CN105512746A - 用于管理供水管网内的供水的系统和方法 - Google Patents
用于管理供水管网内的供水的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105512746A CN105512746A CN201510767779.4A CN201510767779A CN105512746A CN 105512746 A CN105512746 A CN 105512746A CN 201510767779 A CN201510767779 A CN 201510767779A CN 105512746 A CN105512746 A CN 105512746A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- hydraulic analysis
- unit
- water
- hydraulic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 105
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 20
- 241001486973 Misgolas robertsi Species 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B7/00—Water main or service pipe systems
- E03B7/02—Public or like main pipe systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41273—Hydraulic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Economics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Marketing (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
公开了一种用于管理供水管网内的供水的系统。该系统通过基于用于优化计算的水力分析数据和需求量数据执行水力分析和优化的集成模拟,绘制最优的水泵操作方案和水力分析结果,其中使用优化设置参数和历史数据生成需求量数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于管理供水管网内的供水的系统和方法。
背景技术
韩国的多区域供水系统含有复杂的供水系统,其中分步构建多个系统,且每个系统通过紧急连接管线在联动装置中运作。关于多区域供水系统的最优化操作,公开了下面的文档。
[文档1]韩国专利,公开号10-2006-0125292(2006年12月6日)
然而存在一个问题,就是上面文档所公开的技术可能只能应用到一些特定的供水操作站中,并且已被独立开发的不同的供水操作应用软件彼此难以集成到一起。另外,还存在另一个问题,就是用户的便利性被降低,原因是该操作应用软件作为专用应用软件开发,它与SCADA(监测控制和数据采集)平台相分开。
发明内容
本发明旨在实现的一个目的是提供一种用于管理供水管网内的供水的系统,其中该系统可提供一种泵和阀的操作方法,该方法既可以稳定地供应水又可以最小化能源消耗。
在本发明的总体方面,提供了一种用于管理供水管网内的供水的系统,该系统包括:水力分析单元,其配置为通过利用初始管线网络水力分析数据执行水力分析模拟,输出与形成管线网络的链接及节点相关的水力分析数据;校准单元,其配置为通过将利用预定管线的粗糙系数数据和需求量数据进行水力分析模拟的结果与基于实际性能的误差信息进行比较,确定最优的粗糙系数,且通过应用该最优粗糙系数生成用于优化计算的水力分析数据;优化单元,其配置为通过基于用于优化计算的水力分析数据和使用优化设置参数和历史数据生成的需求量数据执行水力分析和优化的集成模拟,从而绘制最优的水泵操作方案和水力分析结果,且提供作为优化参数的输入数据,根据该输入数据可以绘制最优水泵操作方案和水力分析结果;以及操作终端,其包括实时操作单元,该实时操作单元配置为通过基于使用优化参数生成的需求量数据执行水力分析与优化的集成模拟,从而绘制出最优水泵操作方案和水力分析结果。
在本发明的某些示例性实施例中,初始管线网络水力分析数据可以包括管线网络设施数据和管线网络模拟条件数据。
在本发明的某些示例性实施例中,管线网络模拟条件数据可包括模式、能量、曲线、选项和时间中的至少一个。
在本发明的某些示例性实施例中,校准单元可依据各种情况执行预定管线粗糙系数的水力分析模拟。
在本发明的某些示例性实施例中,校准单元可在历史数据的某个时间段内选择流量标签,并可根据该流量数据计算出需求量数据。
