高明辉　邹涛　张元禾　韩兴连

摘   要：城市二供系统的运行障碍会影响供水主管网的稳定和安全。本文介绍了基于二供设施健康运行状态，构建健康评价指标体系，对二供设备的健康度进行评价，用于指导二供设备运行管理的一种方案。该方案经实际测试，对二供设备的健康运行起到了指导作用。

关键词：二供系统;健康度;参数采集

1    二次供水概述

随着国家城市建设的不断发展，二次供水日渐成为满足高层居民用水需求的重要措施，二供系统是城镇供水的重要组成部分，二供设备设施的运行状况是保障城市高层住宅正常用水的重要因素。以重庆市为代表的山地城市，高层建筑呈区域化、集中化布局，二供设施群的分布密度较高，区域内二供系统的运行障碍将影响供水主管网的稳定和安全。从智能管理角度，二供设施的监测、监控和运行参数管理是供水系统智慧管理的基础单元，组建以二供设施群为基础的区域智能管控网络，是实现二供系统智慧管理的基础，是山地城市智慧水务系统的重要组成部分。因此构建二供设备设施健康运行指标体系，以此为基础开发设施设备运行健康度感知模块，即二供系统健康运行综合參数采集装置，是二供系统智能管理的关键基础设备。

2    现状

重庆主地区二供设备存在厂家混乱、过保无人管理、设备带病运行等问题。如设备厂家初步统计有：山东康伯利、成都宁水、沃富水务、上海熊猫、沈阳康泉、四川宇康、南京赛莱默、重庆赛塔、山东淄博润泰、青岛三利、重庆卓力、山东国泰、上海创新、上海凯泉、四川玉树、上海创新、上海三星、青岛效能、中韩社科、广州白云、上海申宝等21家品牌厂家。设备数量众多，品牌混杂，每套设备的工艺原理不尽相同。各个二供泵房设备采用的技术不同，且独立运行，远程无法实时监测。现场采集的数据欠缺，存储时间达不到管理需要。泵房自动运行策略也不符合实际，无法满足管理要求。设备的工作状态及健康状态无法准确及时获知;每套设备都需要定期巡检，设备管理单位人力成本居高不下，抢修压力很大。

综述分析，开发基于健康运行管理的二供设施健康评价体系和感知模块，将有助于解决目前二供设施运行管理维修维护难度大、成本高的现实问题，是二供系统智能管控、智慧管理升级的关键技术和基础设备，市场前景广阔，具有重要的社会经济效益。

3    项目方案

项目拟基于二供设施健康运行状态，构建健康评价指标体系，采用模块集成化技术采集现场的设备参数，利用构建的二供设备健康度评价指标体系对二供设备的健康度进行评价，用于指导二供设备运行管理。

3.1  健康指标体系构建

3.1.1  构建原则

实时掌握二供设备运行状态的关键问题是确定评价指标体系。指标体系是否科学、合理，直接关系到健康度评价的真实性和全面性。因此，所确立的健康状态指标体系必须科学地、客观地、合理地、尽可能全面地反映影响二供设备系统运行状态的所有因素，并按照一定的原则去分析和判断。

健康度评价指标体系的建立遵循九大原则，即目的性原则、科学性原则、系统性原则、可操作性原则、时效性原则、政令性原则、突出性原则、可比性原则和定性与定量相结合的原则。上述各项原则都要通过定性与定量相结合的原则才能体现。最后，所有上述各项原则皆由状态评价的目的性所决定，并以目的性原则为前提，最终建立评价指标体系。

3.1.2  分类指标体系构建

二供设备的运行状态是健康状况的直接反映，如果设备或零部件出现故障，则相应的技术性能就会偏离正常值。为反映设备的实时健康状态，必须将这些能反映二供设备状态的技术性能作为评价设备健康度的指标，然而实际中的设备结构复杂，技术性能很多，完全考虑这些参数显然不合乎实际。

基于以上考虑，项目拟从可靠性、维修性、技术性能、经济性、监测性、安全性6个方面构建二供设备健康状态指标。

3.1.3  指标子系统构建

为了能有效分析判断二供设备健康状况，从实现设备功能的角度出发，将二供设备划分为各功能子系统，然后对各功能子系统进行健康状态评价，建立功能子系统的健康状态情况数据库，为二供设备的整体状态评价和健康维护策略提供定量的理论依据。

项目拟构建以下子系统：动力系统、传动系统、操纵及控制系统、支承系统、工艺设备系统等，然后在子系统层次上继续划分，如将控制系统划分为按钮开关系统、控制元器件等子系统 。每个子子系统又可根据需要继续分解为更小的系统。其功能结构划分如图1所示。

3.1.4  健康度评价体系构建结构上，基于子系统评价，建立二供设备健康度评价系统

按照设备功能结构对二供设备进行了简单的划分，使得对二供设备的健康状态评价变为对二供设备各功能子系统的评价，进而对各功能子系统的健康状态评价，最后得到关于组成整个二供设备功能系统的健康值，形成一个完整的二供设备状态健康值数据库（知识库）。服役年龄上，构建以设备服役年龄为维度的健康度评价体系，制定相应的维护保养方案。

3.2  健康度感知方案模块集成

3.2.1  感知模块

项目设计专门的模块，分别采集环境参数、运行参数、水质参数。参数测量主要利用传感器对各主要参数进行测量。

测试过程中用到压电式传感器、热电式传感器、电磁式传感器。各个传感器模块把被测的非电量转换为可测量的电压值或数据，控制器模块根据各个传感器的数据传输协议与其通信，获取各个传感器检测到的环境参数、运行参数、水质参数，并将参数传输至储存器中进行数据处理，最终获得当前二供泵房环境的各项指标参数。

3.2.2  分析模块

从现场大量的背景干扰信号、失真信号中提取有用信号，根据测到的信号进行分类。形成经分析处理后能表征状态的中间数据，包括与设备状态判断相关的各类统计值、特征值、图谱等，主要由各类计算方法、数据处理仪器对直接测量信息进行处理后获得。处理方法有运用振动诊断领域内的时域分析、领域分析、概率密度统计等产生的数值、谱图、曲线等，这些中间数据是二供设备健康度判断的主要依据。

分析模块运用数学模型和神经网络技术对中间数据进行深度分析，从而进行设备的优化管理、故障预警及供水的平衡优化。

4    项目工程示范

根據项目研究内容及目的，选取重庆自来水公司管辖的二供用户超过1 000户有代表性的小区。拟定选取半山七号小区，供水压力中区为974户;高区为405户，合计规模为1 379户;协信阿卡迪亚E3组团，按供水压力分为高区、中区、低区，合计规模为1 360户。

通过在线检测这2个小区二供泵房的设备参数，对数据进行模块化分析，得出设备的健康程度，用于指导生产管理，降低事故率达80%。

Implementation scheme of integrated parameter

acquisition device for two supply system health operation

Gao Minghui1， Zou Tao2， Zhang Yuanhe1， Han Xinglian1

（1.Chongqing Yuantong Electronic Technology Development Co.， Ltd.， Chongqing 400013， China;

2.Chongqing Liangjiang Water Co.， Ltd.， Chongqing 401133， China）

Abstract：The operational obstacles of the urban two supply system will affect the stability and safety of the water supply network. This paper introduces a scheme based on the healthy operation status of the second supply facility， constructs a health evaluation index system， evaluates the health of the second supply equipment， and guides the operation management of the second supply equipment. The program has been tested and tested to guide the healthy operation of the equipment.

Key words：two supply system; health degree; parameter acquisition