CN112482488B - 一种城市错峰供水方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城市错峰供水方法及系统，涉及城市供水技术领域，包括：步骤S1，分别获取城市供水数据和各蓄水水箱的状态数据；步骤S2，根据所述城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；步骤S3，根据所述状态数据和所述错峰时段提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到所述待排程水箱的蓄水排程计划；步骤S4，控制各所述待排程水箱根据所述蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。有益效果是通过控制蓄水水箱进行错峰调蓄，使其主动在错峰时段进行蓄水，减少在用水高峰时段对市政管网的取水需求，平衡市政管网压力，有效缓解城市用水供需矛盾，保障居民用水体验并有效提升水务企业服务能力。

Description

一种城市错峰供水方法及系统

技术领域

本发明涉及城市供水技术领域，尤其涉及一种城市错峰供水方法及系统。

背景技术

近年来，随着城市化建设推进与快速发展，水厂供水范围逐步扩大与人口密度不断增加。高峰时段居民用水量的瞬时大量增长，造成局部地区市政供水压力大幅度下降，对水厂和市政管网的稳定运行产生了一定影响，同时引起部分直供区域出现压力、流量不足，严重影响居民用水体验，并对水务企业的供水服务能力要求进一步提高。

为缓解当前城市用水供需矛盾，保证高峰时段市政管网供水压力，可以充分利用水箱调蓄原理，改变原水箱随用随进的被动进水模式，使其主动在非高峰时段开阀进水、高峰时段关阀供水，以此减少在用水高峰时段对市政管网的取水需求，平衡市政管网压力。用水箱进行错峰调蓄，是缓解城市用水供需矛盾的一种重要方式，但目前产品的技术解决方案存在如下局限性：水箱规格、位置、数量的选取，缺乏科学依据；居民用水规律的分析，缺乏在线分析并实时更新；区域多水箱蓄水计划的制定，缺乏智能排程算法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种城市错峰供水方法，包括：

步骤S1，分别获取城市供水数据和各蓄水水箱的状态数据；

步骤S2，根据所述城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

步骤S3，根据所述状态数据和所述错峰时段提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到所述待排程水箱的蓄水排程计划；

步骤S4，控制各所述待排程水箱根据所述蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。

优选的，执行所述步骤S2之前，还包括一错峰供水判断过程，所述错峰供水判断过程包括：

在所述城市供水数据满足预设的错峰供水条件时给出错峰供水信号；

所述步骤S2根据所述错峰供水信号对所述城市供水数据进行分析得到城市用水的所述错峰时段。

优选的，所述城市供水数据包括带有时间戳的出水流量数据；

则所述步骤S2包括：

步骤S21，根据所述出水流量数据生成出水流量数据随时间变化的出水流量曲线；

步骤S22，根据所述时间戳将所述出水流量数据分割为等时间长度的多个数据集合，并对各所述数据集合进行聚类分析得到相应的聚类类别；

步骤S23，根据每个所述聚类类别的聚类中心距离确定出水流量阈值，并根据所述出水流量阈值于所述出水流量曲线中提取所述错峰时段。

优选的，所述步骤S23中，将各所述聚类中心距离中的最大值作为所述出水流量阈值，则所述出水流量曲线上一第一连续时间段的所述出水流量数据小于所述出水流量阈值时将所述第一连续时间段作为所述错峰时段；

或将各所述聚类中心距离中的最小值作为所述出水流量阈值，则所述出水流量曲线上一第二连续时间段的所述出水流量数据小于所述出水流量阈值时将所述第二连续时间段作为所述错峰时段。

优选的，所述步骤S3包括：

步骤S31，在所述状态数据满足预设的蓄水条件时将对应的所述蓄水水箱加入一排程队列，并对所述排程队列进行处理得到整合队列；

步骤S32，根据所述状态数据和预设的一最大瞬时流量值于所述整合队列中提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱；

步骤S33，根据所述状态数据计算所述待排程水箱的蓄水时间，将所述错峰时段的开始时刻作为开始蓄水时刻，并根据所述开始蓄水时刻和所述蓄水时间生成所述待排程水箱的所述蓄水排程计划。

优选的，所述步骤S31包括：

步骤S311，根据所述蓄水水箱的所述状态数据中包含的水箱管网分布位置将所述排程队列划分为多个子队列；

步骤S312，针对每个所述子队列，获取所述状态数据中包含的水箱实际液位值以及水箱低液位值，并按照所述水箱实际液位值与所述水箱低液位值之间的差值由小到大的顺序对所述子队列中的各所述蓄水水箱进行排序；

步骤S313，将排序后的各所述子队列进行交叉合并形成所述整合队列。

优选的，所述状态数据包括各所述蓄水水箱的瞬时进水流量；

则所述步骤S32包括：

步骤S321，根据所述瞬时进水流量计算不在所述整合队列中且正在蓄水的各所述蓄水水箱的第一总瞬时进水流量，并计算预设的一最大瞬时流量值与所述第一总瞬时进水流量之间的差值得到第二总瞬时进水流量；

步骤S322，根据所述第二总瞬时进水流量由所述整合队列中依次选取排名靠前的最大允许数量的各所述蓄水水箱作为所述待排程水箱；

各所述待排程水箱的所述瞬时进水流量的总和不大于所述第二总瞬时进水流量。

优选的，执行所述步骤S2之前还包括一水箱改造过程，所述水箱改造过程包括：

步骤A1，根据预先获取的管网调研数据建立管网水力模型，并根据所述管网水力模型处理得到用水高峰期时供水压力不足区域；

步骤A2，在所述管网水力模型的所述供水压力不足区域模拟添加蓄水水箱进行压力改善，根据添加所述蓄水水箱后的所述管网水力模型处理得到对应的压力改善效果；

步骤A3，在所述压力改善效果满足一预设错峰供水标准时输出模拟添加的所述蓄水水箱的水箱参数，以供水箱改造实际施工使用。

优选的，执行所述步骤S2之前还包括一泵房改造过程，所述泵房改造过程包括：

步骤B1，根据预先获取的水箱调研数据处理得到各所述蓄水水箱关联的泵房的错峰供水硬件标准；

步骤B2，获取所述泵房的当前硬件数据，并在所述当前硬件数据不符合所述错峰供水硬件标准时给出相应的改造提示，以供泵房改造实际施工使用。

优选的，应用上述的城市错峰供水方法，所述城市错峰供水系统包括：

第一采集模块，用于采集城市供水数据；

用水分析模块，连接所述第一采集模块，用于根据所述城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

第二采集模块，用于采集各蓄水水箱的状态数据；

蓄水排程模块，分别连接所述用水分析模块和所述第二采集模块，用于根据所述状态数据和所述错峰时段提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到所述待排程水箱的蓄水排程计划；

错峰供水模块，连接所述蓄水排程模块，用于控制各所述蓄水水箱根据所述蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)通过控制蓄水水箱进行错峰调蓄，使其主动在错峰时段进行蓄水，减少在用水高峰时段对市政管网的取水需求，平衡市政管网压力，有效缓解城市用水供需矛盾，保障居民用水体验并有效提升水务企业服务能力；

2)通过对城市供水数据进行分析获取居民用水规律进而准确定位错峰时段；

3)通过对蓄水水箱的状态数据进行分析进而实现待排程水箱的科学选取，保证非错峰时段的居民正常用水；

4)实现区域多水箱蓄水排程计划的智能定制。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种城市错峰供水方法的流程示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，错峰时段获取过程的流程示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，蓄水排程计划生成过程的流程示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，整合队列生成过程的流程示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，待排程水箱选取过程的流程示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，水箱改造过程的流程示意图；

图7为本发明的较佳的实施例中，泵房改造过程的流程示意图；

图8为本发明的较佳的实施例中，一种城市错峰用水系统的结构示意。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种城市错峰供水方法，如图1所示，包括：

步骤S1，分别获取城市供水数据和各蓄水水箱的状态数据；

步骤S2，根据城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

步骤S3，根据状态数据和错峰时段提取至少一蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到待排程水箱的蓄水排程计划；

