门;3 4 区之间安装了 6 个流量计和 4 个关闭阀门及2 个压力控制阀。当发现漏损时，可通过分区之间的阀门控制，逐步缩小范围，最终找到漏损管段并及时维修。图 3深圳市罗湖区 DMA 分区方案管网系统的开放性导致无收益水量发生的位置定位难，而大部分水务公司的供水系统是开放的，即有多个水厂向一个相互连通的管网系统供水。在这样的系统中，无收益水量只能
13、按整个管网系统来计算，确认无收益水量发生的地点几乎不可能。只有采用分区的概念，将整体系统划分为若干较小的水力独立的子系统，单个计算各个小区的无收益水量，这样才能有效定位无收益水量严重的问题小区。4DMA 在深圳水务漏损系统中的案例分析20 世纪 80 年代，英国水协会第一次提出分区的概念。随后，英国供水企业开始实施分区供水，之后漏损问题得到了明显的控制。此后，多个国家如日本、加拿大等也开始实施分区供水。赵洪宾等在国内首次提出分区概念，并对分区原则进行了有益探讨6。周玉文等对分区供水管理进行了初步研究和实践尝试7。深圳水务集团首次将分区管理概念应用到深圳市水务漏损管理当中，下面将以愉天小区为例，
14、进行分区漏损分析。愉天小区位于深圳市罗湖区，现有居民1 445户，该区含 1 个 DMA 总表，39 个商业建筑表和 1 个特种用水表，见图 4。图 4 中曲线表达的是愉天小区24 h用水量，最小夜间流量发生在凌晨 2:00 左右，测量值为 6.8，而合法夜间流量为 3，根据公式:物理漏损=最小夜间流量 合法流量(2)可以得出物理漏损为 3.7。图 5 是愉天小区的水量平衡表，通过该表，可以直观的看到供水总量，总表读数及物理漏损等。合法夜间流量是相对值，可根据不同的小区进行适当的调整，表中的计量误差水量是总表误差水量与抄读误差水量之差。图 5 中空白方框处为人工抄录值，由人工填写，每701第
15、18 卷第 7 期2012 年 7 月水利科技与经济Water Conservancy Science and Technology and EconomyVol.18No.7Jul.，2012次平衡计算后的结果都可以保存。图 4愉天小区 24 h 流量监控图图 5愉天小区水量平衡表5结语深圳市供水管网较为复杂，同一区域内有多家水厂同时供水，增加了对漏损控制的难度。深圳水务集团承担着深圳市 97%的供水业务，为降低产销差率及损耗，提高供水的可靠性，对 DMA 的分区管理推广势在必行。而 GIS 独有的将管网图像库，属性数据库及水务供水的外部数据库融为一体，将管网图、文字和数据结合起来，提高了数
16、据的准确性，易于动态的数据更新和远程监控，实现了供水管网信息系统的可视化管理。参考文献 1 孙毅中，周晟，缪翰深，等 城市规划管理信息系统 M 北京:科学出版社，2005:283 319 2 雷景峰 供水管网模型在区域计量分区管理中的应用 J 给水排水，2009，35(11):226 228 3 Leakage Control by District Metering Z Farley MRWRC，1984 4 UK Water Industry Research Ltd A Manual of DMAPractice Z UK:UK Water Industry Research Ltd，1998 5 雷景峰 供水管网模型在区域计量分区管理中的应用 J 给水排水，2001，27(12):5 8 6 赵洪宾，何文杰，韩宏大，等 我国供水管网实现区域管理的思路 J 中国给水排水，2001，17(9):59 61 7 周文玉，习克功，吴珊，等 城市供水网管区域管理初步研究 C /供水网管现代理论与工程技术论文集 北京:中国建筑工业出版社，2007(编辑:赵琳琳)801