CN109902846A - 一种供水管网简化方法及系统 - Google Patents
一种供水管网简化方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109902846A CN109902846A CN201711304193.XA CN201711304193A CN109902846A CN 109902846 A CN109902846 A CN 109902846A CN 201711304193 A CN201711304193 A CN 201711304193A CN 109902846 A CN109902846 A CN 109902846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- valve
- water source
- water
- path
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/152—Water filtration
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本申请提供了一种供水管网简化方法及系统，所述方法包括：接收外部输入的管网资源数据；接收各水源负荷分担数据；在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据；归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据；返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门；返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，关闭不属于开通阀门集合中的阀门。本申请首先将整个供水管网切分成多个单水源供水的区域。然后，形成均以最短路径向各用水客户供水的简化管网。
Description
技术领域
本申请涉及供水管网技术领域，特别地，涉及一种供水管网简化方法及系统。
背景技术
目前，城市供水管网已经进入了智能化管理阶段，供水管网调度的目的是保证安全供水，在满足用户对水量、水压和水质要求的前提下，最大限度地降低供水成本。大城市的供水系统通常为多水源供水系统，系统中设有水库和加压泵站。通过集中调度，可使各水厂按照管网控制点的水压确定水泵开启台数，减少能量浪费。
目前供水管网除了局部是树状管网外，还存在大量的环状管网。树状管网相对环状管网不仅有利于多水源供水时负荷的分担，也有利于管网中水压的分析。
目前尚没有通过阀门的开启与闭合简化供水管网为树状管网，调整各水源供水负荷的方案。
发明内容
本申请提供一种供水管网简化方法及系统，用于解决现有技术无法通过阀门的开启与闭合简化供水管网管理的问题。
本申请公开的一种供水管网简化方法，包括：
接收外部输入的管网资源数据；其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入；
接收各水源负荷分担数据；
在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据；
归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据；
返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门；
返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，关闭不属于开通阀门集合中的阀门。
优选的，所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度；
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点；
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点连通一个用水客户，并且连通多条管段；
所述水源节点连通一个水源，并且连通多条管段；
所述阀门节点连通两条管段，控制所述两条管道是否连通。
优选地，所述在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据，具体包括：
在预设的第一采集周期内采集用水客户进水管与节点连接处的用水量传感器的用水量数据；
在预设的第二采集周期内统计用水客户在每个第一采集周期中的平均用水量数据。
优选地，所述归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据，具体包括：
从各客户节点出发寻找所述客户节点所在管段的另一端节点：
若另一端节点为连通节点，则将另一端节点的负荷设定为出发的客户节点负荷，并可附选将另一端节点修改为客户节点；
若另一端节点是客户节点，则设定另一端节点的负荷为出发的客户节点的负荷与另一端节点的负荷之和；
在所述供水管网中去除所述管段，将处理后得到的客户节点负荷与未被处理的客户节点负荷形成客户节点负荷数据。
优选地，所述返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门，具体包括：
返回各水源间最短的路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
设定阀门约束条件为：水源间路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于各水源的负荷比例；
根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应修改水源间路径上的节点状态，直至各水源间不再连通。
优选地，所述选出用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，将不属于开通阀门集合中的阀门全部关闭，具体包括：
选出用水客户至水源只有一条最短路径的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
选出具备多条到水源最短路径的用水客户，将所述多条路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径中的阀门加入开通阀门集合，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户都已被处理；
