CN104776883A - 水网络的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水网络的监控方法，包含下列步骤：依据水网络配置图的各个区域的需求水量及管网组件的属性数据建立第一水力模型数据；在不同的季节的不同时段取得水网络上特定位置的监控数据，并与第一水力模型数据比对，藉以修正第一水力模型数据而得到具有复数个第二水力模型数据的水力模型数据库。而后依据目前的季节及时段选取对应的一该第二水力模型数据，以与监测数据比对，当比对结果异常时发出警示讯号。藉此，可以让水网络的监控的比对结果更为准确。

Description

水网络的监控方法

技术领域

本发明涉及水网络监测领域，更具体地涉及一种依时段而使用不同水力模型的水网络的监控方法。

背景技术

随着国家的经济成长，城巿化发展不断地加快，自来水普及率迅速提高。由于自来水水网络之分布错综复杂，且目前水网络的布局和规划有欠科学依据，使得水网络管理困难，出现事故时影响范围大、处理时间长，而影响自来水用户的权益。

随着科技的进步，市面上已有远程的管网监测系统，目前的管网监测系统会显示其多个监测站所监测的监测数据，供水网络的管理人员进行监控。当发生异常时，管理人员只能得知异常的监测站的名称，必须再与地图比对后，才能得知异常的监测站与水网络之间的相对位置关系，以进行后续的处理，如水源的调度。如此，处理时间并无法有效减少。

此外，目前水网络的监测数据的比对基础，在任何时刻皆采用单一的水力模型数据进行比对，但是，水网络实际用水需求是随着不同的时段而有所变动的，仅以单一的水力模型数据进行比对将使得比对的结果不准确，存在误判断的可能，造成后续处理的困扰。

发明内容

针对上述技术问题，本发明目的是：提供一种水网络的监控方法，可依据不同时段使用不同的水力模型数据作为比对基础。

本发明的技术方案是：

一种水网络的监控方法，包括以下步骤：

A、提供一水网络配置图，所述水网络配置图包括复数个水管的配置；

B、依据水网络配置图的各个区域的需求水量，以及各水管的管径及材质建立至少一第一水力模型数据；所述第一水力模型数据包括每一水管的一第一理想压力与一第一理想水流量；

C、分别在复数个不同的时段执行下列步骤C1与C2，以得到对应这些时段的复数个第二水力模型数据，各第二水力模型数据包括每一水管的一第二理想压力与一第二理想水流量，其中：

C1、取得水网络上特定位置的监测数据，该监测数据包括一实际压力与一实际水流量；

C2、判断步骤C1中所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于根据对应的水管的第一理想压力而作预定扩充的一第一压力范围与根据对应的水管的第一理想水流量而作预定扩充的一第一水流量范围内：

若是，则将所述第一水力模型数据储存成一第二水力模型数据；

若否，则进行以下步骤C2-1与C2-2，其中：

C2-1、修正所述第一水力模型数据相关于影响对应的水管的第一理想压力及第一理想水流量的参数；

C2-2、判断步骤C1中所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于根据修正后对应的水管的第一理想压力而作预定扩充的第一压力范围与根据修正后对应的水管的第一理想水流量而作预定扩充的第一水流量范围，若是，则将修正后的第一水力模型数据储存成一第二水力模型数据，若否，则回到步骤C2-1；

D、依据目前的时间点选取对应时段的一第二水力模型数据；以及

E、取得水网络上特定位置的监测数据并与步骤D中所选取的第二水力模型数据进行比对；当判断比对结果异常时，发出一警示讯号。

本发明的优点是：

通过对应不同时段的第二水力模型数据，可以让水网络的监控的比对结果更为准确。大大减少后续的处理时间，提高了效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图１为本发明第一较佳实施例所应用的水网络监控平台的架构图；

图２为第一实施例水网络的监控方法的流程图；

图３为第一实施例建立水力模型数据库的流程图；

图４为第一实施例监控界面，揭示局部显示水网络配置图；

图５为第一实施例监控界面，揭示水网络配置图以立体呈现；

图６为第一实施例监控界面，揭示异常的监测站以不同的颜色显示；

图７为第二实施例建立水力模型数据库的流程图。

其中：10、主机，20、地理信息系统，30、管网监测系统，32、监测站，32a、监测站，32b、监测站，40、水力模型数据库，50、屏幕，52、监控界面，60、行动网络，62、行动装置，M、地图，N、水网络配置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