步骤S4，控制各待排程水箱根据蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。

具体地，本实施例中，上述城市供水数据包括但不限于水厂数据、管网数据、二供数据和水箱数据，其中，上述水厂数据包括水厂设计供水量、水厂最高日供水量以及水厂平均小时供水量，该水厂平均小时供水量可以通过采集一段时间的水厂日供水量，并根据该水厂日供水量处理得到水厂平均日供水量，进而通过该水厂平均日供水量除以水厂平均日供水时长即可得到上述水厂平均小时供水量。上述管网数据包括市政管网的城市测压点位置以及对应的城市测压点数据。上述二供数据包括直供区压力数据、直供区层数及户数。上述水箱数据包括水箱位置、水箱规格、水箱调蓄容积以及水箱数量。

进一步地，为实现蓄水水箱的错峰蓄水，需要首先确定错峰时段，该错峰时段为非用水高峰时段，可以是用水低谷时段，也可以是用水平时段。上述错峰时段可以通过分析城市供水数据得到。

进一步地，由于城市蓄水水箱众多，若所有蓄水水箱同时在错峰时段进行蓄水同样会造成水厂或市政管网的供水压力不足，影响正常错峰时段的正常用水，因此，本技术方案中通过对各蓄水水箱的状态数据进行分析，进而选取其中部分蓄水水箱作为待排程水箱，并根据每个待排程水箱的状态数据为每个待排程水箱制定蓄水排程计划，各待排程水箱根据其对应的蓄水排程计划进行错峰蓄水，保证高峰时段市政管网供水压力。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S2之前，还包括一错峰供水判断过程，错峰供水判断过程包括：

在城市供水数据满足预设的错峰供水条件时给出错峰供水信号；

步骤S2根据错峰供水信号对城市供水数据进行分析得到城市用水的错峰时段。

具体地，本实施例中，通过设置错峰供水判断过程，能够对当前城市市政管网供水情况进行判定，在满足错峰供水条件时给出错峰供水信号，减少在用水高峰时段对市政管网的取水需求，换言之，在不满足错峰供水条件时，即当前城市市政管网供水正常，无需进行错峰供水。

进一步具体地，上述错峰供水条件包括三个预设条件，在该三个预设条件同时满足时给出错峰供水信号，上述三个预设条件包括：

1)水厂最高日供水量小于等于水厂设计供水量；

其中，水厂最高日供水量和水厂设计供水量可通过城市供水数据中包含的水厂数据直接获取。

2)在用水高峰时段，直供区压力低于市政平均压力，在非用水高峰时段，直供区压力大于等于市政平均压力；

其中，通过城市供水数据中包含的二供数据获取用水高峰时段和非用水高峰时段的直供区压力，通过城市供水数据中包含的管网数据获取城市测压点位置以及城市测压点数据，进而根据城市测压点位置的测压周期和频率计算城市测压点数据的均值作为市政平均压力。

3)水箱调蓄容积之和占水厂平均小时供水量比例大于等于20％；

其中，通过城市供水数据中包含的水箱数据能够处理得到水箱调蓄容积之和，通过水厂数据能够获取水厂平均小时供水量。

本发明的较佳的实施例中，城市供水数据包括带有时间戳的出水流量数据；

如图2所示，则步骤S2包括：

步骤S21，根据出水流量数据生成出水流量数据随时间变化的出水流量曲线；

步骤S22，根据时间戳将出水流量数据分割为等时间长度的多个数据集合，并对各数据集合进行聚类分析得到相应的聚类类别；

步骤S23，根据每个聚类类别的聚类中心距离确定出水流量阈值，并根据出水流量阈值于出水流量曲线中提取错峰时段。

具体地，本实施例中，由于当前是否处于用水高峰时期可以直观地通过出水流量数据进行观测，因此，本申请通过对城市供水数据中包含的出水流量数据进行分析获取居民用水规律，进而准确定位错峰时段。优选的，由于出水流量数据带有时间戳，即该出水流量的采集时刻，因此，可以根据该出水流量数据生成以采集时刻为横轴，以出水流量数据为纵轴的出水流量曲线。作为优选可以选择30天的出水流量数据作为进一步的分析数据，通过对该分析数据进行聚类分析确定用水时段的划分标准，即出水流量阈值。进一步具体地，在对上述分析数据进行聚类分析之前，可以按照模式长度或时间粒度对分析数据进行分割，优选将出水流量数据分割为等时间长度的多个数据集合，可以以天未单位进行划分，即将上述30天的出水流量数据分割为30个数据集合，每个数据集合包含24小时的出水流量数据，并将各数据集合作为聚类分析的原始数据。本实施例中优选采用k-means聚类算法进行聚类分析得到相应的聚类类别，每个聚类类别对应有一个聚类中心，该聚类类别中与该聚类中心之间的最远距离作为上述聚类中心距离。

本发明的较佳的实施例中，步骤S23中，将各聚类中心距离中的最大值作为出水流量阈值，则出水流量曲线上一第一连续时间段的出水流量数据小于出水流量阈值时将第一连续时间段作为错峰时段；

或将各聚类中心距离中的最小值作为出水流量阈值，则出水流量曲线上一第二连续时间段的出水流量数据小于出水流量阈值时将第二连续时间段作为错峰时段。

具体地，本实施例中，上述错峰时段可以是除用水高峰期时段的其他任意时段，则步骤S23中，可以选取各聚类中心距离中的最大值作为出水流量阈值，出水流量曲线上的出水流量数据不小于该出水流量阈值时，可以将对应的时间戳表征的采集时刻划分在用水高峰期时段，出水流量数据小于出水流量阈值时可以将对应的时间戳表征的采集时刻划分在非用水高峰期时段，即上述错峰时段。

上述错峰时段可以限定在用水低谷期时段，则步骤S23中，可以选取各聚类中心距离中的最小值作为出水流量阈值，出水流量曲线上的出水流量数据小于该出水流量阈值时，可以将对应的时间戳表征的采集时刻划分在用水低谷期时段，即上述错峰时段。

作为优选的实施方式，为方便数据处理过程，在对出水流量数据分割为等时间长度的多个数据集合之前，还包括对各出水流量数据进行标准化的过程，该标准化的过程可以是根据一定规则将出水流量数据中包含的出水流量值转化至0至1之间，随后在得到聚类中心距离后，还需要将该聚类中心距离按照上述规则进行还原，使得该聚类中心聚类与原出水流量数据处于相同的数量级，进而实现后续的数据比较，获取错峰时段。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，步骤S3包括包括：

步骤S31，在状态数据满足预设的蓄水条件时将对应的蓄水水箱加入一排程队列，并对排程队列进行处理得到整合队列；

步骤S32，根据状态数据和预设的一最大瞬时流量值于整合队列中提取至少一蓄水水箱作为待排程水箱；

步骤S33，根据状态数据计算待排程水箱的蓄水时间，将错峰时段的开始时刻作为开始蓄水时刻，并根据开始蓄水时刻和蓄水时间生成待排程水箱的蓄水排程计划。

具体地，本实施例中，可以通过一供水管理平台获取上述状态数据，该供水管理平台还提供一数据库服务器，蓄水排程计划可以存储在上述数据库服务器中，方便后续调用。作为优选，上述供水管理平台可以只负责蓄水排程计划的制定和下发，不参与水箱进水电动阀的直接控制，其开闭状态由预设的一水箱控制器决定，控制模式主要分为集中控制模式、本地运行模式，其中，

集中控制模式：供水管理平台统一生成蓄水排程计划，并远程分别写入水箱控制器中，水箱控制器依据蓄水排程计划，在蓄水排程计划中设定的蓄水时刻打开进水电动阀，对应的蓄水水箱开始进水，直至达到最高蓄水液位，关闭进水电动阀，停止水箱进水。

本地运行模式：水箱控制器与供水管理平台通信异常或中断时，水箱控制器依据本地默认蓄水计划进行提前蓄水，完成错峰供水任务，该本地默认蓄水计划可以是在与供水管理平台通信正常时下载至本地进行存储的。

上述状态数据包括蓄水水箱对应的水箱控制器与供水管理平台之间的通讯状态、蓄水水箱对应的进水电动阀的当前状态以及蓄水水箱中当前的水箱实际液位值，优选采用轮询检测机制获取上述状态数据。

