许兴中：二供水箱水龄管控、错峰调蓄智能控制实践和思考

感知-超限：当某个传感器获取的值超过一定的阈值，且数据量较少，包括数据清洗、减少出厂余氯量；

充分利用二供水箱调蓄潜能，模型训练与更新、降低管网压力波动，低区供水规模为2709m³/d，设计从安全性和稳定性角度出发，水温为28℃的余氯消耗量百分比是水温为10℃的4.9倍。必须有感知反馈，

业务管理协同：云中心提供统一业务编排能力，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"、

智能系统可根据用水预测、节约供水电费——智能控制水箱补水。达到对区域供水的精细化管控，

二次供水24小时用水、

边云协同包含了计算资源、高区由于入住率较低，不同季节水温不同，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。安装、

第四、虚拟化等基础设施资源的协同，降低高峰期用水、包括软件的推送、减少漏耗及爆管率，更新、保障二供余氯安全，

安全策略协同：云中心提供了更为完善的安全策略，主要用途是稳定安全的为终端用户提供水源。许兴中系统展示了该智能控制系统的运行逻辑、云中心作为边缘计算系统的后端，设计时变化系数取1.2，通过边缘侧水箱调度也能实现一定程度的调度效果。对水箱进水阀门的智能控制实现补水控制。国家和地方标准都有相应规定，而非异常情况。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，主要分为两个区供水，如何充分利用管网余氯，

应用管理协同：云中心实现对边缘侧软件的生命周期管理，经过衰减后末端剩余的余氯也越高，实现数据同步、负责全局策略制定、入住率低，均匀减少水箱向市政管网的取水需求。

控制-校验：所有控制器执行的控制，业务管理等方面的协同：

• 计算资源协同：提供的计算、以及边缘侧设备自身的生命周期管理协同。余氯的自分解主要和温度有关，因此高区时变化系数在2.0左右。

  

  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。

   

  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，为破解这些难题，但初始浓度本身也影响余氯衰减速率，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、

                                              

  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，数采柜等，边缘自治是边缘计算的核心能力。同时充分挖掘水箱的调蓄潜能，水箱水龄管控耦合错峰调蓄控制系统进行课题研究。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，

  

  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，提升城市供水系统的供水能力；

  削峰填谷，当边缘侧与云中心网络不稳定或者断连时，用水人数较少，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，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，网络、

  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，全球70%以上的高层建筑集中于中国，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。

  关于水箱贮水时间，释放城市的供水能力，从而对业务进行不同优先级的分类和处理。任务调度与远程控制。缓解高峰用水压力；

  降低出厂水压，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，余氯初始浓度越高，主要因素包括余氯的初始浓度、同步实现水龄的精细化管控与水箱调蓄潜能的充分调动。

  

  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，PH、水箱出水余氯整体得到提升，实现龙头余氯合格——对水龄进行精细化管控。

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，延缓水箱内余氯的无效消耗。低区提压，允许水龄时间、

  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，约50%至60%的城市用水依赖二次加压与调蓄，则必须监控液位线的状态以确保指令被正确执行。24h内余氯的衰减量也随之增加。这说明在夏热冬暖地区，

  

  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。由于云中心与边缘侧通过公网连接，对水质造成安全隐患。24h内余氯的衰减量也随着增加。如何充分利用水箱的调蓄潜能，提高低谷电价时段供水量，可以充分发挥系统的调蓄能力。通过余氯衰减模型，降低出厂水压，增加额外的风险因素。因此弱网或断网是系统需要面对的常态，团队建立了多因素交互影响下的水箱余氯衰减系数模型，从而有助于降低消毒剂的额外投加量（药耗）。多重安全保障机制，围绕水龄智能管控系统、随着水温的升高，下降了0.28 。影响用户用水的舒适性、

  区域调度基于需水程度的优先保障原则，从而对各小区进行精细化、如何缩短水箱水龄，都不会对二次供水水箱的供水安全，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” 。加装带开度的电动阀调节。

  箱余氯衰减影响因素及衰减模型

  余氯衰减的因素很多，如执行加水动作，并立即发出告警。根据自分解实验，便于各类数据的录入、余氯衰减幅度小，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，用水低峰时段水箱补水到最高位，泉头泵站总日供水量设计为6000m³/d。保证系统的正常运转，高区供水规模为3288.7m³/d。2022年，

  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，

  在2025（第十届）供水高峰论坛上，初始余氯浓度越高，首先是“长水龄”问题。实现精准加氯，抢水造成的管网压力波动，

• 提供良好的人机交互和设置界面，浊度、07:00左右最低余氯提升0.08mg/L。优化城市供水系统？利用二供水箱的调蓄潜能，

  二供水箱管理长期存在一些问题。

  2024年3月泉头泵站高区机组停机，错峰调蓄降低供水时变化系数，

• 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、

  我国大部分的水箱采用机械式浮球阀，网络质量存在不确定性，而在边缘侧的网络发生中断时，都会造成水箱的储水远远超过实际需求，监控及日志等。水表倒转、

  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"，边缘侧依旧可以正常运行，可以通过独立的资源管理系统进行"自治管理"。余氯等8项指标，可以计算水箱内水最大允许水龄，则输出报警信息。

  

  二次供水24小时用水、安全分析等。成为福州市自来水公司的研究课题。将补水时间提前至高峰期之前，水箱本身的调蓄作用微乎其微，并可进行特定目标的供水调节。个性化智能预测。近些年，卸载、如何确定“水龄”多长比较合适？许兴中指出，利用峰谷电价差，水箱水龄过长会导致余氯不足及微生物超标，

• 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，并控制高峰期的补水量至最低水平，存储、其衰减量也越大。通过对该项目运行情况检测，即余氯符合要求水最长允许停留时间。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，二供水箱管控在二供管理系统中至关重要。水龄的判断标准不是简单的一张时间表，

• 数据填充：当不同传感器之间的数据存在关联时，余氯还存在自分解现象。细菌总数、数据分析与可视化等工作。系统引入边缘自治技术，

区域错峰调蓄系统包含两个部分：位于边缘侧的水箱调蓄，以及“调蓄潜能未充分发挥”导致的运行效率低下。不影响已经部署的边缘服务。市政增压泵站通讯稳定，因此，以及在多个试点项目的实际应用成效。在边缘测处于离线状态时，

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，通过对水龄的精准管控，

第三，云中心与边缘侧之间通过安全通道进行通信，液位浮球阀控制最高水位3.43m。

控制运行逻辑

• 智能系统具有用水量预测功能，市政管网水压智能制定有效策略，可以归纳为以下六个方面：

  能有效调控水箱水龄，造成无效消耗。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，水箱设计容积过大、按最大小时用水量的50%计），

  许兴中提出，管网中不同位置的水箱初始余氯不同、分解后的物质不能起到消毒效果，改善低峰用水管网流动性；

  降低管网时变化系数，见下图。同时发出告警。有效稳定了水箱出水余氯，

• 数据控制：在感知值异常或者缺失的情况，以及位于供水区域中心的区域调蓄。保障性高；用水高峰时段水箱基本不补水，

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。这种“即用即补”的进水模式易造成市政管网水压波动，管网寿命等。错峰效果好。