关闭不属于开通阀门集合中的阀门，输出更新后的阀门节点状态数据作为整体管网简化方案。
本申请公开的一种供水管网简化系统，包括：
管网资源管理模块，用于接收外部输入的管网资源数据；其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入；
水源负荷比接收模块，用于接收各水源负荷分担数据；
用水客户用水量采集模块，用于在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据；
多水源供水管网简化模块，用于归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据；
水源间路径分析模块，用于返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门；
用水客户与水源件路径分析模块，用于返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
单水源供水管网简化模块，用于选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，将不属于开通阀门集合中的阀门全部关闭。
优选的，所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度；
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点；
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点连通一个用水客户，并且连通多条管段；
所述水源节点连通一个水源，并且连通多条管段；
所述阀门节点连通两条管段，控制所述两条管道是否连通。
优选的，所述水源间路径分析模块，具体包括：
返回各水源间最短的路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
设定阀门约束条件为：水源间路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于各水源的负荷比例；
根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应修改水源间路径上的节点状态，直至各水源间不再连通。
优选的，所述单水源供水管网简化模块，具体包括：
选出用水客户至水源只有一条最短路径的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
选出具备多条到水源最短路径的用水客户，将所述多条路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径中的阀门加入开通阀门集合，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户都已被处理；
关闭不属于开通阀门集合中的阀门，输出更新后的阀门节点状态数据作为整体管网简化方案。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请首先循环查找水源之间的最短路径并根据水源的负荷负担比例确定各水源承担最短路径上哪些用水客户和需要关闭的阀门，直到整个供水管网被切分成多个单水源供水的区域。然后，针对单水源供水的区域建立各用水客户至水源的最短路径集合，关闭除最短路径中各路径包含的阀门以外的全部阀门，形成均以最短路径向各用水客户供水的简化管网。
此外，本申请也可以用在燃气输配管网等领域中。
附图说明
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请优选实施例一种供水管网简化方法的流程图；
图2为本申请优选实施例一种供水管网简化系统的结构示意图；
图3-图12为本申请一种供水管网简化系统供水管网简化的示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
参照图1，示出了本申请实施例一种供水管网简化方法的流程图，本优选方法实施例包括以下步骤：
步骤S101：接收外部输入的管网资源数据。其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入。
所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度。
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点。其中：
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点连通一个用水客户，并且连通多条管段；
所述水源节点连通一个水源，并且连通多条管段；
所述阀门节点连通两条管段，控制所述两条管道是否连通。
步骤S102：接收各水源负荷分担数据。
步骤S103：在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据。具体包括：
在预设的第一采集周期内采集用水客户进水管与节点连接处的用水量传感器的用水量数据；
在预设的第二采集周期内统计用水客户在每个第一采集周期中的平均用水量数据。
步骤S104：归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据。具体包括：
从各客户节点出发寻找所述客户节点所在管段的另一端节点：
若另一端节点为连通节点，则将另一端节点的负荷设定为出发的客户节点负荷，并可附选将另一端节点修改为客户节点；
若另一端节点是客户节点，则设定另一端节点的负荷为出发的客户节点的负荷与另一端节点的负荷之和；
在所述供水管网中去除所述管段，将处理后得到的客户节点负荷与未被处理的客户节点负荷形成客户节点负荷数据。
步骤S105：返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门。具体包括：
返回各水源间最短的路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
设定阀门约束条件为：水源间路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于各水源的负荷比例；