在本发明的某些示例性实施例中,优化单元可进一步绘制链接到最优水泵操作方案结果的需求预测结果。
在本发明的某些示例性实施例中,优化单元可进一步绘制与对应于最优水泵操作方案的链接及节点相关的水力分析。
在本发明的某些示例性实施例中,优化单元可以按照时间的顺序绘制与链接及节点相关的水力分析数据、可以按照管线网络的顺序绘制与链接及节点相关的水力分析数据、或者可以绘制与在预定时间的相关网络中的链接及节点相关的水力数据。
在本发明的某些示例性实施例中,优化单元可参照用户预定的值作为水箱水位和需求模式。
在本发明的另一总体方面,提供了一种通过从用于管理供水管网络的系统的操作终端接收数据进行的用于管理供水管网络的操作服务器的操作方法,该操作方法包括:接收与形成管线网络的链接及节点相关的水力分析数据、用于优化计算的水力分析数据以及包含用户输入的系统边界设置值的数据;通过结合水力分析的优化算法计算来搜索与控制变量(泵和阀)相关的最优化解决方案;以及绘制在当前时间段所确定的决定变量的最优控制值。
在本发明的某些示例性实施例中,可以通过SCADA(监测控制和数据采集)单元接收该系统边界设置值。
在本发明的某些示例性实施例中,数据可以进一步通过需求断点包括需求量数据。
在本发明的某些示例性实施例中,数据可以进一步包括由用户设置的电价系统。
在本发明的某些示例性实施例中,操作方法可以进一步包括:通过执行与最优控制值相对应的水力分析模拟,输出与形成管线网络的链接及节点相关的结果数据。
在本发明的某些示例性实施例中,根据在当前时间段确定的决定变量时间段的与链接及节点相关的结果数据可以在下一个时间段的接收步骤中用作与组成管线网络的链接及节点相关的水力分析数据。
根据本发明的示例性实施例,通过操作终端与操作服务器上的每个应用程序之间的数据共享和功能耦合,通过对基于水力分析和优化算法的操作系统进行打包,可以将程序进行集成。另外,每个应用程序可以彼此独立运行,以提高诸如管线网络水力分析和水泵操作模拟的操作的专业和效率,并且通过SCADA单元可以为用户提供显示以提升用户便利性。
另外,通过以模块为单元开发应用程序,可以将根据本发明的示例性实施例的系统链接至另系统。
另外,根据本发明的示例性实施例,可以反映多个操作约束条件,并且准确度可通过水力分析和最优化的结合而得到提升。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例示意性地阐释用于管理供水管网内的供水的系统的框图。
图2是图1所阐示的操作终端的详细示例性实施例框图。
图3是图1所阐示的操作服务器的详细示例性实施例框图。
图4是图1所阐示的DB服务器的详细示例性实施例框图。
图5是根据本发明的示例性实施例描述操作系统的操作的示例性视图。
图6是描述本发明操作的示例性视图。
图7是描述操作终端的实时操作单元的操作方法的示例性视图。
具体实施方式
以下将结合附图更加完整地描述多个示例性实施例,其中示出某些示例性实施例。然而,本发明构思可以体现在许多不同的形式中,并且不应被看作是限制于此处所阐明的示例性实施例。相反,所描述的方面意在包括所有这些位于本发明范围及新颖设想内的变换、修改、变化和等价物。
最近,根据韩国政府的能源目标管理系统,KEPCO(韩国电力公司)采取了“高峰时段价格”,以便在一天中电力通常消耗最多的高峰需求时间内应用最高价格,在电力消耗平均水平时应用平均成本水平的价格,在一天中电力消耗最少的轻负荷时间内应用最低价格。此外,为了根据需求侧管理来合理使用资源,在夏季档能量消耗达到一年内的高峰时,收费的价格更高,且同样意义上,在一天内电力需求集中的期间,收费的价格更高。本发明的一个目的是建立操作计划以在电力需求集中的时间内尽可能长久地避免供水操作。
供水管网的操作是一项高能量消耗工作。为了向用户稳定地提供优质供水,需在几乎每个供应点安装和操作升压站。另外,系统各处都要安装和操作减压阀和流量控制阀,以便控制系统中的水压使其维持在最优水平,或者控制水流的方向。因此,根据本发明的示例性实施例,可以实时控制泵和阀设施,因而可以最优地操作该系统并且可以保存大量的能量。
一般地,操作升压站的方式可以是基于以往操作性能和系统操作者的经验,通过按时间段手工控制泵的开/关状态,或者利用供水管理系统的监控系统根据配水池或水箱的水位确定是否启动泵。
然而,这样的操作方法最优先考虑系统的稳定性和供应能力,以便产生过量静水压力或者维持水箱内的水位高于需求,且因此这样在能源效率方面不是更可取的。在额定操作点之外驱动该泵,以便将配水池的水位维持在最优水位的上方,这种情况下可能不会寻求能量的合理使用,并且可能缩短泵的寿命,或者因频繁驱动泵而可能使系统超负荷。另外,可操作的水位范围(最大可接受水位与最小可接受水位之间的差距)不宽广,因而将产生对水质退化的关注。
因此,为了有效地操作该泵,需要预先估计一定时间后所使用的水量,并且还需要响应于所估计的使用水量计算出受压流量和抽泵头。这样,应当选择和操作具有最佳性能的泵,以便可以防止能量浪费,并可以实现有效的泵管理。另外,通过这样的过程在宽阔的范围内操作配水池,可以减少对水质退化的关注。
