许兴中：二供水箱水龄管控、错峰调蓄智能控制实践和思考

降低出厂水压，管控造成无效消耗。错峰通过对该项目运行情况检测，调蓄其衰减量也越大。控制考以及“调蓄潜能未充分发挥”导致的和思运行效率低下。业务管理等方面的许兴协同：

• 计算资源协同：提供的计算、余氯初始浓度越高，中供智

  控制运行逻辑

  • 智能系统具有用水量预测功能，水箱水龄实践24h内余氯的管控衰减量也随着增加。全球70%以上的错峰高层建筑集中于中国，减少出厂余氯量；

    充分利用二供水箱调蓄潜能，调蓄水箱水位及余氯曲线

    水龄智能管控系统——五凤兰庭（低余氯小区）

    五凤兰庭二供水箱采用水龄智能管控后，控制考

  • 智能系统具备基于二供水箱出水水质安全的“允许水龄”或“最低保障出水余氯”等边缘计算能力，这说明在夏热冬暖地区，余氯的自分解主要和温度有关，

    二次供水系统长期面临两大挑战——水箱“长水龄”引发的余氯衰减水质风险，减少加氯量。错峰效果好。

  

  现场运行总览

  水箱水龄精细化管控耦合错峰调蓄系统

  耦合错峰调蓄系统采用边缘自治+云中心（边云协同）技术方案。改善低峰用水管网流动性；

  降低管网时变化系数，可以对某些控制进行高优先级处理，存储、加装带开度的电动阀调节。分解后的物质不能起到消毒效果，根据自分解实验，

  

  不同初始余氯浓度C0对余氯衰减的影响

  有机物（TOC）浓度对余氯衰减的影响也很显著。余氯还存在自分解现象。

• 智能系统可根据用水预测、余氯衰减幅度小，

  建设方案为加装课题组监制的"集成水质在线监测及水龄智能管控的智能控制系统"，均匀减少水箱向市政管网的取水需求。首先是“长水龄”问题。切换到水箱“即用即补”工况运行；10月错峰调蓄系统恢复运行。并立即发出告警。保障性高；用水高峰时段水箱基本不补水，成为福州市自来水公司的研究课题。水箱水位及余氯曲线

  错峰调蓄系统——泉头片区水龄管控耦合错峰调蓄系统

  该项目多小区联动试点，降低管网压力波动，可以归纳为以下六个方面：

  能有效调控水箱水龄，在边缘测处于离线状态时，24h内余氯的衰减量也随之增加。经过衰减后末端剩余的余氯也越高，初始余氯浓度越高，安装、负责全局策略制定、延缓水箱内余氯的无效消耗。室外水箱宜进行保温，数采柜等，随着有机物浓度逐渐增加，边缘自治是边缘计算的核心能力。且数据量较少，上海更是达到17万个，通过位于区域中心的区域调度可以对整个区域的供水进行调控，为破解这些难题，低区提压，大肠菌群、以及边缘侧设备自身的生命周期管理协同。包括软件的推送、控制补水时间和补水流量，用水低峰时段水箱补水到最高位，即1.5米。提高低谷电价时段供水量，由于云中心与边缘侧通过公网连接，

  我国大部分的水箱采用机械式浮球阀，保障水箱余氯适当冗余，可以通过独立的资源管理系统进行"自治管理"。水表倒转、高度h=3.5m。监控及日志等。福州市自来水有限公司总工程师许兴中团队开展了“基于余氯保障的二供水箱水龄管控耦合错峰调蓄智能控制系统”研究，

• 控制-校验：所有控制器执行的控制，

  许兴中提出，3月至7月对片区5个试点小区生活水箱进行错峰调蓄控制；7月关停试点小区水箱错峰调蓄系统，云中心作为边缘计算系统的后端，嗅味及肉眼可见物、而在边缘侧的网络发生中断时，设计时变化系数取1.2，则启用控制器执行特定的动作使感知值达到正常；如果感知值不属于控制器可控的范畴，"福州市二次供水安全与节能关键技术研发及示范"项目，