根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应修改水源间路径上的节点状态，直至各水源间不再连通。
步骤S106：返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序。
步骤S107：选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，关闭不属于开通阀门集合中的阀门。具体包括：
选出用水客户至水源只有一条最短路径的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
选出具备多条到水源最短路径的用水客户，将所述多条路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径中的阀门加入开通阀门集合，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户都已被处理；
关闭不属于开通阀门集合中的阀门，输出更新后的阀门节点状态数据作为整体管网简化方案。
对于前述的方法实施例，为了描述简单，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或同时执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
参照图2，示出了本申请实施例一种供水管网简化系统的结构示意图，所述包括：
管网资源管理模块21，用于接收外部输入的管网资源数据。其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入。
供水管网管理模块从外部接收供水管网资源模型数据，如表1所示：
| 节点标识 | 节点类型 | 节点经度 | 节点纬度 | 节点高度 |
表1
所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度；
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点；
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点不仅连通多条管段，还连通一个用水客户；
所述水源节点不仅连通多条管段，还连通一个水源；
所述阀门节点仅连通两条管段，所述阀门节点作用是控制所述两条管道是否连通。
管网资源管理模块21同时接收表2-表4数据：
| 管段标识 | 管段半径 | 管段长度 | A端节点标识 | Z端节点标识 |
表2
| 水源标识 | 水源出水管材质 | 水源出水管半径 | 节点标识 |
表3
| 用水客户标识 | 客户性质 | 用水客户进水管材质 | 用水客户进水管半径 | 节点标识 |
表4
供水管网资源管理模块21将表1-表4数据发送至多水源供水管网简化模块24。
用水客户用水量采集模块23，用于在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据。
用水客户用水量采集模块23每隔预设的第一采集周期(优选设定为每个小时)采集部署在用水客户进水管与节点连接处的用水量传感器的用水量数据，如表5-1所示：
| 用水客户标识 | 节点标识 | 采集时间 | 用水量(立方米) |
表5-1
用水客户用水量采集模块23同时在预设的第二采集周期(例如每个月月末统计当月)内统计用水客户在每个第一采集周期中的平均用水量数据，如表5所示：
| 用水客户标识 | 节点标识 | 统计开始时间 | 统计结束时间 | 平均用水量(立方米) |
表5
用水客户用水量采集模块23将表5数据发送至多水源供水管网简化模块24。
水源负荷比接收模块22，用于各水源负荷分担数据。
水源负荷比接收模块22接收外部输入的各水源之间负荷分配比例数据，如表6所示：
| 分配操作标识 | 开始时间 | 结束时间 | 水源1标识 | 水源2标识 | 水源1出水量/水源2出水量 |
表6
水源负荷比接收模块将表6数据发送至多水源供水管网简化模块24。
多水源供水管网简化模块24，用于归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据。
多水源供水管网简化模块24假定全部阀门都打开，表7为所有阀门节点的状态表：
| 节点标识 | 状态 |
表7
多水源供水管网简化模块24首先归并管网中树状管网部分的负荷，具体实施时：
(1)从只连接一条管段的客户节点出发，从表2中找到管段的另一端节点。如果该节点是连通节点，则将其负荷设为出发的客户节点负荷，并可附选将另一端节点修改为客户节点；如果该节点是客户节点，则令其负荷出发的客户节点负荷与该节点自身负荷之和。
(2)去除所述管段。
(3)重复第(1)-(2)，处理后得到的客户节点负荷与未被第(1)-(2)处理的客户节点负荷形成客户节点负荷数据，如表8所示：
| 节点标识 | 统计开始时间 | 统计结束时间 | 用水量(立方米) |
表8
多水源供水管网简化模块24将表1、表2、表3、表7数据发送至水源间路径分析模块25。
水源间路径分析模块25返回各水源间最短的路径及所述最短的路径中包含的节点和所述节点的顺序，如表9数据所示：
表9
设定阀门约束条件为：根据表8-表9中各条路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于表6的水源负荷比例。
多水源供水管网简化模块24根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应更改表7中对应的节点状态。
重复执行上述返回路径及更改阀门节点状态的步骤，直至各水源间不再连通为止。
水源间路径分析模块25根据多水源供水管网简化模块24发送的最新的表1、表2、表3、表7数据分析各水源间最短的路径、包含的节点以及节点顺序，并返回这些数据。如果找不到最短路径，则返回路径数据。本申请仅仅使用水源间路径分析功能，不涉及水源间路径分析的具体内容。
多水源供水管网分析模块24将表1-表4、表7数据发送至单水源供水管网简化模块27。
单水源供水管网简化模块27将表1-表4、表7数据发送至用水客户与水源间路径分析模块26，用水客户与水源间路径分析模块26返回各用水客户至水源的最短路径及所述最短路径中包含的节点和所述节点的顺序。本申请仅使用用水客户与水源间路径分析功能，不涉及用水客户与水源间路径分析的具体内容。个用水客户与水源间的最短路径数据如表10所示：