就韩国来说,虽然各地区的详细环境不相同,有很多山区并且海拔的改变很宽阔,这样在整个系统中难以维持稳定的水压。因此,通过在高地安装配水池的方式,大多数水供应系统的结构优先采取无压力水供应。也就是,在净化厂的末端放置升压站,以便给高地的配水池供应净化水。然后,通过无压流将水从配水池供应给消费者。
水泵站的理想操作是在电力单元成本很便宜期间保存配水池或重力箱中的水,且停止水泵操作并供应保存在保留设施中的水。
因此,根据本发明的示例性实施例,供水管网的最优化操作是寻找水泵和阀的操作方法,用于稳定地供应用水同时最小化能量消耗。这样的最优化操作可实现对“短期”的需求量改变的实时响应,并且可以“长期”减少系统操作成本。
另外,通过水泵的最优化操作可以延长水泵的寿命和防止系统的超载,并且通过容纳设施的有效水位控制可以寻求水质的改善。一般地,与水泵的购买成本和维护开支相比较而言,操作成本占用了整个水泵设施成本的大部分。因此,利用高性能水泵的管线系统需要持续地监控水泵的性能,以便使操作最优化并减少能量消耗。
根据本发明的示例性实施例,通过对水管网络系统的水力分析和用水需求预测,可以实时规划在给定的期间内操作水泵/阀的最优化方案。
以下将结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的示例性实施例示意性地阐释供管理水管网内的用水的系统的框图。
正如图1所阐示的,根据本发明的示例性实施例的系统可以包括操作终端1、DB(数据库)服务器2和操作服务器3。操作终端1、DB(数据库)服务器2和操作服务器3可以通过网络相连接。这里,网络可以是用于管理供水管网的专用网。另外,还可以使用诸如电力线通信的公用网络。
操作服务器3还可以连接至多区域供水系统。
图2是图1所阐示的操作终端1的详细示例性实施例框图。正如图2所阐示,根据本应用程序的示例性实施例的操作终端1可以包括水力分析单元11、管线网络数据校准单元12、最优化单元13、实时操作单元14以及显示单元15。例如,操作终端1可以是HMI(人机接口)设备。另外,虽然在示例设施中操作终端1形成为单一的HMI设备,但是水力分析单元11、管线网络数据校准单元12、最优化单元13、实时操作单元14和显示单元15中的每一个都可以各自形成独立的HMI设备。另外,操作终端1的每一个组件可以实现为单一操作终端1的相应应用程序。
另外,图3是图1所阐示的操作服务器3的详细示例性实施例框图,和图4是图1所阐示的DB服务器2的详细示例性实施例框图。
正如图3中所阐示,操作服务器3可以包括水力分析单元31、SCADA(监测控制与数据采集)单元32、优化单元33、需求预测单元34以及实时操作单元35。DB服务器2可以包括水力分析DB21、管线网络校准DB22、性能预测DB23、优化DB24以及实时操作DB25。
操作终端1、DB服务器2和操作服务器3的操作可以彼此相链接。以下将描述每个组件的功能和操作。
图5是根据本发明的示例性实施例描述操作系统操作的示例性视图。
操作终端1的水力分析单元11可以编辑水力分析DB21的管线网络设施表,并且可以编辑与管线网络模拟条件相对应的表。这里,管线网络设施表可以包括结点、水箱、管道、阀和水泵。与管线网络模拟条件相对应的表可以包括模式、能量、曲线、选项和时间。可以在水力分析DB21中存储编辑的数据。
另外,水力分析单元11可以利用所编辑的数据来执行水力分析。此处,可以使用预先确定的引擎用于水力分析。例如,可以使用供水分配系统模型软件包“EPANET”。
另外,水力分析单元11可以得出所执行的水力分析的结果。该结果可以包括与形成管线网络的链接及节点相关的模拟结果。此处,水力分析单元11可以按照时间的顺序分析出与链接及节点相关的模拟结果、可以按照管线网络的顺序分析出与链接及节点相关的模拟结果、或者可以分析出与在预先确定的时刻相关的网络中的链接及节点相关的模拟结果。此处,链接可以包括流量、速度、水头损失和状态;且节点可以包括需求、压力和水头。可以通过显示单元15为操作者提供这个分析结果。
同时,操作服务器3的水力分析单元31可以通过接收储存在水力分析DB21中的数据来执行与链接及节点相关的水力分析,且可以向水力分析DB21提供水力分析的结果。此处,与上面的方式相同,可以将EPANET用于水力分析。
通过操作终端1的显示单元15,操作者可以查明由水力分析单元31所分析的结果。
操作终端1的管线网络数据校准单元12可以通过查询性能预测DB23中的历史数据来选择特定的时间段,且可以通过选择在该相关的特定时间段内的特定的流量标签来将流量数据转换成需求量数据。另外,操作者可以输入管线的粗糙系数,并可将输入的粗糙系数存储到管线校准DB22中。
此处,可以通过SCADA单元32的实时数据输出,来更新性能预测DB23中的历史数据。
