CN111340316A - 一种智慧供水管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种智慧供水管理方法及系统，属于供水管理技术领域。本发明的方法包括：预测各个区域未来用水量，根据各个区域的蓄水量、未来正常供水量及预测用水量，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量，若否，则计算出多余蓄水量；若是，则计算出缺少蓄水量；根据各个区域多余蓄水量或缺少蓄水量的值，在各个区域之间调度已有蓄水量。本发明能够有效对各区域的蓄水量进行调度，确保蓄水设备中的水及时得到更新，从而保证供水的水质。

Description

一种智慧供水管理方法及系统

技术领域

本发明涉及供水管理技术领域，尤其涉及一种智慧供水管理方法及系统。

背景技术

目前，城市人口日益增多，居民用水量也随之上涨，这无疑会增加城市供水管网的运行压力，而为了减轻压力，可通过在各区域设立蓄水设备来提高供水调节能力，如水塔等。不过，由于城市人口分布并不均匀，用水量也有区域性差异，并且同一区域在不同时间的用水量也会有所不同，所以一些地区会频繁利用到蓄水设备中的水，而一些地区则有可能很少会利用到，如果蓄水设备中的水未能及时更新，则势必会影响水质，最终影响居民的用水安全。

现有技术中，如专利号为ZL201620216487.1的中国发明专利公开了一种供水管网实时监控调度系统，其通过实时采集供水管网的运行参数，根据运行参数对供水管网进行调度。但是其仅考虑到用水量的有效供给，并未考虑到蓄水设备中的水质问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种智慧供水管理方法及系统，其能够有效对各区域的蓄水量进行调度，确保蓄水设备中的水及时得到更新，从而保证供水的水质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智慧供水管理方法，包括：预测各个区域未来用水量，根据各个区域的蓄水量、未来正常供水量及预测用水量，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量，若否，则计算出多余蓄水量；若是，则计算出缺少蓄水量；根据各个区域多余蓄水量或缺少蓄水量的值，在各个区域之间调度已有蓄水量。

本发明通过预测区域未来一段时间的用水量，结合现有蓄水量，分析能否在设定时间内对蓄水进行有效更新，并针对不同区域的蓄水用水的不同情况，进行整体调度，以确保各区域均能在设定时间内完成蓄水的有效更新。要说明的是，蓄水设备中的水并不会完全排空，而是处于排水和蓄水不断交替的状态，即新的蓄水会与原有蓄水不断混合，也即无法100%对蓄水设备中的已有蓄水进行更新，所以上述的在设定时间内消耗掉已有蓄水量意为：蓄水设备在设定时间内排放出与已有蓄水量相同的水量。但是如果能够满足该条件，我们就可以认为已有蓄水得到了有效的更新，足够确保水质的更新。

作为本发明优选，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量的具体方法为：在所述设定时间内，将每单位时间的预测用水量大于正常供水量时两者的差值相加，若结果大于已有蓄水量，则认为区域能够消耗掉已有蓄水量；若结果小于已有蓄水量，则认为区域不能消耗掉已有蓄水量。

作为本发明优选，未来用水量预测的时间大于所述设定时间，所述方法还包括：根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。

作为本发明优选，在各个区域之间调度已有蓄水量的方法具体为：若多余蓄水量的区域只有一条调度路径，则沿该条调度路径依次进行蓄水量调度；若多余蓄水量的区域有两条调度路径，则分别根据两条调度路径上的总缺少蓄水量，分别沿两条调度路径依次进行蓄水量调度。

作为本发明优选，蓄水量调度时，接收蓄水量的区域实时判断已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路径及调度方向继续调度。

本发明还提供一种智慧供水管理系统，包括设于各个区域的蓄水设备、依次连接各个蓄水设备的调度管路、连接蓄水设备和调度管路的输水装置、与蓄水设备和输水装置通信连接的服务器；所述服务器内设有：

预测模块，用于预测各个区域未来用水量；

采集模块，用于采集各个区域蓄水设备的蓄水量；

判断模块，根据各个区域未来正常供水量、预测模块及采集模块的数据，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量；

计算模块，用于根据判断模块的结果，计算各个区域的多余蓄水量或缺少蓄水量；

调度模块，根据计算模块的数据，控制输水装置在各个区域的蓄水设备之间调度已有蓄水量。

作为本发明优选，所述预测模块根据各个区域一段时间内的历史用水数据以及影响用水量的因素进行预测，影响用水量的因素包括季节、天气、气温、节假日。

作为本发明优选，所述预测模块的预测时间大于判断模块的设定时间，所述调度模块根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。

作为本发明优选，所述调度模块包括：

单向调度单元，用于当多余蓄水量的区域只连接有一条调度管路时，控制输水装置沿该条调度管路依次进行蓄水量调度；

双向调度单元，用于当多余蓄水量的区域连接有两条调度管路时，通过所述计算模块分别计算两条调度管路上的总缺少蓄水量，并据此控制输水装置分别沿两条调度管路依次进行蓄水量调度。

作为本发明优选，所述调度模块还包括：

调度监控单元，用于在调度蓄水量时，通过所述采集模块实时采集接收蓄水量的蓄水设备的蓄水量，并通过所述判断模块已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则通过所述计算模块计算多余蓄水量，并通过输水装置将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路路及调度方向继续调度。

本发明的优点是：

1、 能够有效对各区域的蓄水量进行调度，确保蓄水设备中的水及时得到更新，从而保证供水的水质。

2、调度管路结构简单，整个蓄水调度过程高效。

附图说明

图1为本发明一种智慧供水管理方法的流程图；

图2为本发明一种智慧供水管理系统的功能模块图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1，一种智慧供水管理方法，包括：预测各个区域未来用水量，根据各个区域的蓄水量、未来正常供水量及预测用水量，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量，若否，则计算出多余蓄水量；若是，则计算出缺少蓄水量；根据各个区域多余蓄水量或缺少蓄水量的值，在各个区域之间调度已有蓄水量。其中，预测各个区域未来用水量的具体方法可采用现有技术：根据各个区域一段时间内的历史用水数据以及影响用水量的因素进行预测，影响用水量的因素包括季节、天气、气温、节假日。比如可根据历史用水数据和影响用水量的因素建立神经网络模型，通过神经网络模型来预测未来一段时间的用水情况。

本方法通过预测区域未来一段时间的用水量，结合现有蓄水量，分析能否在设定时间内对蓄水进行有效更新，并针对不同区域的蓄水用水的不同情况，进行整体调度，以确保各区域均能在设定时间内完成蓄水的有效更新。

要说明的是，蓄水设备中的水并不会完全排空，而是处于排水和蓄水不断交替的状态，即新的蓄水会与原有蓄水不断混合，也即无法100%对蓄水设备中的已有蓄水进行更新，所以上述的在设定时间内消耗掉已有蓄水量意为：蓄水设备在设定时间内排放出与已有蓄水量相同的水量。但是如果能够满足该条件，我们就可以认为已有蓄水得到了有效的更新，足够确保水质的更新。

所以，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量的具体方法为：在所述设定时间内，将每单位时间的预测用水量大于正常供水量时两者的差值相加，若结果大于已有蓄水量，则认为区域能够消耗掉已有蓄水量；若结果小于已有蓄水量，则认为区域不能消耗掉已有蓄水量。比如，所述设定时间为三天，单位时间为一小时，即将三天分为72个单位时间，分别比较72个单位时间内预测用水量与正常供水量的大小，其中预测用水量大于正常供水量的情况，即需要从蓄水设备中调用水的情况，两者的差值也即从蓄水设备中调用水的量，将所有需要从蓄水设备中调用水的量相加，即三天时间需要从蓄水设备中调用水的量，若该值大于已有蓄水量，则认为该区域的蓄水设备中的水能够得到有效更新，即该区域能够消耗掉已有蓄水量；若该值小于已有蓄水量，则认为该区域的蓄水设备中的水不能够得到有效更新，即该区域不能够消耗掉已有蓄水量。当然，所述设定时间可根据水温和气温进行调节，温度越高，则设定时间越短，同时所述单位时间也可根据不同区域的用水特点进行调节，比如一天内各时间段用水量变化越大，则所设的单位时间越短。

相应的，计算多余蓄水量和缺少蓄水量也需要根据上述的所有单位时间内预测用水量大于正常供水量时两者的差值之和，与已有蓄水量的差值得出，前者减去后者得到的值，若大于零，该值即为缺少蓄水量；若小于零，该值的绝对值即为多余蓄水量。

另外，未来用水量预测的时间大于所述设定时间，所述方法还包括：根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。比如预测各个区域未来一周的用水量，而消耗掉已有蓄水量的设定时间为3天，以便于给水厂后续供水提供参考依据，尽可能减少蓄水无法及时更新的情况。所述调度后的蓄水量意为根据已有数据计算出的理论上调度后的蓄水量，并非实际完成调度后才去采集的数据，以便于提前进行供水规划。

进一步的，在各个区域之间调度已有蓄水量的方法具体为：若多余蓄水量的区域只有一条调度路径，则沿该条调度路径依次进行蓄水量调度；若多余蓄水量的区域有两条调度路径，则分别根据两条调度路径上的总缺少蓄水量，分别沿两条调度路径依次进行蓄水量调度。首先要说明的是，调度路径为按照总路径最短的原则串联各个区域蓄水设备的一条管路，即处于整条管路端部的蓄水设备仅有一个方向的调度路径，而处于中部的蓄水设备则具有两个方向的调度路径。针对只有一条调度路径的多余蓄水量区域，将多余蓄水量沿调度路径依次经过不同区域的蓄水设备调度至缺少蓄水量的区域。针对有两条调度路径的多余蓄水量区域，我们需要根据已有数据计算这两条路径上总的缺少蓄水量，按比例或按距离进行调度，比如按照两条调度路径缺少蓄水量的比例进行调度，或者通过算法计算调度蓄水量与调度距离的乘积，并以该乘积最小为原则进行调度。当然，也有可能某条调度路径上的计算结果为多余蓄水量，则无需向该侧进行调度。

蓄水量调度时，接收蓄水量的区域实时判断已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路径及调度方向继续调度。由于各个区域在调度之前已经提前计算好了调度路径上的缺少蓄水量，所以在实际调度时只需按照既定调度方向进行调度即可，该方法较为简单，适合简单情况下的调度，同时调度效率不高。当然，调度蓄水量之前可以先计算得出调度方案，即计算出各个区域调度后最终的蓄水量，以及各个区域需要向每条路径上调度的总水量，则各个区域可按照调度方案进行同时调度，比如已知某个区域会从一侧调度路径上接收一定的蓄水量，同时已知该区域最终所需达到的蓄水量，则可以提前将接收后多余的蓄水量向另一侧调度。

如图2，本发明还提供一种智慧供水管理系统，包括设于各个区域的蓄水设备、依次连接各个蓄水设备的调度管路、连接蓄水设备和调度管路的输水装置、与蓄水设备和输水装置通信连接的服务器；所述服务器内设有：

预测模块，用于预测各个区域未来用水量；

采集模块，用于采集各个区域蓄水设备的蓄水量；

判断模块，根据各个区域未来正常供水量、预测模块及采集模块的数据，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量；

计算模块，用于根据判断模块的结果，计算各个区域的多余蓄水量或缺少蓄水量；

调度模块，根据计算模块的数据，控制输水装置在各个区域的蓄水设备之间调度已有蓄水量。

其中，所述预测模块可采用现有技术来根据各个区域一段时间内的历史用水数据以及影响用水量的因素进行预测，影响用水量的因素包括季节、天气、气温、节假日。比如可根据历史用水数据和影响用水量的因素建立神经网络模型，通过神经网络模型来预测未来一段时间的用水情况。

另外，所述判断模块判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量的具体方法为：在所述设定时间内，将每单位时间的预测用水量大于正常供水量时两者的差值相加，若结果大于已有蓄水量，则认为区域能够消耗掉已有蓄水量；若结果小于已有蓄水量，则认为区域不能消耗掉已有蓄水量。比如，所述设定时间为三天，单位时间为一小时，即将三天分为72个单位时间，分别比较72个单位时间内预测用水量与正常供水量的大小，其中预测用水量大于正常供水量的情况，即需要从蓄水设备中调用水的情况，两者的差值也即从蓄水设备中调用水的量，将所有需要从蓄水设备中调用水的量相加，即三天时间需要从蓄水设备中调用水的量，若该值大于已有蓄水量，则认为该区域的蓄水设备中的水能够得到有效更新，即该区域能够消耗掉已有蓄水量；若该值小于已有蓄水量，则认为该区域的蓄水设备中的水不能够得到有效更新，即该区域不能够消耗掉已有蓄水量。当然，所述设定时间可根据水温和气温进行调节，温度越高，则设定时间越短，同时所述单位时间也可根据不同区域的用水特点进行调节，比如一天内各时间段用水量变化越大，则所设的单位时间越短。

相应的，所述计算模块计算多余蓄水量和缺少蓄水量也需要根据上述的所有单位时间内预测用水量大于正常供水量时两者的差值之和，与已有蓄水量的差值得出，前者减去后者得到的值，若大于零，该值即为缺少蓄水量；若小于零，该值的绝对值即为多余蓄水量。

进一步的，所述预测模块的预测时间大于判断模块的设定时间，所述调度模块根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。比如预测各个区域未来一周的用水量，而消耗掉已有蓄水量的设定时间为3天，以便于给水厂后续供水提供参考依据，尽可能减少蓄水无法及时更新的情况。所述调度后的蓄水量意为根据已有数据计算出的理论上调度后的蓄水量，并非实际完成调度后才去采集的数据，以便于提前进行供水规划。

具体的，所述调度模块包括：

单向调度单元，用于当多余蓄水量的区域只连接有一条调度管路时，控制输水装置沿该条调度管路依次进行蓄水量调度；

双向调度单元，用于当多余蓄水量的区域连接有两条调度管路时，通过所述计算模块分别计算两条调度管路上的总缺少蓄水量，并据此控制输水装置分别沿两条调度管路依次进行蓄水量调度。

要说明的是，调度管路为按照总路径最短的原则串联各个区域蓄水设备的一条管路，即处于整条管路端部的蓄水设备仅有一个方向的调度管路，而处于中部的蓄水设备则具有两个方向的调度管路。针对只有一条调度管路的多余蓄水量区域，将多余蓄水量沿调度管路依次经过不同区域的蓄水设备调度至缺少蓄水量的区域。针对有两条调度管路的多余蓄水量区域，我们需要根据已有数据计算这两条路径上总的缺少蓄水量，按比例或按距离进行调度，比如按照两条调度管路缺少蓄水量的比例进行调度，或者通过算法计算调度蓄水量与调度距离的乘积，并以该乘积最小为原则进行调度。当然，也有可能某条调度管路上的计算结果为多余蓄水量，则无需向该侧进行调度。

进一步的，所述调度模块还包括：

调度监控单元，用于在调度蓄水量时，通过所述采集模块实时采集接收蓄水量的蓄水设备的蓄水量，并通过所述判断模块已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则通过所述计算模块计算多余蓄水量，并通过输水装置将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路路及调度方向继续调度。由于各个区域在调度之前已经提前计算好了调度管路上的缺少蓄水量，所以在实际调度时只需按照既定调度方向进行调度即可，该方法较为简单，适合简单情况下的调度，同时调度效率不高。当然，调度蓄水量之前可以先计算得出调度方案，即计算出各个区域调度后最终的蓄水量，以及各个区域需要向每条路径上调度的总水量，则各个区域可按照调度方案进行同时调度，比如已知某个区域会从一侧调度管路上接收一定的蓄水量，同时已知该区域最终所需达到的蓄水量，则可以提前将接收后多余的蓄水量向另一侧调度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智慧供水管理方法，其特征在于，包括：预测各个区域未来用水量，根据各个区域的蓄水量、未来正常供水量及预测用水量，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量，若否，则计算出多余蓄水量；若是，则计算出缺少蓄水量；根据各个区域多余蓄水量或缺少蓄水量的值，在各个区域之间调度已有蓄水量。

2.根据权利要求1所述的一种智慧供水管理方法，其特征在于，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量的具体方法为：在所述设定时间内，将每单位时间的预测用水量大于正常供水量时两者的差值相加，若结果大于已有蓄水量，则认为区域能够消耗掉已有蓄水量；若结果小于已有蓄水量，则认为区域不能消耗掉已有蓄水量。

3.根据权利要求1所述的一种智慧供水管理方法，其特征在于，未来用水量预测的时间大于所述设定时间，所述方法还包括：根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。

4.根据权利要求1所述的一种智慧供水管理方法，其特征在于，在各个区域之间调度已有蓄水量的方法具体为：若多余蓄水量的区域只有一条调度路径，则沿该条调度路径依次进行蓄水量调度；若多余蓄水量的区域有两条调度路径，则分别根据两条调度路径上的总缺少蓄水量，分别沿两条调度路径依次进行蓄水量调度。

5.根据权利要求4所述的一种智慧供水管理方法，其特征在于，蓄水量调度时，接收蓄水量的区域实时判断已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路径及调度方向继续调度。

6.一种智慧供水管理系统，其特征在于，包括设于各个区域的蓄水设备、依次连接各个蓄水设备的调度管路、连接蓄水设备和调度管路的输水装置、与蓄水设备和输水装置通信连接的服务器；所述服务器内设有：

预测模块，用于预测各个区域未来用水量；

采集模块，用于采集各个区域蓄水设备的蓄水量；

判断模块，根据各个区域正常供水量、预测模块及采集模块的数据，判断各个区域能否在设定时间内消耗掉已有蓄水量；

计算模块，用于根据判断模块的结果，计算各个区域的多余蓄水量或缺少蓄水量；

调度模块，根据计算模块的数据，控制输水装置在各个区域的蓄水设备之间调度已有蓄水量。

7.根据权利要求6所述的一种智慧供水管理系统，其特征在于，所述预测模块根据各个区域一段时间内的历史用水数据以及影响用水量的因素进行预测，影响用水量的因素包括季节、天气、气温、节假日。

8.根据权利要求6所述的一种智慧供水管理系统，其特征在于，所述预测模块的预测时间大于判断模块的设定时间，所述调度模块根据各个区域的预测用水量及调度后的蓄水量，计算各个区域未来所需供水量。

9.根据权利要求6所述的一种智慧供水管理系统，其特征在于，所述调度模块包括：

单向调度单元，用于当多余蓄水量的区域只连接有一条调度管路时，控制输水装置沿该条调度管路依次进行蓄水量调度；

双向调度单元，用于当多余蓄水量的区域连接有两条调度管路时，通过所述计算模块分别计算两条调度管路上的总缺少蓄水量，并据此控制输水装置分别沿两条调度管路依次进行蓄水量调度。

10.根据权利要求9所述的一种智慧供水管理系统，其特征在于，所述调度模块还包括：

调度监控单元，用于在调度蓄水量时，通过所述采集模块实时采集接收蓄水量的蓄水设备的蓄水量，并通过所述判断模块已有蓄水量是否大于本区域在设定时间内可消耗的蓄水量，若是，则通过所述计算模块计算多余蓄水量，并通过输水装置将多余蓄水量沿接收蓄水量的调度路路及调度方向继续调度。

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