CN110984302B - 一种输水管网传感器部署定位系统及定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种输水管网传感器部署定位系统及定位方法，所述输水管网传感器部署定位系统包括初始化设置模块，计算模块，比较选取模块，传感器部署定位模块，虚拟管道连接模块，以及循环模块。所述计算模块用于计算所述供水水源节点到多个所述消防栓节点的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点的最短距离值。所述比较选取模块用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值。本发明提供的输水管网传感器部署定位系统有助于将该传感器部署在最优的位置，其一方面能比较全面反应供水管网的水力状况，另一方面能更准确的监测到漏损引起的压力变化，从而有助于显著改善漏损定位的能力。本发明还包括一种输水管网传感器部署定位方法。
Description
技术领域
本发明属于输水管网设计技术领域，特别是一种输水管网传感器部署定位系统及定位方法。
背景技术
目前多数供水企业设备陈旧、技术水平提高缓慢、管理体制存在着许多问题，使我国城市管网漏损率均未达到《2000年供水行业规划目标》中所规定的8％目标。我国现的所执行的《城市供水管网漏损控制及评定》CJJ92---2002标准，为不大于12％，其距国际发达国家的先进水平还有很大的差距。国内大多数城市漏损率约在20％左右，其中约70％是管线漏水造成的。中国水务企业一年的漏损水量约为102亿吨，1.5亿城市人口一年的生活饮用水，若以售水的每吨水价2元计算，则漏损水量的经济损失则高达每年200亿元以上。
市场上大部分企业开发的基于DMA(分区计量)的漏损监测系统可以监测到流量变化，直接反映漏损量，但无法精确定位漏水点。然而能够精确定位漏水点，才是漏损监测，检修等后序流程的基础，才是降低管线漏水的前提条件。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可以将用于监测水力状况的传感器部署在最优位置的输水管网传感器部署定位系统，以解决上述问题。
一种输水管网传感器部署定位系统，其用于为输水管网设置传感器以监测传感器设置位置的水力状况。所述输水管网包括多个消防栓节点，一个供水水源节点，以及多条连接多个所述消防栓节点与供水水源节点的管道。所述输水管网传感器部署定位系统包括一个初始化设置模块，一个计算模块，一个比较选取模块，一个传感器部署定位模块，一个虚拟管道连接模块，以及一个循环模块。所述初始化设置模块用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点的数量。所述计算模块用于计算所述供水水源节点到多个所述消防栓节点的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点的最短距离值。所述比较选取模块用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值。所述传感器部署定位模块用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置。所述虚拟管道连接模块用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点。所述循环模块用于循环执行所述计算模块、比较模块，传感器部署定位模块，以及虚拟管道连接模块以完成全部传感器的部署。
进一步地，任意一个消防栓节点到所述供水水源节点的路径具有多条。
进一步地，所述传感器为压力传感器。
进一步地，所述传感器为流量传感器。
进一步地，所述输水管网传感器部署定位系统还包括一个赋值模块，所述赋值模块用于为所述虚拟管道连接模块在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间所虚拟连接的管道赋值为0。
进一步地，所述输水管网传感器部署定位系统还包括一个计数模块，所述计数模块用于累积计算已经部署完成的传感器的数量i值，当i值小于所述k值时，执行所述循环模块。
进一步地，所述管道的数量大于所述消防栓节点的数量。
一种输水管网传感器部署定位方法，用于为输水管网布置传感器以监测传感器设置位置的水力状况，所述输水管网包括多个消防栓节点，一个供水水源节点，以及多条连接多个所述消防栓节点与供水水源节点的管道，其包括如下步骤:
提供一个初始化模块，所述初始化模块用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点的数量；
提供一个计算模块，所述计算模块用于计算所述供水水源节点到多个所述消防栓节点的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点的最短距离值；
提供一个比较选取模块，所述比较选取模块用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值；
提供一个传感器部署定位模块，所述传感器部署定位模块用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置；
提供一个虚拟管道连接模块，所述虚拟管道连接模块用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点；
提供一个循环模块，所述循环模块用于循环执行所述计算模块、比较模块，传感器部署定位模块，以及虚拟管道连接模块以完成全部传感器的部署。
进一步地，所述输水管网传感器部署定位方法在将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置后，还包括步骤为定位后的传感器累积读数为i，该i小于k值。
进一步地，所述输水管网传感器部署定位方法在所述虚拟管道连接模块在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间所虚拟连接的管道后，并为该管道赋值为0。
与现有技术相比，本发明提供的输水管网传感器部署定位系统及定位方法通过选取多个消防栓节点的最短距离值中的最大值,这有助于将该传感器部署在最优的位置，其一方面能比较全面反应供水管网的水力状况，另一方面能更准确的监测到漏损引起的压力变化，从而有助于显著改善漏损定位的能力。
附图说明
图1为现有技术中的一个供水管网网络拓扑结构图。
图2为本发明提供的输水管网传感器部署定位系统的结构原理示意图。
图3为图2的输水管网传感器部署定位方法的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
如图1至图3所示，其为本发明提供的输水管网传感器部署定位系统的原理示意图。所述输水管网传感器部署定位系统用于为输水管网10设置传感器以监测传感器设置位置的水力状况。所述输水管网10包括多个消防栓节点11，一个供水水源节点12，以及多条连接多个所述消防栓节点11与供水水源节点12的管道13。如图1所示，每一个圆框代表一个消防栓节点11，即根据实际的需要，需要在此设置一个消防栓。从所周知，在供水管网中，消防栓的设置有其内在的要求，如室外消防给水管网应布置成环状管网，室外消防栓的消防给水管道的最小直径不应小于100mm，向环状管网输水的输水管不应少于一条，以及两阀门之间的管道上的消火栓数量不宜超过10个等等。也因此，所述管道13的数量大于所述消防栓节点11的数量。也因此，在消防栓处设置传感器具有较强的代表性。
所述输水管网传感器部署定位系统包括一个初始化设置模块21，一个计算模块22，一个比较选取模块23，一个传感器部署定位模块24，一个虚拟管道连接模块25，一个赋值模块26，一个计数模块27，以及一个循环模块28。可以想到的是，所述输水管网传感器部署定位系统还包括其他的一些功能模块，如中央处理器，存储模块，输入输出模块等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。
所述初始化设置模块21用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点的数量。可以想到的是，所述初始化设置模块21所设置的K值可以通过输入装置如键盘或手写装置输入，其设置了要部署的传感器的数量，即K值。所述传感器可以为压力传感器，也可以为流量传感器。当然，还可以同时部署该压力传感器及流量传感器。
所述计算模块22用于计算所述供水水源节点12到多个所述消防栓节点11的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点11的最短距离值。所述计算模块22在计算时是根据预先形成的供水管网来计算每一个消防栓节点11到所述供水水源节点12的多条管道13中的最短距离值。在实际情况中，例如城市供水管网，预先所形成的供水管网应当是固定的。因此供水水源节点12到每一个消防栓节点11的最短距离值也应当是固定的。
所述比较选取模块23用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值。所述比较选取模块23首先进行比较该多个最短距离值，对于如何比较，其可以通过实际计算机程序来实现，如VC，VB等等，其对于计算机程序人员来说是现有技术，在此不再详细说明。通过比较即可以知道该多个所述最短距离值中哪一个是最大的，然后再由该比较选取模块23选择出来。具体地，在实际的计算机程序中，就是把这个值所包括的信息，如消防栓节点11的位置，所对应的最短距离值等等赋给一个定量。
所述传感器部署定位模块24用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点11作为传感器的部署位置。当通过比较选取模块23选取出所述最短距离值中最大值所对应的消防栓节点11时，所述传感器部署定位模块24即将该消防栓节点11的位置作为传感器的部署位置。
所述虚拟管道连接模块25用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防栓节点11与供水水源节点12之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点。由于最短距离值中的最大值对应的消防栓节点11已经被所述传感器部署定位模块24进行了定位，当定位最短距离值中的次最大值时，为了避免定位该次最大值所对应的消防栓节点11时，最大值所对应的消防栓节点11被再次计算到，就在该最大值所对应的消防栓节点11与供水水源节点12之间虚拟连接一根管道，且给该管道赋值为0，因此，该最大值所对应的消防栓节点11与供水水源节点12之间的最短距离值即为0，因此下一次比较时就不会被选取到。
所述赋值模块26用于为所述虚拟管道连接模块25在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点11与供水水源节点12之间所虚拟连接的管道赋值为0。在计算机领域，所述赋值模块26的功能是一项众所周知的技术，在此不再赘述。
所述计数模块27用于累积计算已经部署完成的传感器的数量i值。可以想到的是，累积计算在计算机领域也是一项众所周知的技术，即每完成一个传感器即给所述i值加1，即i＝i+1。当i值小于所述k值时，便可以知道传感器还没有部署完，还需要继续部署。而当i值等于所述k值时，表示传感器已经部署完了，不需要继续部署，即可以停止该定位系统的执行。
所述循环模块28用于循环执行所述计算模块22、比较选取模块23，传感器部署定位模块24，以及虚拟管道连接模块25以在部署K个所述传感器的位置。即如上所述，当i值小于所述k值时，该循环模块28便将计算模块22、比较选取模块23，传感器部署定位模块24，以及虚拟管道连接模块25，赋值模块26，以及读数模块27再循环执行一次，直到i值等于所述k值，以完成全部传感器的部署。
与现有技术相比，本发明提供的输水管网传感器部署定位系统及定位方法通过选取多个消防栓节点的最短距离值中的最大值,这有助于将该传感器部署在最优的位置，其一方面能比较全面反应供水管网的水力状况，另一方面能更准确的监测到漏损引起的压力变化，从而有助于显著改善漏损定位的能力。
所述输水管网传感器部署定位方法，其包括如下步骤:
Step101:提供一个初始化模块21，所述初始化模块21用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点11的数量；
Step102:提供一个计算模块22，所述计算模块用于计算所述供水水源节点12到多个所述消防栓节点11的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点11的最短距离值；
Step103:提供一个比较选取模块23，所述比较选取模块23用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值；
Step104:提供一个传感器部署定位模块24，所述传感器部署定位模块24用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点11作为传感器的部署位置；
Step105:提供一个虚拟管道连接模块25，所述虚拟管道连接模块25用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点11与供水水源节点12之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点；
Step106：提供一个赋值模块26，该赋值模块26为最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间所虚拟连接的管道的长度赋值为0；
Step107：提供一个计数模块27，该计数模块27定位后的传感器累积计数为i，即每完成一个传感器的部署，使i值加1；
Step108：提供一个循环模块28，所述循环模块用于循环执行所述计算模块22、比较选取模块23，传感器部署定位模块24，以及虚拟管道连接模块25以完成全部传感器的部署。
在步骤Step108中，当i值小于所述k值时，该循环模块28会被执行，而当i值等于所述k值时，该循环模块28便不会再被执行，从而表示完成了k个所述传感器的部署。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种输水管网传感器部署定位系统，用于为输水管网设置传感器以监测传感器设置位置的水力状况，所述输水管网包括多个消防栓节点，一个供水水源节点，以及多条连接多个所述消防栓节点与供水水源节点的管道，其特征在于：所述输水管网传感器部署定位系统包括一个初始化设置模块，所述初始化设置模块用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点的数量，一个计算模块，所述计算模块用于计算所述供水水源节点到多个所述消防栓节点的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点的最短距离值，一个比较选取模块，所述比较选取模块用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值，一个传感器部署定位模块，所述传感器部署定位模块用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置，一个虚拟管道连接模块，所述虚拟管道连接模块用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点，一个循环模块，所述循环模块用于循环执行所述计算模块、比较模块，传感器部署定位模块，以及虚拟管道连接模块以完成全部传感器的部署。
2.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：任意一个消防栓节点到所述供水水源节点的路径具有多条。
3.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：所述传感器为压力传感器。
4.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：所述传感器为流量传感器。
5.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：所述输水管网传感器部署定位系统还包括一个赋值模块，所述赋值模块用于为所述虚拟管道连接模块在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间所虚拟连接的管道赋值为0。
6.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：所述输水管网传感器部署定位系统还包括一个计数模块，所述计数模块用于累积计算已经部署完成的传感器的数量i值，当i值小于所述k值时，执行所述循环模块。
7.如权利要求1所述的输水管网传感器部署定位系统，其特征在于：所述管道的数量大于所述消防栓节点的数量。
8.一种输水管网传感器部署定位方法，用于为输水管网布置传感器以监测传感器设置位置的水力状况，所述输水管网包括多个消防栓节点，一个供水水源节点，以及多条连接多个所述消防栓节点与供水水源节点的管道，其包括如下步骤:
提供一个初始化模块，所述初始化模块用于初始化设置需要部署的传感器的数量K值，所述K值小于或等于所述消防栓节点的数量；
提供一个计算模块，所述计算模块用于计算所述供水水源节点到多个所述消防栓节点的最短距离以得多个分别对应多个所述消防栓节点的最短距离值；提供一个比较选取模块，所述比较选取模块用于比较多个所述最短距离值并选取该多个所述最短距离值中的最大值；
提供一个传感器部署定位模块，所述传感器部署定位模块用于将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置；
提供一个虚拟管道连接模块，所述虚拟管道连接模块用于在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间虚拟连接一根长度为0的管道以消除该所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点；
提供一个循环模块，所述循环模块用于循环执行所述计算模块、比较模块，传感器部署定位模块，以及虚拟管道连接模块以完成全部传感器的部署。
9.如权利要求8所述的输水管网传感器部署定位方法，其特征在于：所述输水管网传感器部署定位方法在将多个所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点作为传感器的部署位置后，还包括步骤为定位后的传感器累积读数为i，该i小于k值。
10.如权利要求8所述的输水管网传感器部署定位方法，其特征在于：所述输水管网传感器部署定位方法在所述虚拟管道连接模块在所述最短距离值中的最大值所对应的消防防节点与供水水源节点之间所虚拟连接的管道后，并为该管道赋值为0。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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