По мере ускорения урбанизации и цифровизации системы водоснабжения — важнейшие компоненты городской инфраструктуры — играют жизненно важную роль в поддержке жилой жизни и промышленного производства. Однако традиционные сети водоснабжения сталкиваются с многочисленными проблемами в эксплуатации и обслуживании (O&M), включая старение трубопроводов, высокие показатели утечек, трудности с определением местоположения оборудования и низкую эффективность ремонта. В ответ на эти проблемы интеллектуальное управление водными ресурсами стало критически важным направлением для трансформации и модернизации сектора водоснабжения. Среди технологий, обеспечивающих бесконтактную идентификацию, высокоточные возможности определения местоположения и управление данными в реальном времени, что делает ее ключевым игроком в повышении эффективности O&M сетей водоснабжения. В этой статье рассматривается, как RFID способствует улучшению работы сетей водоснабжения, и анализируются ее практическое применение и ценность.

1. Проблемы в работе сетей водоснабжения

а. Отсутствие прозрачности и неполные записи об активах

Традиционные водоканалы часто полагаются на бумажные документы или разрозненные электронные таблицы для управления инфраструктурными активами, такими как клапаны, счетчики воды, соединения и крышки люков. Эти фрагментированные системы затрудняют получение обновлений статуса в режиме реального времени, что приводит к неэффективности диспетчеризации и обслуживания.

б. Высокие показатели утечек и медленная реакция на неисправности

Стареющие трубопроводы, строительные повреждения и несанкционированное использование воды способствуют высоким средним показателям утечек. Ручные проверки дороги и медленны, что затрудняет раннее обнаружение и решение проблем.

в. Сложное расположение оборудования и сложная схема трубопроводов

В старых городских районах неполные чертежи и перекрывающиеся подземные трубопроводы усложняют работы по техническому обслуживанию. Это часто приводит к случайным раскопкам и неровным ремонтам.

2. Обзор и преимущества технологии RFID

RFID — это бесконтактная технология идентификации и передачи данных, использующая радиоволны. Система RFID состоит из трех основных компонентов: RFID-метки, считыватели и внутренняя система управления.

В секторе водоснабжения метки RFID могут быть прикреплены или встроены в компоненты инфраструктуры, каждый из которых имеет уникальный идентификатор. Эти метки предлагают несколько преимуществ:

• Эффективная идентификация : Данные можно считывать без физического контакта или разборки, что упрощает проверку активов.

• Высокая прочность : Специализированные RFID-метки устойчивы к влаге, высоким температурам и коррозии — идеально подходят для агрессивных водных сред.

• Интеллектуальное ведение журнала : Графики технического обслуживания, ответственный персонал и данные о производительности могут храниться, образуя цифровой реестр активов.

• Точное позиционирование : При интеграции с ГИС (географическими информационными системами) RFID позволяет точно отслеживать местоположение подземных активов.

3. Применение RFID в работе водопроводных сетей

а. Управление цифровыми активами

Клапаны, счетчики воды, крышки люков и соединения труб могут быть помечены RFID, что позволяет отслеживать информацию о полном жизненном цикле. Обслуживающий персонал может сканировать метки с помощью портативных устройств для доступа к идентификаторам активов, датам установки, истории обслуживания и статусу производительности.

Например, в проекте интеллектуального управления водными ресурсами в китайском городе все критические клапаны были закодированы и снабжены метками RFID. Во время проверок рабочие могли мгновенно проверять графики технического обслуживания и обнаруживать аномалии, что значительно повышало точность и эффективность управления активами.

б. Обнаружение утечек и координация ремонта

При обнаружении утечки диспетчерский центр может использовать RFID-метку для быстрого определения неисправного компонента и получения истории его обслуживания. В сочетании с данными ГИС система отображает точное географическое местоположение компонента и окружающую инфраструктуру, что позволяет проводить целенаправленные ремонты.

Некоторые усовершенствованные RFID-метки также оснащены датчиками для мониторинга таких параметров, как давление и температура. Эти смарт-метки могут отправлять данные в реальном времени в центр управления, где алгоритмы анализируют данные на предмет ранних признаков утечки, меняя модель обслуживания с реактивной на превентивную.

в. Безопасность строительства и интеллектуальный контроль

Во время строительства или модернизации трубопроводов сложные подземные схемы часто приводят к случайным повреждениям. Маркеры с RFID-метками, зарытые вдоль трубопроводов, помогают строительным бригадам определять правильные маршруты и избегать ненужных рисков.

Кроме того, RFID может быть интегрирована с системами инспекции для создания автоматизированных напоминаний о запланированном обслуживании или отчетах об аномалиях. Инспекционный персонал сканирует метки RFID для регистрации и загрузки результатов задач, создавая отслеживаемую, проверяемую запись о техническом обслуживании, которая сводит к минимуму «фантомные проверки».

4. Исследование случая и результаты

В районе Цзянбэй в Нанкине были внедрены платформы RFID и IoT для создания единой системы управления цифровыми активами для водопроводной сети. После года внедрения были достигнуты следующие результаты:

• Время поиска трубопровода сократилось на 90%, что значительно повысило эффективность аварийного ремонта;

• Уровень соответствия требованиям проверки клапанов вырос до 98%, при этом ведется полная цифровая запись;

• Годовой уровень утечек снизился с 15% до 8%, что свидетельствует о значительной экономии воды;

• Была создана комплексная база данных цифровых активов, что сделало инфраструктуру «видимой, отслеживаемой и управляемой».

В настоящее время эта модель распространяется на другие районы и служит эталоном цифровой трансформации муниципальных служб водоснабжения.

5. Проблемы и будущие направления

Несмотря на свои преимущества, внедрение RFID в водном хозяйстве сталкивается с некоторыми препятствиями:

• Высокие первоначальные затраты : Высокопроизводительные RFID-метки (например, устойчивые к давлению, оснащенные датчиками) относительно дороги и требуют значительных первоначальных инвестиций.

• Ограничения по окружающей среде : Глубоко расположенные компоненты или металлические помехи могут ухудшить считываемость RFID-меток.

• Сложность интеграции данных : Успешное внедрение требует интеграции с ГИС, SCADA, системами обслуживания клиентов и т. д., что может быть технически сложно.

• Требования к обучению : Полевые работники нуждаются в обучении, чтобы адаптироваться к новым инструментам и рабочим процессам.

Заглядывая вперед, технология RFID, скорее всего, будет интегрироваться с NB-IoT, 5G, визуальной аналитикой ИИ и блокчейном, чтобы обеспечить более широкое зондирование, автоматизированное принятие решений и безопасное управление данными. По мере снижения стоимости меток и увеличения возможностей настройки ожидается, что RFID распространится на малые и средние города и сельские системы водоснабжения, ускоряя распространение интеллектуальных решений для водоснабжения.

Заключение

RFID разрушает информационные хранилища, которые мешают традиционному управлению водными ресурсами, обеспечивая быстрые, точные и интеллектуальные операции. В более широком контексте развития умного города RFID поддерживает структуру управления водными ресурсами полного цикла — от зондирования и передачи до анализа, принятия решений и исполнения. Это не только повышает эффективность O&M и качество обслуживания клиентов, но и обеспечивает устойчивое использование водных ресурсов. По мере того, как RFID продолжает развиваться и получать политическую поддержку, она станет важнейшей опорой интеллектуальной водной инфраструктуры, направляя городские системы водоснабжения в новую эру интеллектуального и утонченного управления.