| 路径标识 | 用水客户标识 | 水源标识 | 节点标识 | 从水源开始的节点序号 |
表10
单水源供水管网简化模块27，用于选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，将不属于开通阀门集合中的阀门全部关闭。具体包括：
(1)选出用水客户至水源最短路径只有一条的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
(2)逐一处理具备多条到水源最短路径的用水客户：
i针对具备多条到水源最短路径的用水客户，选择路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径，并将路径中的阀门加入开通阀门集合；
ii继续处理具备多条到水源最短路径的用水客户，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户被处理完毕。
(3)关闭表7中不属于开通阀门集合中的阀门，更新表7数据。
单水源供水管网简化模块27对外输出最后更新后的表7数据作为整体管网简化方案。
以下以具体样例对本申请提供的一种供水管网简化系统进行说明。
参见图3，示出了某供水管网。类似节点11、水源2等节点除了多通节点11、水源节点2外，在它们下面和右面还有阀门节点11-下、阀门节点11-右、阀门节点-水源2右。连通节点包括多通节点。
阀门节点11-下直接与多通节点11相连，因此阀门节点11-下与多通节点11之间存在虚拟管道：11-11下，其长度为0。
阀门节点11-右直接与多通节点11相连，因此阀门节点11-右与多通节点11之间存在虚拟管道：11-11右，其长度为0。
阀门节点-水源2右直接与水源节点2相连，因此阀门节点-水源2右与水源节点2之间存在虚拟管道：水源2-水源2右，其长度为0。
管网资源管理模块21从外部接收供水管网资源模型数据，如下表1-4所示：
表1
| 管段标识 | 管段半径 | 管段长度(米) | A端节点标识 | Z端节点标识 |
| 水源2-水源2右 | …… | 0 | 水源节点2 | 阀门节点-水源2右 |
| 水源2右-节点25 | …… | 500 | 阀门节点-水源2右 | 多通节点25 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 节点11‐客户3 | …… | 300 | 多通节点11 | 客户节点3 |
| 客户3‐客户2 | …… | 50 | 客户节点3 | 客户节点2 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
表2
| 水源标识 | 水源出水管材质 | 水源出水管半径 | 节点标识 |
| 水源1 | …… | …… | 水源节点1 |
| 水源2 | …… | …… | 水源节点2 |
表3
| 用水客户标识 | 客户性质 | 用水客户进水管材质 | 用水客户进水管半径 | 节点标识 |
| 客户1 | …… | …… | …… | 客户节点1 |
| 客户2 | …… | …… | …… | 客户节点2 |
| 客户3 | …… | …… | …… | 客户节点3 |
| 客户4 | …… | …… | …… | 客户节点4 |
| 客户5 | …… | …… | …… | 客户节点5 |
| 客户6 | …… | …… | …… | 客户节点6 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
表4
供水管网资源管理模块21将表1-表4数据发送至多水源供水管网简化模块24。
用水客户用水量采集模块23每隔一个小时采集部署在用水客户进水管与节点连接处的用水量传感器的用水量数据，如表5-1所示：
| 用水客户标识 | 节点标识 | 采集时间 | 用水量(立方米) |
| 客户1 | 客户节点1 | 20170524 08 | 30 |
| …… | …… | …… | …… |
| 客户4 | 客户节点4 | 20170524 08 | 35 |
| 客户5 | 客户节点5 | 20170524 08 | 38 |
| …… | …… | …… | …… |
表5-1
用水客户用水量采集模块23统计2017年5月月末当月每个小时的用水客户的平均用水量，如下表5所示：
| 用水客户标识 | 节点标识 | 统计开始时间 | 统计结束时间 | 平均用水量(立方米) |
| 客户1 | 客户节点1 | 08 | 09 | 31 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 客户4 | 客户节点4 | 08 | 09 | 25 |
| 客户5 | 客户节点5 | 08 | 09 | 28 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
表5
用水客户用水量采集模块23将表5数据发送至多水源供水官网简化模块24。
水源负荷比接收模块22接收外部输入的各水源间负荷分配比例，如表6所示：
| 分配操作标识 | 开始时间 | 结束时间 | 水源1标识 | 水源2标识 | 水源1出水量/水源2出水量 |
| 分配操作1 | 08 | 09 | 水源1 | 水源2 | 3/5 |
表6
水源负荷比接收模块22将表6数据发送至多水源供水管网简化模块24。
多水源供水管网简化模块24假定全部阀门都为打开状态，如表7所示：
表7
表7中的节点均为阀门节点。
多水源供水管网简化模块24首先归并管网中树状部分的负荷：
(1)从只连接一条管段的客户节点出发，从表2中找到管段的另一端节点。如果该节点是多通节点，则将其改为客户节点，令其负荷为出发的客户节点负荷。如果该节点是客户节点，则令其负荷为出发的客户节点负荷加上该节点自身的负荷。去除这条管段。
用水客户5即客户节点5只连接一条管段，另一端的节点是用水客户4即客户节点4，因此将客户节点5的负荷加至客户节点4，在8点至9点的用水负荷为25+28＝53立方米。去除客户节点4、客户节点5之间的管段。
(2)重复第(1)步。将处理后得到的客户节点负荷与未被第(1)步处理的客户节点负荷形成客户节点负荷数据：
客户节点4新成为了只连接一条管段的客户节点，管段的另一端是多通节点22，因此，将多通节点22的负荷设为新的客户节点4的负荷：在8点至9点的用水负荷为53立方米。去除客户节点4与多通节点22之间的管段。