请参图１所示，为本发明第一较佳实施例水网络的监控方法所应用的水网络监控平台，水网络在本实施例中为自来水供应网络。该水网络监控平台包含有一主机10、以及与该主机10连接的一地理信息系统20、一管网监测系统30、一水力模型数据库40。

该主机10用以处理该地理信息系统20、该管网监测系统30及该水力模型数据库40的数据，并且通过一屏幕50显示一监控界面52，以供使用者操控。此外，该主机另通过一行动网络60与一行动装置62连接，以与该行动装置62通讯。

该地理信息系统20包括有一地图，本实施例中，该地图为三维地图。该地图用于立体图形的方式呈现一特定区域的街道及建筑物配置。

该管网监测系统30系连接复数个监测站32，该些监测站32由自来水公司所设置，且分别设置于水网络中的特定位置，用以监测该水网络中特定位置的一监测数据，该监测数据包括水网络之水管的一实际压力、一实际水流量及一实际水流向。

该水力模型数据库40系储存有不同的水力模型，以供该主机10选取以与监测站32的监测数据进行比对运算。

通过上述的架构，即可进行图２及图３所示水网络的监控方法。

将一水网络配置图之的档案转换为该地理信息系统20可接受的一特定的数据格式文件，并将该数据格式文件汇入至该地理信息系统20，以使该水网络配置图合并于该地图上。该水网络配置图包括有水网络分布区域的复数个管网组件以及该些管网组件的相对配置位置及属性数据，其中，该些管网组件系构成水网络且包含复数水管、连接管、水阀门、水开关、水泵、消防栓、水表等组件；属性数据包括管径、长度、材质、埋设日、埋设的地理坐标（例如经纬度）、以及埋设深度。在实施上，该水网络配置图可为水网络的竣工图或管路设施图，经计算机辅助设计软件转换为该数据格式文件，例如shapefile档案。

再将该管网监测系统30的该些监测站32的地理坐标输入至该地理信息系统20。该地理信息系统20将该水网络配置图及该些监测站位置整合于该地图；该主机10自该地理信息系统20选取具有该水网络配置图及该些监测站32位置的该地图，并通过该屏幕50显示于该监控界面52，使该水网络配置图及该些监测站32以图形的方式呈现于该地图上。本实施例中，该主机10依据这些管网组件各自的埋设深度，将管网组件以立体图形的方式呈现于地图上，以形成立体的仿真水网络。而该地图、该水网络配置图与该些监测站系以不同的图层显示，因此，人员可如图４所示由监控接口52上选择隐藏地图M的局部区域，使对应于地图M上被隐藏的局部区域的该水网络配置图N局部地被呈现，来模拟施工时开挖的情形；或者如图５所示选择隐该地图，以显示立体的该水网络配置图N。

参照图３，说明建立水力模型数据库40的步骤。该主机10依据该水网络配置图的各个区域的需求水量，以及各水管的管径、材质与埋设期建立一第一水力模型数据，该第一水力模型数据包括每一水管的一第一理想压力、一第一理想水流量与一第一理想水流向，第一理想压力及第一理想水流量指在水网络最末端的用户有水可用且各个水管不至于发生爆管的压力及水流量。需求水量为由各个区域历史用水量统计而得并输入至该主机中；各水管的管径、材质及埋设期由该主机10向该地理信息系统20选取水网络配置图中的属性数据而得，其中埋设期系由埋设日起算至当下的期间。本实施例中，建立第一水力模型数据之方式系使用赫兹-威廉公式（Hazen-Williams Formula）计算，赫兹-威廉公式为本发明技术领域中常用的水力模型计算公式，这里不再赘述。

接着，分别在不同季节中的不同时段执行以下步骤1及步骤2，以得到对应不同季节及不同时段的复数第二水力模型数据，各第二水力模型数据包括每一水管的一第二理想压力、一第二理想水流量与一第二理想水流向。其中：

步骤1、该主机10在该管网监测系统30取得至少一部分的监测站32的监测数据；

步骤2、判断步骤1的监测数据是否与第一水力模型数据相符，其中，由该主机10判断步骤1中所取得的监测数据是否落于根据对应的水管的第一理想压力而作预定扩充的一第一压力范围与根据对应的水管的第一理想水流量而作预定扩充的一第一水流量范围内，本实施例的该第一压力范围为该第一理想压力的0.9倍至1.1倍，该第一水流量范围为该第一理想水流量的0.9倍至1.1倍：

若是，该主机10将该第一水力模型数据储存于该水力模型数据库40中，形成一第二水力模型数据；

若否，则进行以下步骤2-1与2-2，其中：

步骤2-1、该主机10修正该第一水力模型数据相关于影响对应的水管的该第一理想压力及该第一理想水流量的参数。本实施例中，修正第一水力模型数据的方法为调整所对应的水管的摩擦系数的参数，再加入赫兹-威廉公式中计算，以得到修正后的第一水力模型数据。摩擦系数与水管内杂质累积的程度有关，杂质累积愈多摩擦系数愈大，通过增加或减少摩擦系数来修正第一水力模型数据，即可对应到水管内杂质实际累积的程度，而使修正后的第一水力模型数据更为准确。当然，亦可直接给予管径一修正值，以对应因杂质累积而缩小的水管内的空间。实际上，修正第一水力模型数据时，亦可再加入目前季节及时段的预估的需求水量进行计算。

步骤2-2、判断步骤1的监测数据是否与修正后的第一水力模型数据相符。该主机10判断步骤1中所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于根据修正后对应的水管的该第一理想压力而作预定扩充的该第一压力范围与根据修正后对应的水管的该第一理想水流量而作预定扩充的该第一水流量范围，若是，则该主机10将修正后的该第一水力模型数据储存于该水力模型数据库40中，形成一该第二水力模型数据，若否，则回到步骤2-1执行。

通过重复前述步骤1与步骤2数次，即可得到该水力模型数据库40。而后，该主机10依据目前的季节及时间点自该水力模型数据库40选取对应季节及时段的一该第二水力模型数据，并将所选取的第二水力模型数据通过该屏幕50显示于该监控界面52中的地图上的水网络配置图中对应的位置，并且该主机10选取该管网监测系统30的该些监测站测得的实际水流向，并显示于该地图上的水网络配置图。

监控水网络的人员即可由该屏幕50的监控界面52中观看目前的水网络中各个水管在目前时段的理想压力、理想水流量及实际水流向。人员由该监控界面52中点选地图上的一该监测站32后，该监控界面52中则显示被点选的该监测站32的监测数据，包括实时的实际压力、实际水流量、实际水流向。

而后，该主机10自该管网监测系统持续选取至少一部分的监测站32的监测数据并与所选取的第二水力模型数据进行比对，当判断比对结果异常时，该主机10发出一警示讯号，该警示讯号包含异常的监测站的一位置信息及实际水流向，该位置信息可为监测站名称、地理坐标等可表明位置的信息。

本实施例中，该主机10是在监测数据的实际压力或实际水流量超出对应的水管的第二理想压力作预定扩充的一第二压力范围或跟根对应的水管的第二理想水流量作预定扩充的一第二水流量范围时，判断比对结果为异常，本实施例的该第二压力范围为该第二理想压力的0.9倍至1.1倍，该第二水流量范围为该第二理想水流量的0.9倍至1.1倍。

该主机10将发出的警示讯号传送到该屏幕50以文字的方式显示于该监控界面52，说明发生异常的监测站32的位置，并且依据该警示讯号中异常的监测站的位置信息将异常的监测站以图形的方式显示于该地图上相对应的位置，如图６所示的范例，将发生异常的监测站32a的颜色以不同于其它正常的监测站32b的颜色显示。

此外，该主机10亦将该警示讯号透过该行动网络60传送至维修人员所持有的该行动装置62，并于将发生异常的监测站32的位置信息传送至该行动装置62，以通知维修人员进行后续处理。此外，该主机10亦于监测数据的实际水流向与所选取的第二水力模型数据中对应的水管的第二理想水流向不同时，判断比对结果为异常，且发出的该警示讯号包含异常的监测站的位置信息及该实际水流向，维修人员可以依据实际水流向调整位于上游的水阀或关闭位于上游的水开关，以利于后续的检修。

以下再提供本发明第二较佳实施例水网络的监控方法，与第一实施例的方法大致相同，不同的是，在图７所示建立水力模型数据库的步骤中，在步骤S201中该主机10依据该水网络配置图的各个区域于不同季节的不同时段的需求水量来建立复数个第一水力模型数据。而在步骤S202中，判断监测数据是否与对应目前季节及时段的一该第一水力模型数据相符，其中，由该主机10判断所取得的监测数据是否落于对应季节及时段的该第一水力模型数据中对应的水管的第一压力范围与第一水流量范围内。

依据不同季节及不同时段建立水力模型数据库，实际上，亦可只用不同时段建立建立水力模型数据库。

综上所述，通过本发明水网络的监控方法，可将水网络配置图、管测监测系统的监测站的位置及监测数据与地图结合，并以图形呈现在地图上，让水网络的监控人员可以直观地了解水网络的配置状况，以及了解实时的监测数据，方便后续的调度。此外，通过水力模型数据库中对应不同季节及不同时段的该些第二水力模型数据，可以让水网络之监控的比对更为准确。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1. 一种水网络的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、提供一水网络配置图，所述水网络配置图包括复数个水管的配置；

B、依据水网络配置图的各个区域的需求水量，以及各水管的管径及材质建立至少一第一水力模型数据；所述第一水力模型数据包括每一水管的一第一理想压力与一第一理想水流量；

C、分别在复数个不同的时段执行下列步骤C1与C2，以得到对应这些时段的复数个第二水力模型数据，各第二水力模型数据包括每一水管的一第二理想压力与一第二理想水流量，其中：

C1、取得水网络上特定位置的监测数据，该监测数据包括一实际压力与一实际水流量；

C2、判断步骤C1中所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于根据对应的水管的第一理想压力而作预定扩充的一第一压力范围与根据对应的水管的第一理想水流量而作预定扩充的一第一水流量范围内：

若是，则将所述第一水力模型数据储存成一第二水力模型数据；

若否，则进行以下步骤C2-1与C2-2，其中：

C2-1、修正所述第一水力模型数据相关于影响对应的水管的第一理想压力及第一理想水流量的参数；

C2-2、判断步骤C1中所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于根据修正后对应的水管的第一理想压力而作预定扩充的第一压力范围与根据修正后对应的水管的第一理想水流量而作预定扩充的第一水流量范围，若是，则将修正后的第一水力模型数据储存成一第二水力模型数据，若否，则回到步骤C2-1；

D、依据目前的时间点选取对应时段的一第二水力模型数据；以及

E、取得水网络上特定位置的监测数据并与步骤D中所选取的第二水力模型数据进行比对；当判断比对结果异常时，发出一警示讯号。

2.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤C中分别在复数个不同季节的不同的时段执行步骤C1与C2，以得到对应不同季节及不同时段的第二水力模型数据；步骤D中为依据目前的季节及目前的时间点选取对应季节及时段的一第二水力模型数据。

3.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤C2-1中所述参数包括所对应的水管的摩擦系数。

4.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤B中所述至少一第一水力模型数据的数量为复数个，且该些第一水力模型数据为依据不同时段的需求水量所建立；步骤C2中，判断步骤C1所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于对应时段的对应的水管的第一压力范围与第一水流量范围内。

5.根据权利要求4所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤B中所述第一水力模型数据为依据复数个不同季节的不同时段的需求水量所建立；步骤C中分别在不同季节的不同的时段执行步骤C1与C2，以得到对应不同季节及不同时段的第二水力模型数据；步骤C2中为判断步骤C1所取得的监测数据的实际压力与实际水流量是否分别落于对应的季节及时段的对应的水管的第一压力范围与第一水流量范围内；步骤D中为依据目前的季节及目前的时间点选取对应季节及时段的一第二水力模型数据。

6.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤E中，是在监测数据的实际压力或实际水流量超出根据对应的水管的第二理想压力作预定扩充的一第二压力范围或根据对应的水管的第二理想水流量作预定扩充的一第二水流量范围时，判断比对结果为异常。

7.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤B中，所述第一水力模型数据还包括各水管的第一理想水流向；步骤C中，所述第二水力模型数据还包括各水管的第二理想水流向；步骤E中的所述监测数据包含一实际水流向，且于所述实际水流量与所选取的第二水力模型数据中对应的水管的第二理想水流向不同时，判断比对结果为异常，且发出的所述警示讯号包含水网络上发生异常的特定位置的一位置信息及所述实际水流向。

8.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤E中所述警示讯号包含有发生异常的特定位置的一位置信息；步骤E之后包含有，依据所述位置信息将发生异常的特定位置以图形的方式显示于一屏幕中的一地图上相对应的位置。

9.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤E中的所述监测数据包含一实际水流向；步骤E中所述警示讯号包含有发生异常的特定位置的一位置信息及所述实际水流向。

10.根据权利要求1所述的水网络的监控方法，其特征在于，其中步骤E之后包含有，将所述警示讯号传送至一行动装置上。