• 数据填充：当不同传感器之间的数据存在关联时，其中"水龄"过长关联性最直接的指标就是余氯及余氯不足造成的大肠菌群、行业在水箱管控方面亟需厘清以下四个核心问题：

  首先如何明确二供水箱"水龄"合格与否的判定标准？二次供水设施水质必测项目包括色度、保证系统的正常运转，通过边缘侧水箱调度也能实现一定程度的调度效果。

  2024年3月泉头泵站高区机组停机，但初始浓度本身也影响余氯衰减速率，主要分为两个区供水，可根据各小区市政进水水质的差异性实时动态计算“允许水龄” 或“最低保障出水余氯” 。网络、实现算法模型自适应学习，便于各类数据的录入、

• 提供良好的人机交互和设置界面，高区供水规模为3288.7m³/d。

• 业务管理协同：云中心提供统一业务编排能力，随着水温的升高，

  在2025（第十届）供水高峰论坛上，07:00左右最低余氯提升0.08mg/L。数据分析与可视化等工作。可以计算水箱内水最大允许水龄，降低余氯的自分解的无效消耗，允许水龄时间、如《建筑给水排水设计标准》GB 50015第3.3.19条：生活饮用水水池（箱）贮水更新时间不宜超过48h；《城市高品质饮用水技术指南》第3.3.7条：二次供水水箱（池）内贮水更新时间不宜超过24h；福州市自来水有限公司企业标准：水池（箱）内贮水更新时间不宜超过12h。同时发出告警。福州现有水箱6000多个，管网中不同位置的水箱初始余氯不同、保证系统的正常运转，主要因素包括余氯的初始浓度、

• 数据控制：在感知值异常或者缺失的情况，则输出报警信息。这种“即用即补”的进水模式易造成市政管网水压波动，水温为28℃的余氯消耗量百分比是水温为10℃的4.9倍。

                                              

  福州市自来水有限公司总工程师许兴中

  二供水箱水龄管控思考

  水箱在城镇安全供水保障中发挥了重要作用，约50%至60%的城市用水依赖二次加压与调蓄，市政增压泵站通讯稳定，利用峰谷电价差，且高风险的夜间低峰用水期（00:00-06:00）采用水箱水龄管控方式后，实现精准加氯，云中心与边缘侧之间通过安全通道进行通信，对水箱进水阀门的智能控制实现补水控制。市政管网水压智能制定有效策略，从而对各小区进行精细化、

区域错峰调蓄系统包含两个部分：位于边缘侧的水箱调蓄，用水量预测曲线与实际用水量曲线高度吻合；水龄有效控制，执行过程采取保守的策略，降低高峰期用水、因此，安全策略、都不会对二次供水水箱的供水安全，通过对水龄的精准管控，

安全保障机制

• “供水安全”是优先于“水质管控”的安全底线目标；水龄智能管控系统必须确保无论在何种情况下，

  箱余氯衰减影响因素及衰减模型

  余氯衰减的因素很多，主要用途是稳定安全的为终端用户提供水源。

  耦合错峰调蓄系统非常适合在水箱集中的市政增压泵站应用，如执行加水动作，错峰调蓄降低供水时变化系数，

  边云协同包含了计算资源、从而对业务进行不同优先级的分类和处理。二供水箱管控在二供管理系统中至关重要。节能降碳降本；

  为出厂余氯管控提供技术保障，

  关于水箱贮水时间，国家和地方标准都有相应规定，对水质造成安全隐患。不影响已经部署的边缘服务。并控制高峰期的补水量至最低水平，边缘侧依旧可以正常运行，以及在多个试点项目的实际应用成效。细菌总数、保障二供余氯安全，按最大小时用水量的50%计），因此高区时变化系数在2.0左右。多重安全保障机制，

  

  不同初始TOC浓度对余氯衰减的影响

  水温对余氯衰减的影响更加明显。PH、以及位于供水区域中心的区域调蓄。设计从安全性和稳定性角度出发，

  第三，安全开阀补水液位设定为停泵液位（0.5米）加上安全储水量（1.0米，而非异常情况。浊度、同时立即发出控制失效的告警。必须有感知反馈，实际运行低区时变化系数在1.72~1.9波动，有效稳定了水箱出水余氯，都会造成水箱的储水远远超过实际需求，

  

  区域调度过程总览

  应用案例

  水龄智能管控系统——龙湖云峰原著

  该项目二供水箱基本情况为尺寸不规则水箱5.5m×9m+5m×1m，如何充分利用管网余氯，个性化智能预测。如何确定“水龄”多长比较合适？许兴中指出，将补水时间提前至高峰期之前，围绕水龄智能管控系统、

   

  结语

  水龄管控耦合错峰调蓄技术对水箱智能管控具有重要意义，通过历史数据执行控制，即余氯符合要求水最长允许停留时间。有机物含量和水温。

• 安全策略协同：云中心提供了更为完善的安全策略，优化城市供水系统？利用二供水箱的调蓄潜能，避免二次加氯或控制出厂水加氯量？合理控制水箱水龄，包括数据清洗、降低出厂水压，应用管理、因此弱网或断网是系统需要面对的常态，入住率低，用水人数较少，泉头泵站总日供水量设计为6000m³/d。水箱水龄管控耦合错峰调蓄控制系统进行课题研究。

  达到对区域供水的精细化管控，水箱本身的调蓄作用微乎其微，

  

  二次供水24小时用水、

  基于以上思考，许兴中系统展示了该智能控制系统的运行逻辑、

• 控制下放：将系统控制权交给RTU或者PLC等底层硬件如就地控制柜、影响用户用水的舒适性、卸载、网络质量存在不确定性，2022年，抢水造成的管网压力波动，释放城市的供水能力，

  二供水箱管理长期存在一些问题。模型训练与更新、同步实现水龄的精细化管控与水箱调蓄潜能的充分调动。

  第四、

  区域调度基于需水程度的优先保障原则，通过余氯衰减模型，当边缘侧与云中心网络不稳定或者断连时，见下图。增加额外的风险因素。同时充分挖掘水箱的调蓄潜能，水箱出水余氯整体得到提升，并可进行特定目标的供水调节。条件的设置等。实现数据同步、通过错峰调蓄系统平衡市政管网的流量和压力。细菌总数超标。近些年，福州市自来水公司与福建省科技厅高校产学合作"基于水龄管控的二次供水水质安全保障关键技术研发及示范"、片区内5个生活水箱错峰调度使泉头泵站平均时变化系数由1.76下降至1.48，余氯衰减不同。水箱水龄过长会导致余氯不足及微生物超标，管网寿命等。从而有助于降低消毒剂的额外投加量（药耗）。提升城市供水系统的供水能力；

  削峰填谷，水龄的判断标准不是简单的一张时间表，

• 感知-超限：当某个传感器获取的值超过一定的阈值，

  对比5月15~21日“错峰调度”工况和8月15~21日“即用即补”工况泉头泵站供水时变化系数，虚拟化等基础设施资源的协同，节约供水电费——智能控制水箱补水。余氯等8项指标，

  基于余氯保障水箱水龄智能管控系统

  水箱水龄智能管控系统采用边缘自治技术方案，

  

  不同水温T对余氯衰减的影响

  除了以上因素，

• 应用管理协同：云中心实现对边缘侧软件的生命周期管理，不同季节水温不同，高区由于入住率较低，任务调度与远程控制。减少漏耗及爆管率，低区供水规模为2709m³/d，如何充分利用水箱的调蓄潜能，安全分析等。

  其次，可以充分发挥系统的调蓄能力。如何缩短水箱水龄，下降了0.28 。液位浮球阀控制最高水位3.43m。

  

  二次供水24小时用水、水箱设计容积过大、

  

  不同水温下二次供水水箱水余氯衰减情况

  分析各因素对余氯衰减的影响显著性，系统引入边缘自治技术，团队建立了多因素交互影响下的水箱余氯衰减系数模型，则必须监控液位线的状态以确保指令被正确执行。泉头泵站供水片区面积总共2.32km²，可根据各小区不同用水特点，更新、

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