另外,管线网络数据校准单元12可以根据各种情况执行特定管线粗糙系数的水力分析模拟,且可以通过计算与来自水力分析模拟结果的管线实际流量及压力相关的误差来执行相互比较分析。
另外,管线网络数据校准单元12可以校准出最优的粗糙系数。管线网络数据校准单元12可以通过寻找管线粗糙系数估计值与实际值之间的最小误差的过程来将存储在管线网络校准DB22中的粗糙系数更新为该最优粗糙系数。
操作终端1的优化单元13可以通过查询性能预测DB23中的历史数据,来选择特定的时间段;且可以通过选择在该特定的时间段内的特定的流量标签,来将流量数据转换成需求量数据。另外,优化单元13可以设置优化算法的参数,且可以编辑模拟的初始条件(电价表、水泵性能曲线)、边界条件(水箱中的可操作水位)和约束条件(水箱中的当前水位、水泵历史开/关时间),并存储这些编辑的条件。
另外,基于历史数据,优化单元13可以执行优化算法模拟,以创建泵/阀操作计划;并在显示单元15上显示模拟结果。另外,利用所编辑的算法参数,优化单元13可以创建水泵操作计划。
然后,可以画出水泵操作的最优化组合方案,可以画出电力单位价格和电力成本,并且可以查询出与水泵操作方案结果相链接的需求预测结果。可以通过显示单元15来显示所画出的结果,并且可以在优化DB24中存储这些结果。
同时,通过接收来自水力分析DB21的水力分析输入数据以及接收来自优化DB24中的算法参数,操作服务器3的优化单元33可以执行优化算法。因此,可以画出水泵操作的最优化组合方案、电力单位价格和成本、以及与链接及节点相关的水力分析结果。
优化单元13可以在优化DB24中存储输入数据,根据该输入数据可以生成所画的优化水泵操作方案和水力分析结果;且将该输入数据作为优化参数提供给实时操作单元14。
操作终端1的实时操作单元14可以从水力分析DB21中接收水力分析输入数据,从优化DB24中接收算法参数,并可以通过查询历史数据来选择特定的时间段。另外,为了可以在该特定的时间段内利用历史数据自动计算需求量,实时操作单元14可以绘制特定的标签。
另外,实时操作单元14可以设置操作服务器3的实时操作单元35的参数,并可将该参数存储到实时操作DB25中。另外,实时操作单元14可以编辑模拟的初始条件(电价表、水泵性能曲线)、边界条件(水箱中的可操作水位)和约束条件(水箱中的当前水位、水泵历史开/关时间),并将所编辑的条件存储到实时操作DB25中。另外,实时操作单元14可以实时执行优化算法,以用于实时水泵操作。也即,实时操作单元14可以利用由最优化单元13所绘制的最优化参数来执行优化算法,通过显示单元15提供优化算法的结果,并可创建水泵操作方案。
于是,可以画出水泵操作的最优化组合方案,可以画出电力单位价格和电力成本,并且可以查询出与水泵操作方案结果相链接的需求预测结果。可以通过显示单元15来显示所画出的结果,并且可以在实时操作DB25中存储这些结果。另外,可以基于所输出的数据,来驱动操作服务器3的实时操作单元35。
另外,实时操作单元14可以通过水泵站、升压站、分支和配水池来定义工作场所。实时操作单元14可以为每一个工作场所设置与流入量、流出量、水位、泵和阀相关的标签信息,并可以通过显示单元15为每一个工作场所提供流入量、流出量、水位、泵和阀的操作结果。
同时,操作服务器3的实时操作单元35可以接收由实时操作单元14所设置的参数,参考在相关参数中输入的水力分析数据,并可以设置水力分析需求模式ID。另外,通过接收每个水箱中的水位、历史数据中与水泵开/关计划相关的数据、每个水泵的性能数据以及电价系统,实时操作单元35可以绘制出泵/阀操作计划并执行水力分析计算。
另外,实时操作单元35可以绘制出实时泵/阀操作计划、根据实时操作的链接比较(计划值/实际性能值)结果、和根据每时间段实时操作的节点比较(计划值/实际性能值)结果,并将这些结果存储到实时操作DB25中。
下面将描述根据本发明一示例性实施例的系统操作。
图6是描述本发明操作的示例性视图。
正如图6所阐示,在根据本发明一示例性实施例的系统中,水力分析单元1可以设置初始管线网络水力分析数据(S1),利用所设置的初始管线网络水力分析数据执行水力分析模拟(S2),并存储这些与形成管线网络的链接及节点相关的模拟的水力分析数据(S3)。
初始管线网络水力分析数据可以包括管线网络设施数据和管线网络模拟条件数据。管线网络设施数据可以包括:结点、水箱、管道、阀和泵。管线网络模拟条件数据包括:模式、能量、曲线、选项和时间中的至少一个。
然后,在根据本发明的一示例性实施例的系统中,管线网络校准单元12可以利用历史数据生成需求量数据(S4),并可以通过校准来自水泵操作数据的粗糙系数(S5),来执行水力分析模拟(S6)。另外,基于步骤S6的模拟结果和基于实际性能的误差信息(S7),管线网络校准单元12可以确定最优的粗糙系数,并可以生成水力分析数据(S8)。此处,通过查询性能预测DB23中的历史数据,需求量数据可以选择特定的时间段内的特定的流量标签,并可以将流量数据转换成需求量数据(S4)。
另外,利用用于优化计算的水力分析数据(S8)、优化参数(S10:算法参数和电价系统)以及历史数据,优化单元13可以生成需求量数据(S9)。此处,对于用户预定值,优化单元13可以参考相关的诸如水箱中水位(S13)和需求模式(S11)的水力分析标签。
接着,优化单元13可以利用输入数据执行水力分析和优化的集成模拟(S12),并可以输出结果,该结果包括:泵/阀操作计划、电源消耗计划、电力成本、需求量、流量和压力(S14)。也即,优化单元13可以确定出输入数据,可从该输入数据绘制出最优水泵操作方案和水力分析结果,并且该输入数据可作为优化参数提供。
与优化单元13的方式相同,利用用于优化计算的水力分析数据(S8)、优化参数(S10:算法参数和电价系统)以及历史数据,实时操作单元14可以生成需求量数据。此处,实时操作单元14可以将相关的诸如水箱中水位和需求模式的水力分析标签赋值给实时SCADA设置值。另外,实时操作单元14可以通过实时执行水力分析和优化的集成模拟来驱动操作服务器3(S15)。
实时操作单元14可以在每一个时间段执行水力分析和优化的集成模拟(S15),输出结果,该结果包括:泵/阀操作计划、电源消耗计划、电力成本、需求量、流量和压力(S16),并通过显示单元15显示该结果。操作者可以监控显示单元15上的结果。当模拟结果不是最优时,操作者可以再次通过优化单元13绘制另优化参数,并可将该优化参数反映给实时操作单元14。
图7是描述由操作服务器3的实时操作单元35所执行的操作方法的示例性视图。
正如图7所阐示,实时操作单元35可以从水力分析单元11接收与形成管线网络的链接及节点相关的水力分析结果数据和由管线网络数据校准单元12所确定的用于优化计算的水力分析数据,并可以对从SCADA单元32接收的包括系统边界设置值进行更新。此处,系统边界设置值可以包括:泵和阀状态的历史值和当前值,以及水箱中的当前水位。
另外,通过从操作服务器3的需求预测单元34接收的需求断点,实时操作单元35可以更新需求量数据,并可以从实时操作单元35接收由用户设置的电价系统。
这样,实时操作单元35可以接收多个数据(S71)。
接着,通过链接到水力分析的优化算法计算,实时操作单元35可以搜索与控制变量(泵和阀)相关的优化解决方案(S72)。
此处,实时操作单元35可以搜索该优化解决方案,以便执行与泵和水箱中水位设置值相关的管线网络水力分析,并根据约束条件最小化操作成本。
也就是说,通过结合水力分析和优化算法,可以绘制出最小化泵和阀操作成本的操作计划。至于泵和阀操作的优化算法,可以使用非线性优化方法,例如GA(遗传算法)方法和搜索优化方法。然而,上述的示例只意在阐述,本发明并不限制于此。另外,至于水力分析算法,可以使用由美国环保局开发的EPANET,但并不局限于此。
接着,实时操作单元35可以绘制并输出在当前时间段确定的决定变量(泵和阀的开/关)的最优控制值。实时操作单元35可以执行与该最优控制值相对应的水力分析模拟,并可以输出与形成管线网络的链接及节点相关的结果数据(S73)。
在当前时间段中输出的该最优控制值可以作为下一个时间段的初始解决方案来使用。也就是说,步骤S73的结果可以作为下一个时间段中步骤S71的初始解决方案来使用。
根据本发明的示例性实施例,通过操作终端与操作服务器上的每个应用程序之间的数据共享和功能耦合,通过对基于水力分析和优化算法的操作系统进行打包,可以集成应用程序。
另外,根据本发明的示例性实施例,每个应用程序可以彼此独立运行,以提高诸如管线网络水力分析和水泵操作模拟的操作的专业和效率,并且通过SCADA单元可以为用户提供显示以提升用户便利。
另外,通过开发模块单元应用程序,可以将根据本发明的示例性实施例的系统链接至另一个系统。
另外,根据本发明的示例性实施例,可以反映多个操作约束条件,并且通过水力分析和最优化的结合提升准确度。
虽然其中参考许多阐述性的实施例描述了本发明,但应当理解的是本领域技术人员可以设计出多种其它的修改和实施例,其将位于本发明原理的精神和范围之内。因此,本发明的权利的真正技术范围应当是由权利要求及其等价物来确定。
Claims (10)
1.一种用于管理供水管网内的供水的系统,包括:
水力分析单元,其配置为通过利用初始管线网络水力分析数据执行水力分析模拟,输出与形成管线网络的链接及节点相关的水力分析数据;
校准单元,其配置为通过将利用预定管线的粗糙系数数据和需求量数据进行水力分析模拟的结果与基于实际性能的误差信息进行比较,从而确定最优的粗糙系数,并通过应用该最优粗糙系数生成用于优化计算的水力分析数据;
优化单元,其配置为通过基于用于优化计算的水力分析数据和使用优化设置参数与历史数据生成的需求量数据执行水力分析与优化的集成模拟,从而绘制最优的水泵操作方案和水力分析结果,并提供作为优化参数的输入数据,根据该输入数据能够绘制最优水泵操作方案和水力分析结果;以及
操作终端,其包括实时操作单元,该实时操作单元配置为通过基于使用优化参数生成的需求量数据执行水力分析与优化的集成模拟,从而绘制出最优水泵操作方案和水力分析结果。