多通节点22不是只连接一条管段的客户节点，无需再做处理。
得到如表8所示的客户节点负荷数据：
| 节点标识 | 统计开始时间 | 统计结束时间 | 用水量(立方米) |
| 客户节点1 | 08 | 09 | 08 |
| …… | …… | …… | …… |
| 多通节点22 | 08 | 09 | 53 |
| …… | …… | …… | …… |
表8
多水源供水管网简化模块24将表1-表3、表7数据发送至水源路径分析模块25；水源间路径分析模块25返回各水源间最短的路径、所述最短的路径中包含的节点和所述节点的顺序。水源间路径分析模块返回的路径参见图4，具体数据参见表9：
| 水源1标识 | 水源2标识 | 节点标识 | 从水源1开始的节点序号 |
| …… | …… | …… | …… |
| 水源1 | 水源2 | 阀门节点13-下 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 多通节点13 | …… |
| …… | …… | …… | …… |
| 水源1 | 水源2 | 阀门节点12-下 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 多通节点12 | …… |
| …… | …… | …… | …… |
| 水源1 | 水源2 | 阀门节点11-下 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 多通节点11 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 阀门节点11-右 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 客户节点3 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 客户节点2 | …… |
| …… | …… | …… | …… |
| 水源1 | 水源2 | 阀门节点21-右 | …… |
| 水源1 | 水源2 | 多通节点11 | …… |
| …… | …… | …… | …… |
| 水源1 | 水源2 | 客户节点1 | …… |
| …… | …… | …… | …… |
表9
多水源供水管网简化模块24根据表8、表9中各条路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于表6的水源负荷比例的约束条件，确定需要关闭的阀门，并更改表7中对应节点的状态。
经过计算可知，阀门节点21-右两边的用水负荷为3/5(水源1方向/水源2方向)，等于表6中的分配比例，因此，关闭阀门节点21-右。更新后的表7数据为：
| 节点标识 | 状态 |
| 阀门节点-水源2右 | 打开 |
| …… | …… |
| 阀门节点11-下 | 打开 |
| 阀门节点11-右 | 打开 |
| …… | …… |
| 阀门节点21-右 | 关闭 |
| …… | …… |
| 阀门节点24-下 | 打开 |
| 阀门节点24-右 | 打开 |
| …… | …… |
表7
重复上述步骤，直至各水源间不再连通。
阀门节点21-右关闭后，新得到的水源1、水源2最短路径参见图5。
计算负荷得到阀门节点31-下关闭，此时表7数据为：
表7
阀门节点21-右、阀门节点31-下关闭后，新得到的水源1、水源2最短路径参见图6。
计算负荷，关闭阀门节点23-右，此时表7数据为：
| 节点标识 | 状态 |
| 阀门节点-水源2右 | 打开 |
| …… | …… |
| 阀门节点11-下 | 打开 |
| 阀门节点11-右 | 打开 |
| …… | …… |
| 阀门节点21-右 | 关闭 |
| …… | …… |
| 阀门节点23-右 | 关闭 |
| 阀门节点24-下 | 打开 |
| 阀门节点24-右 | 打开 |
| …… | …… |
| 阀门节点31-下 | 关闭 |
| …… | …… |
表7
阀门节点21-右关闭，阀门节点31-下关闭，阀门节点23-右关闭后，水源2供水管网区域参见图7，水源1供水管网区域参见图8。水源1与水源2不再连通。
多水源供水管网简化模块将表1-表4、表7数据发送至单水源供水管网简化模块27。
水源间路径分析模块25根据多水源供水管网简化模块24发送的最新的表1-表3、表7数据分析各水源间最短的路径及所述最短的路径中包含的节点和所述节点的顺序，并返回这些数据。如果找不到最短路径，则返回路径数据。
单水源供水管网简化模块将表1-表4、表7数据发送至用水客户与水源间路径分析模块26，用水客户与水源间路径分析模块返回各用水客户至水源的最短路径及所述最短的路径中包含的节点和所述节点的顺序，如表10所示：
| 路径标识 | 用水客户标识 | 水源标识 | 节点标识 | 从水源开始的节点序号 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 路径1 | 用水客户5 | 水源2 | 多通节点2 | …… |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 路径1 | 用水客户5 | 水源2 | 客户节点2 | …… |
| …… | …… | …… | …… | …… |
表10
单水源供水管网简化模块27执行下述步骤：
(1)选出用水客户至水源最短路径只有一条的路径，以及这些路径上包含的阀门，形成开通阀门集合。
(2)关闭表7中不属于开通阀门集合的阀门。
用水客户5即客户节点5至水源2的最短路径参见图9，用水客户6即客户节点6至水源2的最短路径参见图10。
不属于开通阀门集合的阀门有：阀门节点21-下、阀门节点23-下、阀门节点24-右、阀门节点32-下。关闭表7中不属于开通阀门集合的阀门，更新后的表7如下：
表7
此时水源1的供水管网参见图11，水源2的供水管网参见图12。
单水源供水管网简化模块对外输出最后的表7数据作为整体管网简化方案。
此外，本申请涉及的管网简化方法及系统也可以用在燃气输配管网等领域中。
需要说明的是，上述系统实施例属于优选实施例，所涉及的单元和模块并不一定是本申请所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于本申请的方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
