CN107608398B - 管理对来自水网络的水的需求的方法以及需求管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管理对来自计算机控制的水网络的水的需求的方法、以及需求管理系统。所述网络用于将水供应给一个或多个客户，并且所述方法包括以下步骤：在所述网络内保持具有预定第一参数的实时数据库；通过用户接口从所述一个或多个客户中的特定客户接收请求，所述请求用于水从所述网络向所述一个或多个客户中的特定客户的供应的期望流速和时间；使用来自所述实时数据库的预定第一参数，基于所述网络的液力容量确定所述供应的期望流速和时间的可得性；以及如果所述液力容量可得，则使用所述实时数据库计算第二参数，以通过所述网络以所述供应的期望流速和时间向所述一个或多个客户中的特定客户供应水。

Description

管理对来自水网络的水的需求的方法以及需求管理系统
本申请是申请日为2012年08月01日、申请号为201280046810.X、发明名称为“流体网络的需求管理系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于流体网络的需求管理的需求管理系统和方法，并具体非排他地涉及用于开放管道(通道网络)和封闭管道(管线)的需求管理系统。
背景技术
在我们的美国专利No.7,152,001(将其全部内容合并到这里)中，公开了一种基于计算机的系统，用于预测流体流动网络中的液位(fluid level)。该系统已经非常成功，因为其可以使用过去和现在的参数测量值来预测和控制液位和流量(flow)。该系统从调节器或阀的时控液位和开口位置收集数据以提供一模型，通过该模型可以实时确定液位和流量。
供水者(例如灌溉当局(irrigation authority))需要在客户确定的时间向他们的客户提供准确水供应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于流体网络的需求管理系统，以在时间制度(regime)下提供测量的流体流量。
本发明在一个方面中提供了一种用于流体网络的需求管理的方法，所述方法包括以下步骤：提供计算机控制的流体网络，用于将流体供应到至少一个客户，在所述计算机控制的流体网络内保持具有预定参数的实时数据库，通过用户接口请求从所述流体网络向所述至少一个客户供应所述流体的流速(flow rate)和时间，使用来自所述实时数据库的预定参数，基于所述流体网络的液力容量(hydraulic capacity)确定提供所述流体从所述流体网络向所述至少一个客户的供应的可得性，并且，如果所述液力容量可得，则使用所述实时数据库计算参数，以通过所述计算机控制的流体网络将所述流体供应到所述至少一个客户。
优选地，所述方法包括以下步骤：允许多个客户访问所述用户接口，并且所述计算机控制的流体网络确定每个请求的优先级和权重以确保所述液力容量的持续性。
本发明还可以提供以下步骤：模拟所述计算机控制的流体网络内的液体静压(hydrostatic pressure)，以确定所述液力容量。
在再一实施例中，所述计算机控制的流体网络可以包括从耦接到用于向所述实时数据库提供系统测量值的接口的流体调节器、阀和传感器中的一个或多个进行选择。
优选地，来自SCADA接口的数据被用于基于系统识别技术使用管网的模型校正和连续微调所述计算机控制的流体网络。
本发明在另一个方面中提供了一种管理对来自计算机控制的水网络的水的需求的方法，所述网络用于将水供应给一个或多个客户，所述方法包括以下步骤：在所述网络内保持具有预定第一参数的实时数据库；通过用户接口从所述一个或多个客户中的特定客户接收请求，所述请求用于水从所述网络向所述一个或多个客户中的特定客户的供应的期望流速和时间；
使用来自所述实时数据库的预定第一参数，基于所述网络的液力容量确定所述供应的期望流速和时间的可得性；以及如果所述液力容量可得，则使用所述实时数据库计算第二参数，以通过所述网络以所述供应的期望流速和时间向所述一个或多个客户中的特定客户供应水。
本发明在又一个方面中提供了一种需求管理系统，用于管理对来自计算机控制的水网络的水的需求，所述网络用于将水供应给一个或多个客户，所述需求包括用于水从所述网络向所述一个或多个客户中的特定客户的供应的期望流速和时间的至少一个请求；所述系统包括：具有预定第一参数的实时数据库；以及至少一个计算设备，被配置为：接收所述至少一个请求；使用来自所述实时数据库的预定第一参数，基于所述网络的液力容量确定所述供应的期望流速和时间的可得性；及如果所述液力容量可得，则使用所述实时数据库计算第二参数，以通过所述网络以所述供应的期望流速和时间向所述一个或多个客户中的特定客户供应水。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述中，本发明的优选实施例的结构和功能特征将变得更明显，其中：
图1是本发明的实施例的需求管理系统的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于封闭管道(即管线)的需求管理系统的流程图。虽然优选实施例引用封闭管道系统，但本发明不限于该环境，因为其可以容易地适配于对开放管道(即通道网络，特别是灌溉)使用。该系统可以容易地合并到美国专利No.7,152,001(其已被合并到这里)中公开的流体调节器系统中。对于封闭管道系统，流体调节器将被阀取代，并且液位测量将被压力测量代替。
需求管理系统10具有SCADA(数据采集与监视控制)或网络软件接口12，其控制需求管理系统10。术语“SCADA”通常指监视和控制散布在大区域上的系统的集中式系统。用于管网的已知模型将用于对这些网络的需求管理中。来自SCADA接口12的数据将用于基于系统识别技术而校准和连续微调管网的模型。流量测量和压头测量(未示出)位于管网上的点(未示出)上，并由SCADA接口12询问。SCADA接口12将解析所提供的数据，以将操作的模型校准到期望的精度。对用户14的供应点是对管网使用的控制的主要形式。SCADA接口12与主数据库16交互，该主数据库16具有模型和与其关联的控制软件。来自系统的实时测量值全部被传送到主数据库16。操作员18可以与接口12交互以允许操作员检阅远程监视、控制系统10、检查和响应警报标准、检阅实时和历史数据以及其它预定要求。
客户20与接口22通信，接口22允许客户订约在所选时间的所选流速。接口22可以是计算机、键盘或因特网，基于它们允许向系统10输入客户的期望选择。期望选择可被认为是水分配的订单。系统软件在步骤24确认所选流速和所选时间是否能够被网络的液力容量所满足。
如果系统可以满足所选流速和所选时间，则在步骤26接受该订单。订单将被添加到主数据库16，如路径28所指示的。主数据库16将在步骤30调度所选流速和所选时间，以向需要的阀(未示出)提供合适的控制信号，以便在步骤32在所选时间提供所选流速。
如果系统不能在所选时间满足所选流速，则在步骤34，将向客户20提供替代的阵列(例如不同的时间和/或不同的流速)。需求管理确保在所需要的流速超过流体网络的液力容量时流体网络的液力性能不恶化。供水当局特定的商业规则可被用于确定赋予订单的优先级以及不能被满足的任何订单的重新调度。客户20接着可以在步骤36接受所选时间和/或流速的重新调度，或取消订单。
步骤24具有来自步骤38的其它输入，步骤38计算系统的可用压力能力并将期望的流速提供到步骤24。步骤38将在40具有关于管线可以承受的最大压力的其它输入、以及在42具有关于可用于满意服务的最小压力的其它输入。软件包括步骤44，其提供基于来自主数据库16的需求参数模拟沿着管线的液体静压的模型。在步骤44的模型实时提供信息，并且将被来自从步骤32供应到所需要的阀(未示出)以在所选时间供应所选流速的流速的输出46所影响。主数据库16将输入48提供到在步骤44的模型，其包含当前和未来的需求信息。在步骤38、44的流体网络模型确保对流体网络的任何未来的流体流量需求在流体网络的液力容量内，以供应需要的流态(flow regime)。该过程要求任何计划的未来的流量需求改变在被接受作为对流体网络的未来的需求改变之前使用流体网络的模型38、44被处理。未来的流量需求改变因此被模型38、44处理，以确定流体网络的控制器是否能够供应所需要的流量。在此制度下，流量需求的改变被处理作为之前描述的订单交易。如果订单请求不导致在网络上的任何点超出最大和最小流量边界40、42，则模型建立。
系统需要订单在期望的流量改变之前一段时间被首先处理。优选实施例使用计算机应用或程序以在线处理各个订单，其中利用模型38、44在给定流体网络上的所有订单的总信息(aggregate knowledge)的情况下确定需求是否可以被满足。也可以批处理模式处理订单，在批处理模式中，预处理一组订单，其中每个订单可以被赋予预定优先级或权重。如果泵被用作流体网络的一部分，则该泵也可以提供对流体网络的调节控制，以实现所需要的流量、液位和压力。
虽然优选实施例使用封闭管道(管线网络)，但需求管理可等同地应用于通道网络(开放管道)。管子通常在较宽范围的头压内操作，因此不需要与通道网络一样多的网络控制。对于具有保持供应点处的流量等于订单的流量的控制的原理形式的管网，管网的控制器简单得多。需求管理特别可应用于通常用于供应灌溉水的重力管网。重力管网通常在受限的压头内操作，因此它们连续满足需求的能力受到限制。在开放管道中也可以使用泵。
本发明将被理解为包含许多进一步的修改，正如本领域的技术人员将容易想到的，并且所述修改将被认为是在本发明的广泛范围和界限内。本文仅通过示例阐述了本发明的一般本质以及某些具体实施例。

Claims (8)

1.一种管理对来自计算机控制的水网络的水的需求的方法，所述网络用于将水供应给一个或多个客户，所述方法包括以下步骤：
在所述网络内保持具有预定第一参数的实时数据库；
通过用户接口从所述一个或多个客户中的特定客户接收请求，所述请求是针对水从所述网络向所述一个或多个客户中的特定客户的供应的期望流速和时间的请求；
使用来自所述实时数据库的预定第一参数，基于所述网络的液力容量确定所述供应的期望流速和时间的可得性；以及
如果所述供应的期望流速和时间可得，则使用所述实时数据库计算第二参数，以通过所述网络以所述供应的期望流速和时间向所述一个或多个客户中的特定客户供应水。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
允许多个客户通过所述用户接口生成多个请求；以及
确定每个请求的优先级和权重以确保所述液力容量的持续性。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：模拟所述网络内的液体静压，以确定所述液力容量。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述网络包括从耦接到用于向所述实时数据库提供系统测量值的接口的流体调节器、阀和传感器中的一个或多个进行选择。
5.如权利要求1所述的方法，其中来自数据采集与监视控制(SCADA)接口的数据被用于基于系统识别技术使用管网的模型校正和连续微调所述网络。
6.如权利要求5所述的方法，还包括与所述数据采集与监视控制(SCADA)接口交互的操作员接口，以监视所述网络的操作。
7.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：如果所述供应的期望流速和时间不可得，则重新调度水从所述网络的供应的流速和时间。
8.一种需求管理系统，用于管理对来自计算机控制的水网络的水的需求，
所述网络用于将水供应给一个或多个客户，
所述需求包括针对水从所述网络向所述一个或多个客户中的特定客户的供应的期望流速和时间的至少一个请求；
所述系统包括：
具有预定第一参数的实时数据库；以及
至少一个计算设备，被配置为：
接收所述至少一个请求；
使用来自所述实时数据库的预定第一参数，基于所述网络的液力容量确定所述供应的期望流速和时间的可得性；及
如果所述供应的期望流速和时间可得，则使用所述实时数据库计算第二参数，以通过所述网络以所述供应的期望流速和时间向所述一个或多个客户中的特定客户供应水。
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