2.根据权利要求1所述的系统,其中初始管线网络水力分析数据包括管线网络设施数据和管线网络模拟条件数据。
3.根据权利要求2所述的系统,其中管线网络设施数据包括结点、水箱、管道、阀和泵中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的系统,其中管线网络模拟条件数据包括模式、能量、曲线、选项和时间中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的系统,其中校准单元依据各种情况执行预定管线粗糙系数的水力分析模拟。
6.根据权利要求1所述的系统,其中校准单元在历史数据的某个时间段内选择流量标签,并根据该流量数据计算出需求量数据。
7.根据权利要求1所述的系统,其中优化单元进一步绘制链接到最优水泵操作方案结果的需求预测结果。
8.根据权利要求1所述的系统,其中优化单元进一步绘制与对应于最优水泵操作方案的链接及节点相关的水力分析。
9.根据权利要求8所述的系统,其中优化单元按照时间的顺序绘制与链接及节点相关的水力分析数据、按照管线网络的顺序绘制与链接及节点相关的水力分析数据、或者绘制与在预定时间的相关网络中的链接及节点相关的水力数据。
10.根据权利要求1所述的系统,优化单元参照用户预定的值作为水箱水位和需求模式。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140138559A KR101674260B1 (ko) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | 상수관망 수운영 시스템 및 운영방법 |
KR10-2014-0138559 | 2014-10-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105512746A true CN105512746A (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55655398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510767779.4A Pending CN105512746A (zh) | 2014-10-14 | 2015-10-12 | 用于管理供水管网内的供水的系统和方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160103452A1 (zh) |
KR (1) | KR101674260B1 (zh) |
CN (1) | CN105512746A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108732929A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 气体产品与化学公司 | 在天然气管道网络中增加容量因子的控制系统 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101660102B1 (ko) * | 2014-04-08 | 2016-10-04 | 엘에스산전 주식회사 | 용수량 수요 예측 장치 |
GB2545899B (en) * | 2015-12-21 | 2018-07-25 | Imperial Innovations Ltd | Management of liquid conduit systems |
CN106096866A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 成都生辉电子科技有限公司 | 一种能效测定方法 |
US20180003180A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Online Energy Manager Llc | Pumping energy management control system |
WO2018083202A1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Cork Institute Of Technology | System and method for scheduling energy consumption in a network |
DE102018203021A1 (de) * | 2018-02-28 | 2019-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung und Ausgabe eines Wertes für die Versorgungsicherheit in einem Wasserversorgungsnetz |