以上对本申请所提供的一种供水管网简化方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种供水管网简化方法，其特征在于，所述包括：
接收外部输入的管网资源数据；其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入；
接收各水源负荷分担数据；
在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据；
归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据；
返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门；
返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，关闭不属于开通阀门集合中的阀门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度；
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点；
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点连通一个用水客户，并且连通多条管段；
所述水源节点连通一个水源，并且连通多条管段；
所述阀门节点连通两条管段，控制所述两条管道是否连通。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据，具体包括：
在预设的第一采集周期内采集用水客户进水管与节点连接处的用水量传感器的用水量数据；
在预设的第二采集周期内统计用水客户在每个第一采集周期中的平均用水量数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据，具体包括：
从各客户节点出发寻找所述客户节点所在管段的另一端节点：
若另一端节点为连通节点，则将另一端节点的负荷设定为出发的客户节点负荷，并可附选将另一端节点修改为客户节点；
若另一端节点是客户节点，则设定另一端节点的负荷为出发的客户节点的负荷与另一端节点的负荷之和；
在所述供水管网中去除所述管段，将处理后得到的客户节点负荷与未被处理的客户节点负荷形成客户节点负荷数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门，具体包括：
返回各水源间最短的路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
设定阀门约束条件为：水源间路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于各水源的负荷比例；
根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应修改水源间路径上的节点状态，直至各水源间不再连通。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选出用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，将不属于开通阀门集合中的阀门全部关闭，具体包括：
选出用水客户至水源只有一条最短路径的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
选出具备多条到水源最短路径的用水客户，将所述多条路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径中的阀门加入开通阀门集合，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户都已被处理；
关闭不属于开通阀门集合中的阀门，输出更新后的阀门节点状态数据作为整体管网简化方案。
7.一种供水管网简化系统，其特征在于，所述系统包括：
管网资源管理模块，用于接收外部输入的管网资源数据；其中，所述外部可以是数据库也可以用户手工输入；
水源负荷比接收模块，用于接收各水源负荷分担数据；
用水客户用水量采集模块，用于在预设的采集周期内采集各用水客户的用水量数据和平均用水量数据；
多水源供水管网简化模块，用于归并所述供水管网中树状管网部分的负荷，形成客户节点负荷数据；
水源间路径分析模块，用于返回各水源间的最短的路径，根据阀门约束条件确定需要关闭的阀门；
用水客户与水源件路径分析模块，用于返回各用水客户至水源的最短路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
单水源供水管网简化模块，用于选出各用水客户至水源的最短路径，形成开通阀门集合，将不属于开通阀门集合中的阀门全部关闭。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述管网资源数据，包括：节点标识、节点类型、节点经度、节点维度和/或节点高度；
所述节点类型，包括：连通节点、客户节点、水源节点和阀门节点；
所述连通节点连通多条管段；其中，所述管段是对所述供水管网中管道的建模统称；
所述客户节点连通一个用水客户，并且连通多条管段；
所述水源节点连通一个水源，并且连通多条管段；
所述阀门节点连通两条管段，控制所述两条管道是否连通。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述水源间路径分析模块，具体包括：
返回各水源间最短的路径及所述路径中包含的节点和所述节点的顺序；
设定阀门约束条件为：水源间路径中各阀门两边的客户节点负荷之和的比例等于各水源的负荷比例；
根据所述阀门约束条件确定需要关闭的阀门，对应修改水源间路径上的节点状态，直至各水源间不再连通。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述单水源供水管网简化模块，具体包括：
选出用水客户至水源只有一条最短路径的路径，将所述路径中包含的阀门形成开通阀门集合；
选出具备多条到水源最短路径的用水客户，将所述多条路径中包含的阀门与所述开通阀门集合包含的阀门重合度最高的路径中的阀门加入开通阀门集合，直至全部具备多条到水源最短路径的用水客户都已被处理；
关闭不属于开通阀门集合中的阀门，输出更新后的阀门节点状态数据作为整体管网简化方案。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711304193.XA CN109902846B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种供水管网简化方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711304193.XA CN109902846B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种供水管网简化方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109902846A true CN109902846A (zh) | 2019-06-18 |
| CN109902846B CN109902846B (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=66941747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711304193.XA Active CN109902846B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 一种供水管网简化方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109902846B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111027730A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-17 | 浙江大学 | 一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法 |
| CN112100782A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-18 | 广东工业大学 | 一种组合使用多种替代指标衡量供水管网可靠性的方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004092285A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Meidensha Corp | 配水管網ルート検索装置及びこの装置を用いた配水制御装置 |
| CN101203871A (zh) * | 2005-04-22 | 2008-06-18 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 管道优化器系统 |
| CN103106539A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 谢月 | 集输管网系统的优化方法 |
| CN104754626A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 北京亿阳信通科技有限公司 | 一种传输网络物理节点组网分析方法和装置 |
| CN104949682A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-30 | 苏州大学 | 一种在路网中进行路径规划的方法及系统 |
| CN105046352A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-11-11 | 哈尔滨华夏矿安科技有限公司 | 基于血管仿生原理的供水管网漏损计算方法 |
| US20150339412A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | International Business Machines Corporation | Partitioning of a Network Using Multiple Poles for Each Part Thereof |
| US20170003694A1 (en) * | 2015-03-04 | 2017-01-05 | Landmark Graphics Corporation | Path optimization in production network systems |
| JP2017008529A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社日立製作所 | 水道の管網管理システム |
| CN107327707A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-07 | 绍兴柯桥供水有限公司 | 一种供水管网监测管理方法及系统 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711304193.XA patent/CN109902846B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004092285A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Meidensha Corp | 配水管網ルート検索装置及びこの装置を用いた配水制御装置 |
| CN101203871A (zh) * | 2005-04-22 | 2008-06-18 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 管道优化器系统 |
| CN103106539A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 谢月 | 集输管网系统的优化方法 |
| CN104754626A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 北京亿阳信通科技有限公司 | 一种传输网络物理节点组网分析方法和装置 |
| US20150339412A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | International Business Machines Corporation | Partitioning of a Network Using Multiple Poles for Each Part Thereof |
| US20170003694A1 (en) * | 2015-03-04 | 2017-01-05 | Landmark Graphics Corporation | Path optimization in production network systems |
| CN104949682A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-30 | 苏州大学 | 一种在路网中进行路径规划的方法及系统 |
| JP2017008529A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社日立製作所 | 水道の管網管理システム |
| CN105046352A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-11-11 | 哈尔滨华夏矿安科技有限公司 | 基于血管仿生原理的供水管网漏损计算方法 |
| CN107327707A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-07 | 绍兴柯桥供水有限公司 | 一种供水管网监测管理方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 庄宝玉: "区域供水管网规划的优化研究" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111027730A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-17 | 浙江大学 | 一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法 |
| CN111027730B (zh) * | 2019-11-19 | 2023-05-09 | 浙江大学 | 一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法 |
| CN112100782A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-18 | 广东工业大学 | 一种组合使用多种替代指标衡量供水管网可靠性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109902846B (zh) | 2023-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yager | Induced aggregation operators | |
| CN107315884B (zh) | 一种基于线性回归的建筑能耗建模方法 | |
| CN105976048A (zh) | 一种基于改进人工蜂群算法的输电网扩展规划方法 | |
| CN109902846A (zh) | 一种供水管网简化方法及系统 | |
| CN108194838A (zh) | 一种基于树结构的分区漏损计算方法及装置 | |
| SG194531A1 (en) | A method for the construction of a water distribution model | |
| CN107291765A (zh) | 基于dc规划处理缺失数据的聚类方法 | |
| CN105490269A (zh) | 基于wams量测的多区域电力系统状态估计方法及系统 | |
| CN109766337A (zh) | 树形结构数据的存储方法、电子设备、存储介质及系统 | |
| CN109378819A (zh) | 基于谱聚类及模块度校验的电力系统电压分区方法及系统 | |
| CN115455621A (zh) | 一种基于仿生原理的供热系统拓扑结构优化方法 | |
| CN107391856A (zh) | 一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法 | |
| CN103455000B (zh) | 一种自动形成控制逻辑的scada系统设备建模方法 | |
| CN108418211B (zh) | 一种基于Dijlstra算法和遗传算法的供电路径优化方法 | |
| CN104750834B (zh) | 一种规则的存储方法、匹配方法及装置 | |
| CN105718591B (zh) | 一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法 | |
| CN111368060A (zh) | 对话机器人的自学习方法、装置、系统、电子设备及介质 | |
| CN104573855B (zh) | 基于二分图的满足时序约束的迭代增量式的最大派工方法 | |
| CN114692524B (zh) | 风洞群高压空气资源动态拓扑结构建模方法、系统及空气消耗量计算 | |
| CN113298293B (zh) | 一种天然气管网输送路径匹配方法 | |
| CN104462205A (zh) | 一种基于动态知识网的制造系统自适应组织方法 | |
| Iwasaki et al. | Estimation distribution algorithm based on a molecular target detector model | |
| Chou | Configuration design of complex integrated manufacturing systems | |
| CN110378150A (zh) | 一种基于度序列最佳分组进行图结构修改的网络匿名方法 | |
| Perelman et al. | Bayesian networks for estimating contaminant source and propagation in a water distribution system using cluster structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |