CN109267612B - 一种基于bim输水管网压力管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于BIM输水管网压力管理系统，包括输水管网现场监控设备、水力管理服务器、BIM服务器、BIM终端机：在输水管网上设置信号采集模块，实时采集工作参数于水力模型库经过数据拟合获得输水管网的节点压力及流量值，同时设置BIM服务器，构建输水管网三维可视化模型，用户可在终端观察输水管网的工作状态，并且一旦发生故障即刻有提示信息；大大减少城市管网问题排查的时间和问题响应的时间，降低了人力、物力的耗损，使输水管网问题处于安全预防状态降低输水管网问题发生。
Description
技术领域
本发明涉及供水系统技术领域，更具体地，涉及一种基于BIM输水管网压力管理系统。
背景技术
目前，长距离输水管网缺乏有效管理，输水管网上某一或多节点一旦出现压力异常，传统巡检方式经常造成延时，将发生渗漏、爆管等事故，继而引发供水系统大面积故障同时造成水源浪费。此外，传统的监测数据常常分散在输水管网上各个节点上，各个现场监测数据缺乏联系，数据汇总滞后，影响统一调度与协同；缺乏可视化功能，不利于直观巡检各管路；过程跟踪困难；缺乏数据集成，很难在单一数据上溯源查找管路及节点原因，综上，工作人员很难将压力管理与爆管频率相联系，同时难以预测、控制以及对故障事故溯源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种基于BIM输水管网压力管理系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于BIM输水管网压力管理系统，包括：
输水管网现场监控设备，包括多个信号采集模块分别设在输水管网各处节点上，并与中央数据库服务器无线通信，用于采集输水管网内与水力有关数据；
水力管理服务器，与中央数据库服务器无线通信，由水力模型数据库和预测模块组成，水力模型数据库包含输水管网瞬态系统模型、稳态模型、水力组件特性曲线，预测模块接收经过中央数据库服务器处理后的监测数据与水力模型数据库经过对比拟合获得输水管道内节点压力及管道流量；
BIM服务器，与中央数据库服务器无线通信，包括输水管网三维模型数据库和更新模块组成，输水管网三维模型数据库包括融合现场监控设备BIM模型的三维真实输水管网场景模型以及与三维模型对应的可视化数据，更新模块接收中央数据库发送的各节点稳态/瞬态压力数据，并根据压力数据判断节点状态；
BIM终端机，与BIM服务器连接，实时显示输水管网三维可视化模型以及管网上各节点压力及状态信息。
进一步地，输水管网三维模型数据库包括输水管网三维图形及属性信息，属性信息包括输水管及各节点的类别、地理位置、设定参数、工作状态。
进一步地，BIM服务器更新模块将节点压力值与阈值进行比较，如果超出阈值范围，判断节点故障时生成预警信息。
进一步地，BIM终端机应用不同色彩分别表示节点不同状态信息，并且响应于预警信息，发出警报。
进一步地，输水管网各监测节点为管网上各处的水泵控制阀门、空气阀、减压阀、空气罐和/或调压罐。
进一步地，输水管网现场监控设备的现场信号采集模块包括传感器、通讯模块与电源模块，传感器用于采集管网节点参数，通讯模块将采集数据传输至中央数据库，电源模块用于给传感器及通讯模块供电。
进一步地，所述传感器为压力传感器、介质传感器、噪声传感器的至少一种传感器，所述压力传感器用于采集压力数据、介质传感器用于采集介质含量、噪声传感器用于采集噪声分贝。
进一步地，输水管现场监控设备还包括信号采集上位机，用于接收各处信号采集模块发送的采集参数，经过过滤、清洗、打包发送至中央数据库。
进一步地，所述通讯网络，是基于蜂窝的窄带物联网，用于输水管网现场监控设备、水力管理服务器、中央数据服务器、BIM服务器之间传输数据。
进一步地，管理系统还包括微信用户端、手机终端、水务系统，与BIM服务器云连接，接收BIM服务器可视化模型，并根据预警信息生成相应的提示信息。
本发明在输水管网上设置信号采集模块，实时采集工作参数于水力模型库经过数据拟合获得输水管网的节点压力及流量值，同时设置BIM服务器，构建输水管网三维可视化模型，用户可在终端观察输水管网的工作状态，并且一旦发生故障即刻有提示信息；采集数据充分被利用，判断管网工作状态并实时显示，方便用户对输水管网进行压力管理，尽可能地降低爆管危险。大大减少城市管网问题排查的时间和问题响应的时间，降低了人力、物力的耗损，使输水管网问题处于安全预防状态，相比以往的管理方式，大大降低输水管网问题发生。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构框图。
图中11-信号采集模块、12-中央数据库、13-水力管理服务器，14-BIM服务器、15-BIM终端机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种基于BIM输水管网压力管理系统，包括输水管网现场监控设备，水力管理服务器、中央数据库、BIM服务器、BIM终端机。
输水管网现场监控设备包括多个信号采集模块，与信号采集上位机无线通信，信号采集上位机与中央数据库无线通信。每个信号采集模块分别设置在输水管网各处节点位置上，包括传感器、通讯模块以及电源模块，电源模块为传感器与通讯模块提供工作电压，传感器可为压力传感器、流量传感器、介质传感器、噪声传感器之中的一种或者两种以上的组合，用于采集输水管网节点位置的参数，如压力、流量、介质含量、噪声分贝等，所采集的参数以及位置信息通过通讯模块发送至信号采集上位机。信号采集上位机接收每个信号采集模块发送的采集参数，经过过滤、清洗获取并将数据打包发送至中央数据库。
水力管理服务器与中央数据库服务器无线通信，包括水力模型数据库和预测模块，水力模型数据库包含输水管网瞬态系统模型、稳态模型以及水力组件特性曲线。预测模块接收经过中央数据库服务器处理后的采集参数，与水力模型数据库经过对比拟合获得节点压力以及管段流量，发送至中央数据库服务器。
中央数据库服务器接收获取的节点压力及管段流量值发送至BIM服务器，BIM服务器包括输水管网三维模型数据库和更新模块，输水管网三维模型数据库包括输水管网三维图形及属性信息，属性信息包括输水管及各节点的类别、地理位置、设定参数、工作状态；并在输水管网三维模型内融合现场监控设备的BIM模型；更新模块接收中央数据库发送的节点压力及管段流量值，与各个工作状态的预设阈值进行比较，工作状态可分为“增压”/“吸气”、“降压”/“排气”、“平衡”、“故障”，获取监控位置的工作状态。BIM服务器还包括报警模块，一旦判断某处节点压力或者管道流量异常，处于“故障”，即刻生成报警信号。
至少一个BIM终端机与BIM服务器连接，实时显示输水管网三维可视化模型以及管网上各节点状态信息。终端机上通过不同色彩显示不同状态信息，可局部放大观测某节点及某管段信息，例如压力值、流量值。此外BIM终端机还可以响应报警信号，例如出现故障的节点及管道的颜色设置为深红、或者闪烁以及警报声。
此外，设置微信公众号、手机终端等于BIM服务器云连接，接收报警信号通知；水务管理系统接收BIM服务器内数据信息，与现有的互联网整合起来，实现政府管理机构、企业和社团与水物理系统的整合。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，包括：输水管网现场监控设备，包括多个信号采集模块分别设在输水管网各处节点上，并与中央数据库服务器无线通信，用于采集输水管网内与水力有关参数；
水力管理服务器，与中央数据库服务器无线通信，由水力模型数据库和预测模块组成，水力模型数据库包含输水管网瞬态系统模型、稳态模型、水力组件特性曲线，预测模块接收经过中央数据库服务器处理后的监测数据与水力模型数据库经过对比拟合获得输水管道节点压力及管道流量；
BIM服务器，与中央数据库服务器无线通信，包括输水管网三维模型数据库和更新模块组成，输水管网三维模型数据库包括融合现场监控设备BIM模型的三维真实输水管网场景模型以及与三维模型对应的可视化数据，输水管网三维模型数据库包括输水管网三维图形及属性信息，属性信息包括输水管及各节点的类别、地理位置、设定参数、工作状态；更新模块接收中央数据库发送的节点压力及管道流量，与各状态的预设阈值范围判断节点状态，BIM服务器更新模块将节点压力值、管道流量值与预设阈值进行比较，如果超出阈值范围，判断节点故障时生成预警信息；
至少一个BIM终端机，与BIM服务器连接，BIM终端机应用不同色彩分别表示节点不同状态信息，并且响应于预警信息发出警报提示，实时显示输水管网三维可视化模型以及管网上各节点、管道的状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，输水管网各监测节点为管网上各处的水泵控制阀门、空气阀、减压阀、空气罐和/或调压罐。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，输水管网现场监控设备的现场信号采集模块包括传感器、通讯模块与电源模块，传感器用于采集管网节点参数，通讯模块将采集数据传输至中央数据库，电源模块用于给传感器及通讯模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，所述传感器为压力传感器、流量传感器、介质传感器、噪声传感器的至少一种传感器，所述压力传感器用于采集压力数据、流量传感器用于采集管道水流量、介质传感器用于采集介质含量、噪声传感器用于采集噪声分贝。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，所述输水管现场监控设备还包括信号采集上位机，用于接收各处信号采集模块发送的采集参数，经过过滤、清洗、打包发送至中央数据库。
6.根据权利要求3所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，所述通讯模块是基于蜂窝的窄带物联网，用于输水管网现场监控设备、水力管理服务器、中央数据服务器、BIM服务器之间传输数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于BIM输水管网压力管理系统，其特征在于，管理系统还包括微信用户端、手机终端、水务系统，与BIM服务器云连接，接收BIM服务器可视化模型，并根据预警信息生成相应的提示信息。
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