CN109255723A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-22 | 北京恒宇伟业科技发展股份有限公司 | 调度方法、调度系统及灌溉系统 |
CN112926164B (zh) * | 2021-02-22 | 2022-05-27 | 广东工业大学 | 一种多水源供水管网系统输配格局优化方法 |
KR102619826B1 (ko) * | 2021-07-28 | 2024-01-02 | 고려대학교 산학협력단 | 상수도 관망의 펌프 운영 시스템 및 방법 |
CN115859808A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-28 | 南栖仙策(南京)科技有限公司 | 一种泵组工作预测方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101858095A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-13 | 上海三高计算机中心股份有限公司 | 一种提供供水管网辅助调度数据的处理方法及装置 |
US20110264282A1 (en) * | 2008-11-14 | 2011-10-27 | Abb Technology Ag | System and method for optimized decision-making in water supply networks and/or water supply operations |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5464038A (en) * | 1994-08-11 | 1995-11-07 | Kruto; Donald | Fluid flow control system |
KR100741691B1 (ko) * | 2005-06-02 | 2007-07-23 | 남의석 | 유비쿼터스 기술을 이용한 광역상수도 수운영시스템 및 그방법 |
CN101842756A (zh) * | 2007-08-14 | 2010-09-22 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于化工厂或精炼厂的连续、在线监视的系统与方法 |
KR101065488B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-09-16 | 이메트릭스 주식회사 | 상수도의 실시간 관망해석을 통한 블록 관리방법 |
US9904296B2 (en) * | 2014-04-01 | 2018-02-27 | Honeywell International Inc. | Controlling flow in a fluid distribution system |
CA2947117C (en) * | 2014-04-29 | 2022-07-12 | Metso Flow Control Oy | Performance monitoring of a pump-valve system |
-
2014
- 2014-10-14 KR KR1020140138559A patent/KR101674260B1/ko active IP Right Grant
-
2015
- 2015-09-25 US US14/866,708 patent/US20160103452A1/en not_active Abandoned
- 2015-10-12 CN CN201510767779.4A patent/CN105512746A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110264282A1 (en) * | 2008-11-14 | 2011-10-27 | Abb Technology Ag | System and method for optimized decision-making in water supply networks and/or water supply operations |
CN101858095A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-13 | 上海三高计算机中心股份有限公司 | 一种提供供水管网辅助调度数据的处理方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LINDELL E.ORMSBEE等: "Calibration of Hydraulic Network Models", 《JOURNAL OF THE AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108732929A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 气体产品与化学公司 | 在天然气管道网络中增加容量因子的控制系统 |
CN108732929B (zh) * | 2017-04-18 | 2021-10-01 | 气体产品与化学公司 | 在天然气管道网络中增加容量因子的控制系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160103452A1 (en) | 2016-04-14 |
KR101674260B1 (ko) | 2016-11-08 |
KR20160043845A (ko) | 2016-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105512746A (zh) | 用于管理供水管网内的供水的系统和方法 | |
US20220357713A1 (en) | Method and Apparatus for Optimizing Integrated Energy System, and Computer-Readable Storage Medium | |
CN102147830B (zh) | 给水管网优化设计方法和系统 | |
CN107679717A (zh) | 一种基于水量信息采集和泵站群优化调度的管理系统 | |
KR102574580B1 (ko) | 전력 그리드에서의 배터리 충전 및 방전 전력 제어 | |
KR101736666B1 (ko) | 상수관망 수운영 방법 | |
US20220358268A1 (en) | Method and Apparatus for Simulating Integrated Energy System, and Computer-Readable Storage Medium | |
CN104158203A (zh) | 一种微电网电源容量优化配置方法 | |
WO2022088067A1 (zh) | 分布式能源系统的优化方法、装置和计算机可读存储介质 | |
WO2021062749A1 (zh) | 综合能源系统的控制方法、装置和计算机可读存储介质 | |
KR101809205B1 (ko) | 공장 에너지 관리 시스템 | |
Berhane et al. | Optimization of water distribution system using WaterGEMS: the case of Wukro Town, Ethiopia | |
CN104517194A (zh) | 基于动态规划的电力运维派工单生成方法 | |
KR100741691B1 (ko) | 유비쿼터스 기술을 이용한 광역상수도 수운영시스템 및 그방법 | |
CN103577896A (zh) | 一种大规模电网整定计算的区域划分方法 | |
CN104680252A (zh) | 在线构架系统以及基于在线构架的供水实时调度方法 | |
CN104680427A (zh) | 地区配电网综合优化规划系统 | |
CN103337040A (zh) | 一种计及风电波动性的风电发电计划编制系统及编制方法 | |
Sunela et al. | Modeling water supply system control system algorithms | |
CN116562432A (zh) | 面向新型电力系统规划的源网荷储协同规划方法及系统 | |
JP5544314B2 (ja) | 用役設備の最適運転システム | |
Pasha et al. | Strategies for real time pump operation for water distribution systems | |
AbdelMeguid et al. | Feedback rules for operation of pumps in a water supply system considering electricity tariffs | |
Wu et al. | Optimizing water system improvement for a growing community | |
CN110965610A (zh) | 一种基于mpc控制的双路调峰设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160420 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |