CN111077864A - 一种智慧排水调度和分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种智慧排水调度和分析方法及系统，对排水系统建模生成排水管网水力模型；利用排水管网水力模型进行模拟运行并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式；根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理。系统按照排水模型运行要求，对排水系统中的监测数据进行规划和整合，实现联动分析展示和调度的目的。在不同的排水要求情况下，启动对应的调度模式，调度排水工况设施，并进行对应阈值规则的报警，改变原来单一报警规则在不同调度场景下错报、误报的现状；在特定条件下，启动淤塞分析调度模式和雨污混接分析调度模式，经过多次调度后，进行大数据分析对比，获取淤积变化和混接情况。
Description
技术领域
本发明涉及城市排水调度技术领域，具体涉及一种智慧排水调度和分析方法及系统。
背景技术
目前，城市的排水体系关联城市的多个管理部门，重要的包括：管网、泵站、河道、水闸、堤防等部门或者科室，随着物联网技术的成熟及智慧城市的发展，在一些城市的上述部门或者科室管辖的领域中部分或者全部实现了重要数据的实时监测和监控，并实现了数据的远传、入库存储以及各自对应的应用系统开发，这些应用基本满足当前部门或科室的基于数据“可视”的各自业务应用需求。
上述实现的“可视”的各自业务应用需求，其常用的方式是将排水的各类监测数据，如：液位、水质、水量以及雨量和工况等数据集成到统一平台来，利用软件进行展示，选择管道液位时展示所有管道液位、选择泵站工况时候展示各个泵站的工况，利用不同的图标来标识，并对各类监测数据进行阈值报警设定，监测数据在不同监测区间的时候展示不同的颜色。
将排水各类监测数据集成到统一平台来后，利用软件进行展示，只解决了排水数据物理孤立的问题，但是数据之间的逻辑性缺少，各个数据，各类数据之间的关系和相互影响无法展示出来，分析的时候对单个数据本身的时效性和准确性要求高，往往会造成一个数据错误了，整个分析都错误的严重后果。在处理问题的过程中往往只能保障单个任务执行的情况，而无法获取优良的总体效果；另外这种方法仅仅将数据进行了集成和统一展示，未梳理排水设施/数据之间本身的关系和设计要求，往往在运行过程中，只能按照管理人员的经验进行阈值设定，做简单的展示和提醒，不能有效的发现系统中的问题和指导排水调度，做不到精细化和差分化。
发明内容
针对排水各类监测数据所存在的问题，本发明提供一种智慧排水调度和分析方法及系统，利用排水管网水力模型为基础进行排水的监测管理和调度分析，实现排水各类监测数据之间的相互关联。
本发明提供的技术方案如下：
一种智慧排水调度和分析方法，包括步骤：
获取排水系统的数据信息，所述数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据；
根据所述数据信息对所述排水系统建模生成排水管网水力模型；
利用所述排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式；
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理；
对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善。
进一步优选的，所述设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式，包括步骤：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入所述排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，所述地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并获取各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
进一步优选的，设计调度模式的过程中还包括：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；
对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
进一步优选的，还包括步骤：
分析不同调度场景和不同调度模式下各类工控设施的运行状态的规律；
根据分析的结果形成不同调度场景和不同调度模式下的各类工控设施的调度预案。
进一步优选的，所述启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理之前，还包括步骤：对排水系统各类工控设施的运行数据进行判断，是否包含于已设计的调度预案中，若包含，则启动相应的调度模式对当前排水系统进行实际调度，若不包含，则进一步分析各类工控设施的调度数据，生成新的调度预案。
进一步优选的，所述启动相应的调度模式对当前排水系统进行调度监测管理，至少包括以下之一：
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示；
获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据；
根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警；
启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算；
按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行；
根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
本发明还提供一种智慧排水调度和分析系统，包括：
收集模块，用于获取排水系统的数据信息，所述数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据；
模型建立模块，用于根据所述数据信息对所述排水系统建模生成排水管网水力模型；
设计模块，用于利用所述排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式；
调度模块，按照设计要求，对排水系统中的管、泵、厂、河、闸的重要部位进行水位、流量、水质、以及工控设施运行情况进行监测，并根据不同的排水要求，启动相应的调度模式，对排水系统进行调度监测管理，及时的报警，以保障系统按照调度模式的要求运行，对于不符合要求的通过报警形式及时提醒，以排除故障。
分析模块，对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善，及根据分析结果获取排水系统中的隐藏问题。
进一步优选的，所述设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式，包括：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入所述排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，所述地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并获取各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
进一步优选的，设计调度模式的过程中还包括：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；
对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
进一步优选的，所述调度模块通过执行以下方式中的至少一种方式启动相应的调度模式对当前排水系统进行监测管理：
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示；
获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据；
根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警；
启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算；
按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行；
根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
本发明提供的智慧排水调度和分析方法及系统至少具有以下其中之一的效果：
1)本发明利用专业的排水模型，对排水系统中的监测数据进行规划和整合，最终实现联动分析展示和调度的目的。
2)针对不同的排水要求，启动不同条件的调度模式，并在不同调度模式的要求下，进行对应阈值规则的报警，改变原来单一报警规则在不同调度场景下错报、误报的现状。
3)在监测数据展示时，监测数据之间不再是单独的孤立的，而是相互连接的，不同的降雨条件下启动不同的调度模式，不同的调度模式下泵/闸按照不同的规则运行，与泵站连接的前后管网是否符合规则区间运行，均在系统中进行展示和报警。
4)对于历史运行数据，利用相互关联关系，确定部分数据是否是数据失真或者联动分析确定实际运行与设计之间的差距。
5)通过设定不同模式的启动条件，在符合对应的规则要求时自动启动对应的调度模式，并向泵站、闸阀等执行设施发送指令，实现全自动运行。
6)能够利用在不同模式下的自动运行功能，在符合检验问题的条件下，自动启动对应的调度模式，从而在多次运行后利用大数据挖掘出当前排水系统是否存在管网破损、混接、暗管等外部问题。
7)在工控设施不能正常运行的时候，可以切换到新的调度模式下，避免联动问题。
附图说明
图1为智慧排水调度和分析方法流程图；
图2为智慧排水调度和分析系统原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
将排水各类监测数据集成到统一平台来后，利用软件进行展示，只解决了排水数据物理孤立的问题，但是数据之间的逻辑性缺少，各个数据，各类数据之间的关系和相互影响无法展示出来，分析的时候对单个数据本身的时效性和准确性要求高，往往会造成一个数据错误了，整个分析都错误的严重后果。在处理问题的过程中往往只能保障单个任务执行的情况，而无法获取优良的总体效果；另外这种方法仅仅将数据进行了集成和统一展示，未梳理排水设施/数据之间本身的关系和设计要求，往往在运行过程中，只能按照管理人员的经验进行阈值设定，做简单的展示和提醒，不能有效的发现系统中的问题和指导排水调度，做不到精细化和差分化。
基于目前排水监测管理中所存在的缺陷，本发明利用排水管网水力模型与排水系统实际运营相结合，设计排水系统的不同调度场景下的不同调度方案，并利用设计的调度方案应用到排水系统中，以发现排水系统中的问题及指导排水调度，突破现有排水系统仅实现简单的展示现况，实现智慧排水调度和分析。
实施例一：
本实施例提供一种智慧排水调度和分析方法，其流程图如图1所示，包括以下步骤。
S1：获取排水系统的数据信息，数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据。
其中，各类工控设施为含有：闸门、泵、阀门等控制部件的排水设施，包括：水闸、泵站、截流井、蝶阀、堰门、调蓄池，在步骤S1中获取相关基础数据包括但不限于以下内容：
1、河道的水系图，含相关的工况设施水闸，水闸位置、闸门数量，标高，深度，运行参数、控制方式、调度规则、管理方式；
2、重要水体、水功能区(湖泊、水库)等的河底标高、常水位、警戒水位、水位～面积～蓄量相关关系等数据；
3、管网的规划图，设计图，踏勘图，变更图，竣工图等能表达出管道基础数据：走向以及管径、标高等的数据；
4、海沧区河网、管网上现有的各类监测站点(雨量站、水位站、流量站、水质站等)的名称、位置、基本情况、相关运行数据；
5、所有泵站的清单/图纸，含名称，位置，调蓄池标高，调蓄池深度，泵站数量，是否控制方式，目前的管理模式；
6、各个污水厂的清单，含名称，位置，设计能力，设计标准，工艺图；
7、原有的规划设计、竣工验收中与系统设计能力相关的文档资料；
8、联动系统的建设方案或者设计方案以及联动系统的访问地址和账号；
9、区域历史低洼易涝点位置分布；
10、区域排水系统规划设计文档或文件；
11、防洪、水环境、水资源相关的规划设计文档，区域防洪、水环境调度相关文件；
12、应急联动规则，预案，物资/车辆/队伍/网格管理员，组织架构相关资料；
13、相关信息化系统的清单，包括链接地址登录方式；
14、各类与厂站网河相关的监测设备(水位、流速、流量、水质、工控信号灯)；
15、各类与厂站网河闸的相关视频摄像头。
S2：根据数据信息对排水系统建模生成排水管网水力模型。
在步骤S2中对排水系统进行建模，是依据现有的资料信息，利用SWMM、INFOWORKS或其他排水建模软件对排水系统进行模拟呈现。其中，利用SWMM、INFOWORKS或其他排水建模软件对排水系统建模的具体过程是本领域技术人员所熟知的，本实施例不作赘述。
S3：利用排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
利用排水管网水力模型进行晴天、雨天以及常规降雨模式进行系统的运行模拟，通过现场对不同调度模式下系统的水质水量采样化验，实现对不同调度模式的实际情况的校核论证，从而设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
其中，模拟过程及调度模式的设计过程如下：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并设定各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
具体是分析不同调度场景和调度模式下各类工控设施的运行状态的规律，以确定各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
例如，某个截流泵站默认设置是在低于1m时候不开泵，水深1-2m时候开1台泵，2-4m时候开2台，4m以上开3台；而实际情况这部分调度仅在晴天时候适用，在雨天的时候，由于本截流泵站在雨天中后期水质较好，截流水进入污水系统不适合开泵，因此在雨后一段时间后该泵站可以不开泵，并开闸放水。
通过步骤S3，最终对各类工控设施在不同调度场景下设计不同的调度模式，以一排水系统包括：6000吨调蓄池、新美泵站、8000吨调蓄池、溢流井、3#截流泵、新北路截污泵站、交汇井、夏新泵站、霞阳改造工程截污泵、夏新泵站、新阳泵站、Z0截污泵站、马峦泵站、汤岸泵站、烟厂泵站、柯达泵站；以该排水系统中的各泵站为例，则泵站晴天的调度模式如表1所示，雨天的调度模式如表2所示。
表1
表2
本步骤中，设计调度模式的过程中还包括以下设计：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
例如，可通过以下步骤设定调度模式：
对收集到的降雨资料进行分析，分析晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨雨量及过程数据；
采集和分析各个降雨情况下泵站、截流井、水闸、调蓄池、阀门等调度对象运行数据，研究上下游水量关联及影响关系；
将降雨数据、调度设施运行数据输入模型，进行模拟计算，还原上述分析中不同调度场景、不同调度规则下排水系统的运行情况；
分析不同频率降雨以及每场降雨之前、降雨过程中、降雨过后，管网排水能力及调度设施运行状况和各调度设施运行联动关系；
根据分析结果确定不同降雨或者晴天情况下各工控设施的调度规律，设定其对应的调度模式；
在实际运行调度模式运行的基础上，在已有模型模拟的运行条件的基础上，按照实际运行的要求，及时的修订设备设施运行规则，实现细化；
通过运行过程中不断累积，实现调度模式的丰富和细化，并设定启动条件，在运行中按照启动条件自动启动。
通过上述设计，调度模式具体应用时，可以及时发现排水系统中的问题，并指导排水调度，突破现有排水系统仅实现简单的展示，调度模式的具体应用如下步骤S4。
需要说明的是，在步骤S3中，还包括：分析不同调度场景和不同调度模式下各类工控设施的运行状态的规律，根据分析的结果形成不同调度场景和不同调度模式下的各类工控设施的调度预案，形成的调度预案存储于相应的数据库中，例如，可以分类存储于数据库中，以便于根据分类快速调用所需的调度模式。
S4：根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理。
进一步，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理之前，还包括步骤：对排水系统各类工控设施的运行数据进行判断，是否包含于已设计的调度预案中，若包含，则启动相应的调度模式对当前排水系统进行实际调度，若不包含，则进一步分析各类工控设施的调度数据，生成新的调度预案。
基于步骤S3中调度模式的设计及相应调度规则的设计，调度模式具体应用时，可根据实际的应用对排水系统进行以下至少之一的调度监测管理：
1)根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示。
具体的，按照排水分析调度模型要求，收集现有的排水系统中已有的监测数据，并按照各监测数据在调度模式中的作用重要程度，对现有的工控设施进行规划和要求，例如，重要的点位高要求，辅助点位可降低要求，对没有监测数据的关键点位增加对应的监测。
目前调度关联的关键监测数据类型为：管网液位和流量，泵站液位、流量和工况，截流井液位、流量和工况，水闸液位、流量和工况，调蓄池液位、流量和工况，污水厂液位、流量和水质，排口液位、流量和水质，河道水位、流量，降雨量。
其他非关键监测数据类型为：内涝点、视频、巡检人员、应急人员等。
依照调度模式要求对排水系统进行评估，找到排水系统中那些地方需要监测，需要监测什么数据，并依照重要程度进行部署，对于整个排水系统中已有的予以集成，对缺少的进行安装监测设备，并按照调度模式要求，对所有监测数据进行关联展示、分层展示、专题展示；
其中，关联展示：将具备上下游关系的数据利用线进行连接，并标明方向，对于监测数据能反映实时走向的绘制实时走向；
分层展示：将数据按照重要性进行分层展示，重要的信息优先展示，辅助数据信息通过放大一定层级时候进行展示；
专题展示：对特定选择的数据按照时间进行统计，以数据专题地图的形式进行展示。
2)获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据。
3)根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警。例如，实现不同调度模式下不同的调度要求，包括：水位区间、泵站开泵量、闸门开度、阀门开关等。
4)启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算。
5)按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行。例如，在日常运行过程中，按照设定的降雨、泵站、水闸、截流井的水位和流量等条件自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，如泵或者闸阀，实现运行过程中全自动运行。
6)根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌。
其中，关于对管网的淤塞、渗漏、倒灌的分析，请详见对应专利：CN201820127015.8分析强排系统接河分布的系统、CN201820129918.X一种分析管道淤积分布的系统、CN201810072763.5分析管道雨污混接分布的方法及系统，本实施例不作赘述。
例如，通过特定问题检测的启动条件，一旦到了符合检验的运行条件，自动按照对应的调度要求进行运行，多次运行后，进行大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对管网的旋塞、渗漏、倒灌等问题进行分析。
7)对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
例如，下游泵站故障，则通过调度模式，指导上游泵站减少输送量，通过上游管网蓄存污水，避免拥挤到下游故障泵站造成溢流。
例如，系统报警后，在系统中选择执行处理人，分配任务，对现场未能按照要求对工控设施进行检查和维护，同时调用相应的新情形下的调度模式，避免故障的工控设施的故障造成联动的问题。
S5：对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善。
具体的，对不同调度模式下的监测数据进行阈值报警，对不符合调度要求的调度模式进行标识，例如，采用红色对不符合调度要求的调度模式进行标识，对执行失败的调度模式进行标识，例如，采用黄色对执行失败的调度模式进行标识，对特定的调度模式进行数据分析，例如，对淤塞的调度模式和雨污混接的调度模式，则记录整个过程中的监测数据，并对记录的监测数据进行统计和分析，多次调度后，进行大数据分析对比，获取淤积变化和混接情况。
其中，对调度模式进行完善包括两种方式，一种方式是：基于上述的对不符合调度要求的调度模式及对执行失败的调度模式采用不同的颜色标识，后续可根据标识对相应的调度模式进行完善，另一种方式是：通过对调度过程中的数据积累，形成新的调度模式，将新的调度模式设置在系统中。
通过对已设定的调度模式进行完善，或者通过数据积累形成新的调度模式，通过调度模式的不断完善，以实现排水的精细化调度。
本发明提供的智慧排水调度和分析的方法，是利用排水模型为基础进行排水系统的调度和监测展示分析，利用规划设计中的排水模型属性为排水调度分析系统的基础，实现排水数据的相互关联；在实际的排水监管应用中按照实际应用需求利用排水模型软件对排水系统进行运行管理调度建模，之后按照调度建模后的规则进行调度和监测报警设置，不同的排水要求下，启动不同的调度模式，并按照对应的调度模式下的各类数据的阈值进行报警；在数据的展示时候，数据之间不再是单独的孤立的，而是相互连接的，不同的降雨条件下启动不同的调度模式，不同的调度模式下泵/闸按照不同的规则运行，与泵站连接的前后管网是否符合规则区间运行，均在系统中进行展示和报警；对于历史运行数据，利用相互关联关系，确定部分数据是否是数据失真或者联动分析确定实际运行与设计之间的差距；系统通过设定不同模式的启动条件，在符合对应的规则要求时自动启动对应的调度模式，并向泵站、闸阀等执行设施发送指令，实现全自动运行；系统能够利用在不同模式下的自动运行功能，在符合混接、倒灌和淤积检验问题的条件下，自动启动对应的调度运行模式，从而在多次运行后利用大数据挖掘出当前系统是否存在管网破损、混接、暗管等外部问题。
实施例二：
基于实施例一，本实施例提供一种智慧排水调度和分析系统，其原理图如图2所示，包括收集模块1、模型建立模块2、设计模块3、调度模块4和分析模块5。
收集模块1用于获取排水系统的数据信息，该数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据。
其中，各类工控设施为含有：闸门、泵、阀门等控制部件的排水设施，例如：水闸、泵站、截流井、蝶阀、堰门等，本实施例中的相关基础数据包括但不限于以下内容：
1、河道的水系图，含相关的工况设施水闸，水闸位置、闸门数量，标高，深度，运行参数、控制方式、调度规则、管理方式；
2、重要水体、水功能区(湖泊、水库)等的河底标高、常水位、警戒水位、水位～面积～蓄量相关关系等数据；
3、管网的规划图，设计图，踏勘图，变更图，竣工图等能表达出管道基础数据：走向以及管径、标高等的数据；
4、海沧区河网、管网上现有的各类监测站点(雨量站、水位站、流量站、水质站等)的名称、位置、基本情况、相关运行数据；
5、所有泵站的清单/图纸，含名称，位置，调蓄池标高，调蓄池深度，泵站数量，是否控制方式，目前的管理模式；
6、各个污水厂的清单，含名称，位置，设计能力，设计标准，工艺图；
7、原有的规划设计、竣工验收中与系统设计能力相关的文档资料；
8、联动系统的建设方案或者设计方案以及联动系统的访问地址和账号；
9、区域历史低洼易涝点位置分布；
10、区域排水系统规划设计文档或文件；
11、防洪、水环境、水资源相关的规划设计文档，区域防洪、水环境调度相关文件；
12、应急联动规则，预案，物资/车辆/队伍/网格管理员，组织架构相关资料；
13、相关信息化系统的清单，包括链接地址登录方式；
14、各类与厂站网河相关的监测设备(水位、流速、流量、水质、工控信号灯)；
15、各类与厂站网河闸的相关视频摄像头。
模型建立模块2用于根据数据信息对所述排水系统建模生成排水管网水力模型。
具体的，模型建立模块2是依据现有的资料信息，利用SWMM、INFOWORKS等软件对排水系统进行模拟呈现。其中，利用SWMM软件、INFOWORKS软件对排水系统建模的具体过程是本领域技术人员所熟知的，本实施例不作赘述。
设计模块3用于利用排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
具体的，利用排水管网水力模型进行晴天、雨天以及常规降雨模式进行系统的运行模拟，通过现场对不同调度模式下系统的水质水量采样化验，实现对不同调度模式的实际情况的校核论证，从而设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。其中，模拟过程及调度模式的设计过程如下：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并设定各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
具体是分析不同调度场景和调度模式下各类工控设施的运行状态的规律，以确定各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
例如，某个截流泵站默认设置是在低于1m时候不开泵，水深1-2m时候开1台泵，2-4m时候开2台，4m以上开3台；而实际情况这部分调度仅在晴天时候适用，在雨天的时候，由于本截流泵站在雨天中后期水质较好，截流水进入污水系统不适合开泵，因此在雨后一段时间后该泵站可以不开泵，并开闸放水。
进一步，利用设计模块3设计调度模式的过程中还包括以下设计：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；
对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
例如，可通过以下步骤设定调度模式：
对收集到的降雨资料进行分析，分析晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨雨量及过程数据；
采集和分析各个降雨情况下泵站、截流井、水闸、调蓄池、阀门等调度对象运行数据，研究上下游水量关联及影响关系；
将降雨数据、调度设施运行数据输入模型，进行模拟计算，还原上述分析中不同调度场景、不同调度规则下排水系统的运行情况；
分析不同频率降雨以及每场降雨之前、降雨过程中、降雨过后，管网排水能力及调度设施运行状况和各调度设施运行联动关系；
根据分析结果确定不同降雨或者晴天情况下各工控设施的调度规律，设定其对应的调度模式；
在实际运行调度模式运行的基础上，在已有模型模拟的运行条件的基础上，按照实际运行的要求，及时的修订设备设施运行规则，实现细化；
通过运行过程中不断累积，实现调度模式的丰富和细化，并设定启动条件，在运行中按照启动条件自动启动。
调度模块4，用于按照设计要求，对排水系统中的管、泵、厂、河、闸的重要部位进行水位、流量、水质、以及工控设施运行情况进行监测，并根据不同的排水要求，启动相应的调度模式，对排水系统进行调度监测管理，及时的报警。例如，调度模块4可根据实际的应用启动相应的调度模式对排水系统进行以下至少之一的调度监测管理：
1)根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示。
具体的，按照排水分析调度模型要求，收集现有的排水系统中已有的监测数据，并按照各监测数据在调度模式中的作用重要程度，对现有的工控设施进行规划和要求，例如，重要的点位高要求，辅助点位可降低要求，对没有监测数据的关键点位增加对应的监测。
目前调度关联的关键监测数据类型为：管网液位和流量，泵站液位、流量和工况，截流井液位、流量和工况，水闸液位、流量和工况，调蓄池液位、流量和工况，污水厂液位、流量和水质，排口液位、流量和水质，河道水位、流量，降雨量。
其他非关键监测数据类型为：内涝点、视频、巡检人员、应急人员等。
依照调度模式要求对排水系统进行评估，找到排水系统中那些地方需要监测，需要监测什么数据，并依照重要程度进行部署，对于整个排水系统中已有的予以集成，对缺少的进行安装监测设备，并按照调度模式要求，对所有监测数据进行关联展示、分层展示、专题展示；
其中，关联展示：将具备上下游关系的数据利用线进行连接，并标明方向，对于监测数据能反映实时走向的绘制实时走向；
分层展示：将数据按照重要性进行分层展示，重要的信息优先展示，辅助数据信息通过放大一定层级时候进行展示；
专题展示：对特定选择的数据按照时间进行统计，以数据专题地图的形式进行展示。
2)获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据。
3)根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警。例如，实现不同调度模式下不同的调度要求，包括：水位区间、泵站开泵量、闸门开度、阀门开关等。
4)启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算。
5)按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行。例如，在日常运行过程中，按照设定的降雨、泵站、水闸、截流井的水位和流量等条件自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，如泵或者闸阀，实现运行过程中全自动运行。
6)根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌。
其中，关于对管网的淤塞、渗漏、倒灌的分析，请详见对应专利：CN201820127015.8分析强排系统接河分布的系统、CN201820129918.X一种分析管道淤积分布的系统、CN201810072763.5分析管道雨污混接分布的方法及系统，本实施例不作赘述。
例如，通过特定问题检测的启动条件，一旦到了符合检验的运行条件，自动按照对应的调度要求进行运行，多次运行后，进行大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对管网的旋塞、渗漏、倒灌等问题进行分析。
7)对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
例如，下游泵站故障，则通过调度模式，指导上游泵站减少输送量，通过上游管网蓄存污水，避免拥挤到下游故障泵站造成溢流。
例如，系统报警后，在系统中选择执行处理人，分配任务，对现场未能按照要求对工控设施进行检查和维护，同时调用相应的新情形下的调度模式，避免故障的工控设施的故障造成联动的问题。
分析模块5用于对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善，及根据分析结果获取排水系统中的隐藏问题。
例如，分析模块5根据不同的调度模式下的历史监测数据，利用专业的数据分析手段进行分析，获取排水系统中的隐藏问题。
具体的分析过程请参考专利：CN201820127015.8分析强排系统接河分布的系统、CN201820129918.X一种分析管道淤积分布的系统、CN201810072763.5分析管道雨污混接分布的方法及系统，本实施例不作赘述。
分析模块5还对不同调度模式下的监测数据进行阈值报警，对不符合调度要求的调度模式进行标识，例如，采用红色对不符合调度要求的调度模式进行标识，对执行失败的调度模式进行标识，例如，采用黄色对执行失败的调度模式进行标识，对特定的调度模式进行数据分析，例如，对淤塞的调度模式和雨污混接的调度模式，则记录整个过程中的监测数据，并对记录的监测数据进行统计和分析，多次调度后，进行大数据分析对比，获取淤积变化和混接情况。
其中，对调度模式进行完善包括两种方式，一种方式是：基于上述的对不符合调度要求的调度模式及对执行失败的调度模式采用不同的颜色标识，后续可根据标识对相应的调度模式进行完善，另一种方式是：通过对调度过程中的数据积累，形成新的调度模式，将新的调度模式设置在系统中。
通过对已设定的调度模式进行完善，或者通过数据积累形成新的调度模式，通过调度模式的不断完善，以实现排水的精细化调度。
本发明提供的智慧排水调度和分析系统，是利用排水模型为基础进行排水系统的监测展示分析和调度，利用规划设计中的排水模型属性为排水监测系统的基础，实现排水数据的相互关联；在实际的排水监管应用中按照实际应用需求利用排水模型软件对排水系统进行运行管理调度建模，之后按照调度建模后的规则进行监测报警设置，不同的排水要求下，启动不同的调度模式，并按照对应的调度模式下的各类数据的阈值进行报警；在数据的展示时候，数据之间不再是单独的孤立的，而是相互连接的，不同的降雨条件下启动不同的调度模式，不同的调度模式下泵/闸按照不同的规则运行，与泵站连接的前后管网是否符合规则区间运行，均在系统中进行展示和报警；对于历史运行数据，利用相互关联关系，确定部分数据是否是数据失真或者联动分析确定实际运行与设计之间的差距；系统通过设定不同模式的启动条件，在符合对应的规则要求时自动启动对应的调度模式，并向泵站、闸阀等执行设施发送指令，实现全自动运行；系统能够利用在不同模式下的自动运行功能，在符合检验问题的条件下，自动启动对应的调度运行模式，从而在多次运行后利用大数据挖掘出当前系统是否存在管网破损、混接、暗管等外部问题。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种智慧排水调度和分析方法，其特征在于，包括步骤：
获取排水系统的数据信息，所述数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据；
根据所述数据信息对所述排水系统建模生成排水管网水力模型；
利用所述排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式；
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理；
对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善。
2.如权利要求1所述的智慧排水调度和分析方法，其特征在于，所述设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式，包括步骤：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入所述排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，所述地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并设定各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
3.如权利要求2所述的智慧排水调度和分析方法，其特征在于，设计调度模式的过程中还包括：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；
对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
4.如权利要求2所述的智慧排水调度和分析方法，其特征在于，还包括步骤：
分析不同调度场景和不同调度模式下各类工控设施的运行状态的规律；
根据分析的结果形成不同调度场景和不同调度模式下的各类工控设施的调度预案。
5.如权利要求4所述的智慧排水调度和分析方法，其特征在于，所述启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理之前，还包括步骤：对排水系统各类工控设施的运行数据进行判断，是否包含于已设计的调度预案中，若包含，则启动相应的调度模式对当前排水系统进行实际调度，若不包含，则进一步分析各类工控设施的调度数据，生成新的调度预案。
6.如权利要求3所述的智慧排水调度和分析方法，其特征在于，所述启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理，至少包括以下之一：
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示；
获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据；
根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警；
启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算；
按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行；
根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
7.一种智慧排水调度和分析系统，其特征在于，包括：
收集模块，用于获取排水系统的数据信息，所述数据信息包括各类工控设施的设计图纸和相关基础数据；
模型建立模块，用于根据所述数据信息对所述排水系统建模生成排水管网水力模型；
设计模块，用于利用所述排水管网水力模型进行晴天、雨天、常规降雨的运行模拟，并结合排水系统现场的实际运行数据设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式；
调度模块，按照设计要求，对排水系统中的管、泵、厂、河、闸的重要部位进行水位、流量、水质、以及工控设施运行情况进行监测，并根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理，及时的报警，以保障系统按照调度模式的要求运行，对于不符合要求的通过报警形式及时提醒，以排除故障；
分析模块，对不同调度模式下的监测数据进行统计和分析，并根据分析结果对调度模式进行完善，及根据分析结果获取排水系统中的隐藏问题。
8.如权利要求7所述的智慧排水调度和分析系统，其特征在于，所述设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式，包括：
对排水系统进行现场调研，获取排水系统的基础地理信息资料、调度各类工控设施实际运行数据；
将地理对象相关数据导入所述排水管网水力模型，通过概化处理生成模型对象，构建可视化的排水管网水力模型，所述地理对象相关数据包括：管段、工控设施、汇水区域、蓄水单元、排口；
对构建的可视化的排水管网水力模型进行检查、校准，并获取各个工控设施的运行区间和运行条件；
对各类工控设施的现状运行数据进行采样和分析，获取各类工控设施的实际调度规律，根据各类工控设施的实际调度规律并结合模拟的运行区间和运行条件设计各类工控设施在不同调度场景下的调度模式。
9.如权利要求8所述的智慧排水调度和分析系统，其特征在于，设计调度模式的过程中还包括：
根据不同的排水要求，对不同的调度模式设置相应的启动条件；
对不同的调度模式下各类工控设施配置不同的调度规则；
根据调度模式的要求，对各个监测点设置监测阈值区域和调度规则；
根据特定问题的检测，设置相应调度模式的启动条件，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
根据工控设施的故障维护情况，对故障的工控设施设置调度模式的切换条件。
10.如权利要求9所述的智慧排水调度和分析系统，其特征在于，所述调度模块通过执行以下方式中的至少一种方式启动相应的调度模式对排水系统进行调度监测管理：
根据不同的排水要求，启动相应的调度模式对现有的排水系统中的各工控设施进行规划、对现有的排水系统进行评估、及对监测数据进行关联展示和分层展示；
获取现场实际运行数据，通过启动的调度模式对现有的排水系统进行实际调度分析，获取各种降雨情形下的调度状态和数据；
根据各个监测点设置的监测阈值区域和调度规则，通过启动相对应的调度模式对不符合阈值区域和/或调度规则的情况进行报警；
启动调度模式对调度过程的历史数据以专题地图的形式进行历史回放或者统计计算；
按照设定的启动条件，以在符合对应的启动条件时自动启动对应的调度模式，发送指令给对应的执行设施，实现运行过程中全自动运行；
根据特定问题检测的启动条件，待符合检测的启动条件时，自动按照对应的调度模式进行运行，通过大数据对比分析，利用同环境对比检验的方式对特定问题进行分析，所述特定问题包括管网的淤塞、渗漏、倒灌；
对故障运行的工控设施，通过切换条件将当前的调度模式切换至另一调度模式，通过切换的调度模式防止故障的工控设施与非故障的工控设施之间的联动。
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