以下是针对IGC智慧水务场景的管网调度与压力管控体系构建专项方案，聚焦供水行业特点与数字化管控需求：

一、体系构建步骤

1. 现状诊断与基线建立

（1）管网普查：测绘管网拓扑（管径、材质、埋深、年限），建立GIS"一张图"资产台账

（2）压力实测：在夜间最小流量时段进行零压测试，绘制管网压力等值线图，识别低压区、超压区及压力边界模糊区域

（3）漏损评估：基于DMA（分区计量）理念初步划分区块，测算当前漏损率与背景漏失量

（4）泵站摸底：梳理水源厂、加压泵站、高位水池的扬程曲线、运行效率及自控水平

（5）数据治理：整合SCADA、营收、客服报修、水表远传等多源异构数据，统一数据标准

2. 顶层设计：分区控压架构

（1）压力分区（PMA）：依据高程、距离、负荷密度将管网划分为独立压力管理区，每区设置入口调流调压阀

（2）DMA计量分区：在PMA基础上进一步细分DMA小区，实现"片区—小区—楼栋"三级计量

（3）压力级制优化：明确各分区目标压力范围（如服务水头≥0.28MPa，最高≤0.45MPa），消除超压供水

（4）调度架构：建立"水务调度中心—区域管理所—泵站/阀门"三级调度响应体系

3. 感知层：智慧化监测网络

（1）压力监测点：

源点：水厂出厂、泵站出口

节点：主干交汇、管网末端、最不利点、高点排气

用户端：典型用户表前压力监测（样本布点）

（2）流量监测：分区总表、大用户贸易结算表、插入式电磁/超声流量计

（3）水质监测：余氯、浊度、PH在线监测，与压力调度联动（防止死水区）

（4）IoT终端：采用NB-IoT/4G微功耗压力传感器，电池续航≥3年，数据上报周期可设（常态1小时，异常1分钟）

4. 控制层：精准调压与泵站协同

（1）入口调流调压阀：在DMA/分区入口配置电动调节阀或减压阀，实现：

夜间降压（降低背景漏失）

高峰增压（保障最不利点）

事故关断（分区隔离抢修）

（2）泵站变频改造：加压泵站水泵加装变频器，根据远端压力反馈自动调速，替代阀门节流

（3）高位水池/水塔：配置液位—压力联动控制，发挥调蓄削峰作用

（4）水锤防护：在泵站启停、阀门快关场景下，配置水锤消除器、缓闭止回阀及压力波动预报警

5. 智慧调度平台建设

（1）实时调度驾驶舱：

管网压力热力图、流量拓扑动态着色

泵站运行效率、能耗实时看板

分区产销差、夜间最小流量自动计算

（2）智能调度引擎：

负荷预测：基于气象、节假日、历史用水规律预测24小时需水量

优化调度：以"电耗最低+压力达标+漏损最小"为多目标，生成泵站启停与压力设定方案

异常识别：夜间流量突增（爆管预警）、压力骤降（泄漏定位）、水质异常联动关阀

（3）移动端应用：巡检打卡、阀门扫码操作、异常上报、应急指令接收

6. 联调测试与试运行

（1）水力模型校核：利用实测压力/流量数据校核管网水力模型，误差控制在±5%以内

（2）阀门特性测试：测定各调节阀流量—开度曲线，建立阀门特性库

（3）控制回路调试：整定压力控制PID参数，确保超调量＜5%，调节时间＜2分钟

（4）场景演练：

正常工况：恒压/变压控制切换

高峰工况：多泵站协同升压

爆管工况：分区隔离与应急调度

停电工况：备用电源切换与重力流维持

（5）试运行：至少经历一个完整夏季高峰供水期，持续优化控制策略

7. 正式投运与持续迭代

（1）制度固化：编制《智慧水务管网调度规程》《压力分区运行管理细则》

（2）绩效考核：建立压力合格率（≥98%）、调度指令执行率（≥99%）、产销差降幅等KPI

（3）数据驱动优化：每月分析夜间最小流量变化趋势，识别新增漏损；每季度评估压力分区边界合理性

（4）模型迭代：基于运行数据滚动更新水力模型，支撑管网改造与扩建决策

二、关键注意事项

1. 压力安全与供水保障

最不利点保护：任何时候不得因降压控漏而牺牲管网末梢和高点用户的最低服务水头

双向保障：既要防止超压导致的爆管与漏损增加，也要防止低压导致的二次污染（负压吸入）

消防压力：市政消火栓处压力需满足消防规范最低要求，控压策略应避开消防峰值时段

2. 漏损控制与压力管理的平衡

压力—漏损关系：背景漏失量与压力呈指数关系（N1≈0.5~1.5），夜间适度降压可显著降低漏损，但需监控爆管风险

降压幅度：单次降压不宜超过0.05MPa，避免管网应力突变引发老旧管段爆裂

用户告知：实施分区控压前，应对受影响用户进行公告，避免投诉

3. 水质安全保障

防止死水：压力分区边界阀门长期关闭可能导致局部水流停滞，需定期开启冲洗或设置旁通

余氯维持：低压区流速减缓可能加速余氯衰减，调度系统应将水质监测纳入压力调整约束条件

管网末梢：通过调度指令定期开启末端泄流阀，保障"盲肠"管段水质

4. 设备与系统可靠性

阀门选型：分区入口阀应选用防水锤、耐腐蚀、低流阻的偏心半球阀或调流调压阀，具备手动/电动双操作

传感器防护：井下压力传感器应选用IP68防护等级，配置防凝露与防堵塞装置

通信冗余：调度中心至关键泵站采用光纤主链路+4G备份，避免单链路中断导致失控

数据安全：工控网络与办公网络物理隔离，调度平台部署堡垒机与操作审计

5. 合规与标准

设计规范：符合《室外给水设计标准》GB 50013、《城镇供水管网运行、调度及质量验收规范》CJJ 207等

计量精度：贸易结算表精度≥2级，分区考核表精度≥1级，定期强制检定

信息安全：满足《网络安全等级保护》2.0要求，关键系统不低于三级等保

6. 人员与应急管理

复合型团队：配备给排水工艺、自动化控制、信息技术、数据分析多专业融合团队

调度授权：明确调度指令分级（日常调整、分区切换、事故处置），重大操作双人确认

应急预案：制定爆管、泵站故障、水质污染、网络攻击等专项预案，每半年演练一次

公众沟通：建立停水/降压短信/APP推送机制，提升用户感知与满意度

7. 智慧化升级路径

数字孪生管网：构建实时同步的管网水力数字孪生体，实现"先仿真、后调度"

AI漏损定位：结合压力瞬变分析与夜间流量模式识别，实现爆管点百米级定位

需求侧响应：通过远传水表数据反馈，实现用户侧用水行为分析，反向优化调度计划

低碳调度：以泵站电耗最低为目标，利用电价峰谷差异与高位水池调蓄，实现"谷期多送、峰期少送"

三、IGC智慧水务典型应用场景