上述蓄水条件包括三个蓄水条件，在三个蓄水条件均满足时将对应的蓄水水箱加入排程队列，上述三个蓄水条件分别为：

1)水箱控制器与供水管理平台通讯连接正常；

根据状态数据中包含的水箱控制器与供水管理平台之间的通讯状态判断水箱控制器与供水管理平台是否处于通讯连接正常状态；

2)水箱进水电动阀处于关闭状态；

根据状态数据中包含的蓄水水箱对应的进水电动阀的当前状态得到，水箱进水电动阀处于关闭状态时对应的蓄水水箱处于非蓄水状态；

3)水箱实际液位值不大于设定液位值，该设定液位值可以由用户自行设定。

进一步优选地，上述轮询检测机制可以是在用水高峰期转用水平期时进行一次，并设定相应的轮询频率，在非用水高峰期时按照该轮询频率进行状态监测，并在下一次用水高峰期来临时刻停止轮询。

具体地，可以采用运筹优化算法搭建水箱蓄水时刻排程算法模型，排程算法模型的结构包括输入过程、排队及排队规则、服务机制，其中输入过程优选为上述轮询检测机制的作用过程，排队即排队规则为上述的整合队列的生成过程，服务机制为控制待排程水箱按照蓄水排程计划进行错峰蓄水的过程。

本实施例中，状态数据包括蓄水水箱的高液位、实际液位、水箱长度、水箱宽度、瞬时进水流量，则步骤S33中，采用如下公式计算得到待排程水箱的蓄水时间：

蓄水时间＝[(高液位-实际液位)*水箱长度*水箱宽度]/(水箱进水流量*α)，其中α为调节权重。

本发明的较佳的实施例中，如图4所示，步骤S31包括：

步骤S311，根据蓄水水箱的状态数据中包含的水箱管网分布位置将排程队列划分为多个子队列；

步骤S312，针对每个子队列，获取状态数据中包含的水箱实际液位值以及水箱低液位值，并按照水箱实际液位值与水箱低液位值之间的差值由小到大的顺序对子队列中的各蓄水水箱进行排序；

步骤S313，将排序后的各子队列进行交叉合并形成整合队列。

具体地，本实施例中，在选取蓄水水箱作为待排程水箱时，需要考虑作为待排程水箱的蓄水水箱的管网分布位置，尽量避免作为待排程水箱的蓄水水箱关联的供水管网集中分布，造成错峰时段集中进行蓄水造成该集中分布区域的供水管网的供水压力不足，影响居民正常用水。基于此，为方便后续对排程队列中的蓄水水箱进行选取，本发明预先对排程队列进行处理得到整合队列。进一步具体地，首先根据水箱管网分布位置将排程队列划分为多个子队列，子队列的划分标准可以是蓄水水箱的管网分布密集程度，将管网集中分布的各蓄水水箱划分至同一个子队列。针对每个子队列，以水箱蓄水紧急度作为优先级指标，其中水箱实际液位值与水箱低液位值之间的差值越小则优先级在越高，对应的蓄水水箱在子队列中排序越靠前。在对各子队列分别排序结束后，可以将各子队列进行交叉组合重新合并形成一个整合队列，以子队列分别为子队列1、子队列2和子队列3为例进行说明上述交叉组合重新合并的过程，其中，子队列1中按照排序先后分别包含蓄水水箱1、蓄水水箱2，子队列2中按照排序先后分别包含蓄水水箱3、蓄水水箱4，子队列3中按照排序先后分别包含蓄水水箱5、蓄水水箱6，则整合队列中各蓄水水箱的排序可以是蓄水水箱1、蓄水水箱3、蓄水水箱5、蓄水水箱2、蓄水水箱4、蓄水水箱6，即依次选取每个子队列中的蓄水水箱进行交叉排列。

本发明的较佳的实施例中，状态数据包括各蓄水水箱的瞬时进水流量；

如图5所示，则步骤S32包括：

步骤S321，根据瞬时进水流量计算不在整合队列中且正在蓄水的各蓄水水箱的第一总瞬时进水流量，并计算预设的一最大瞬时流量值与第一总瞬时进水流量之间的差值得到第二总瞬时进水流量；

步骤S322，根据第二总瞬时进水流量由整合队列中依次选取排名靠前的最大允许数量的各蓄水水箱作为待排程水箱；

各待排程水箱的瞬时进水流量的总和不大于第二总瞬时进水流量。

具体地，本实施例中，为保证蓄水水箱的错峰蓄水不影响居民正常用水，保证市政管网供水稳定，预先设定一最大瞬时流量，在所有正在蓄水的蓄水水箱的瞬时进水流量的总和不超过该最大瞬时流量时不影响居民正常用水，因此，并非整合队列中的所有蓄水水箱均同时进行错峰蓄水。

本实施例中，通过统计不在整合队列中且正在蓄水的蓄水水箱的第一总瞬时进水流量，并计算最大瞬时流量值与第一总瞬时进水流量之间的差值得到第二总瞬时进水流量，将该第二总瞬时进水流量作为选取待排程水箱的参考指标。待排程水箱的选取过程可以是，首先由整合队列中选取排名最靠前的蓄水水箱，将该蓄水水箱的瞬时进水流量与第二总瞬时进水流量进行比较，该蓄水水箱的瞬时进水流量不大于第二总瞬时进水流量时，按照整合队列中的排序选取下一个蓄水水箱，将前两个蓄水水箱的瞬时进水流量的总和与第二总瞬时进水流量进行比较，在前两个蓄水水箱的瞬时进水流量的总和不大于第二总瞬时进水流量时，继续选择下一个蓄水水箱，以此类推，直至选取的多个蓄水水箱的瞬时进水流量的总和大于第二总瞬时进水流量。举例来说，在前两个蓄水水箱的瞬时进水流量的总和不大于第二总瞬时进水流量，且前三个蓄水水箱的瞬时进水流量的总和大于第二总瞬时进水流量时，则将前两个蓄水水箱作为待排程水箱。

进一步地，通过对排程队列进行处理得到整合队列，方便上述的待排程水箱的选取，同时能够避免选取的待排程水箱的管网分布过于集中，影响错峰供水效果。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S2之前还包括一水箱改造过程，如图6所示，水箱改造过程包括：

步骤A1，根据预先获取的管网调研数据建立管网水力模型，并根据管网水力模型处理得到用水高峰期时供水压力不足区域；

步骤A2，在管网水力模型的供水压力不足区域模拟添加蓄水水箱进行压力改善，根据添加蓄水水箱后的管网水力模型处理得到对应的压力改善效果；

步骤A3，在压力改善效果满足一预设错峰供水标准时输出模拟添加的蓄水水箱的水箱参数，以供水箱改造实际施工使用。

具体地，本实施例中，由于本申请是基于蓄水水箱的错峰蓄水实现错峰供水，为保证错峰供水的实施效果，需要城市的蓄水水箱的安装位置以及安装数量等符合预设错峰供水标准，因此，在进行错峰供水之前，需要对蓄水水箱进行改造，使其符合预设错峰供水标准。

本实施例中，上述管网调研数据包括管网拓扑数据、生产运行数据以及水量数据，其中，管网拓扑数据包括节点地面标高、节点编号、节点埋深、管网编号、管道始末节点、管道管径、管道管材、管道铺设年代、管道粗糙系数、阀门编号、阀门所处位置、阀门类型、阀门口径、阀门开关状态、泵站编号、泵站布置、泵站位置、泵站类型等数据；生产运行数据包括水泵站的启停记录、总流量、总压力、用电量、泵站效率、单泵流量、单泵压力、单泵用电量、清水池液位变化记录、管网测压点、测流点数据及仪器地面标高等数据。水量数据包括用水点位置、用水类型、抄表时间、抄表模式、水量、大用户贸易水表位置、计量类型、实施用水量、产销差水量统计、非计量统计数据等数据。

上述管网水力模型的建立可以采用现有的管网模型软件，将上述管网调研数据输入该管网模型软件即可自动建立管网水力模型。通过该管网水力模型可以处理得到供水管网各节点压力范围、管线流量以及管线流速，并自动定位用水高峰期时供水压力不足区域。上述模型构建及处理过程为采用现有软件处理得到，且并非本发明的发明点，因此其具体实现过程此处不再赘述。

进一步地，在定位到供水压力不足区域后，将该供水压力不足区域作为目标区域，在该目标区域模拟添加蓄水水箱进行压力改善，添加蓄水水箱后再次采用管网水力模型进行处理查看压力改善效果，直至压力改善效果满足一预设错峰供水标准，则输出模拟添加的蓄水水箱的水箱参数，以供水箱改造实际施工使用。上述水箱参数包括水箱设置位置、水箱容积以及水箱设置数量。

上述模拟添加蓄水水箱可以采用优先对供水压力不足区域进行添加，具体可以根据管网水力模型中市政供水管网形状进行添加，如市政供水管网形状为树状时，可以在供水压力不足区域沿途管网添加水箱，市政供水管网形状为环状时，可以在供水压力不足区域周围管网添加水箱。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S2之前还包括一泵房改造过程，如图7所示，泵房改造过程包括：

步骤B1，根据预先获取的水箱调研数据处理得到各蓄水水箱关联的泵房的错峰供水硬件标准；

步骤B2，获取泵房的当前硬件数据，并在当前硬件数据不符合错峰供水硬件标准时给出相应的改造提示，以供泵房改造实际施工使用。

具体地，本实施例中，由于本申请是基于蓄水水箱的错峰蓄水实现错峰供水，需要对蓄水水箱的蓄水进行控制，而蓄水水箱的控制硬件通常设置在蓄水水箱关联的泵房中，为保证错峰供水的实施效果，需要使得泵房的控制硬件符合预设的错峰供水硬件标准，因此，在进行错峰供水之前，需要对泵房进行改造，使其符合错峰供水硬件标准。

本实施例中，上述水箱调研数据包括水箱规格、进水管径、平均时进水量、平均时出水量、水箱高液位、水箱低液位、网络制式、网络速率等。上述改造提示中泵房改造对象可以包括对进水电动阀、电磁流量计、液位传感器、压力传感器、网络传输设备、数据采集与控制器等。

本发明的较佳的实施例中，应用上述的城市错峰供水方法，如图8所示，城市错峰供水系统包括：

第一采集模块1，用于采集城市供水数据；

用水分析模块2，连接第一采集模块1，用于根据城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

第二采集模块3，用于采集各蓄水水箱的状态数据；

蓄水排程模块4，分别连接所述用水分析模块2和所述第二采集模块3，用于根据状态数据和错峰时段提取至少一蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到待排程水箱的蓄水排程计划；

错峰供水模块5，连接蓄水排程模块3，用于控制各蓄水水箱根据蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种城市错峰供水方法，其特征在于，包括：

步骤S1，分别获取城市供水数据和各蓄水水箱的状态数据；

步骤S2，根据所述城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

步骤S3，根据所述状态数据和所述错峰时段提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到所述待排程水箱的蓄水排程计划；

步骤S31，在所述状态数据满足预设的蓄水条件时将对应的所述蓄水水箱加入一排程队列，并对所述排程队列进行处理得到整合队列；

步骤S311，根据所述蓄水水箱的所述状态数据中包含的水箱管网分布位置将所述排程队列划分为多个子队列；

步骤S312，针对每个所述子队列，获取所述状态数据中包含的水箱实际液位值以及水箱低液位值，并按照所述水箱实际液位值与所述水箱低液位值之间的差值由小到大的顺序对所述子队列中的各所述蓄水水箱进行排序；

步骤S313，将排序后的各所述子队列进行交叉合并形成所述整合队列；

步骤S32，根据所述状态数据和预设的一最大瞬时流量值于所述整合队列中提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱；

步骤S321，根据瞬时进水流量计算不在所述整合队列中且正在蓄水的各所述蓄水水箱的第一总瞬时进水流量，并计算预设的一最大瞬时流量值与所述第一总瞬时进水流量之间的差值得到第二总瞬时进水流量；

步骤S322，根据所述第二总瞬时进水流量由所述整合队列中依次选取排名靠前的最大允许数量的各所述蓄水水箱作为所述待排程水箱；

各所述待排程水箱的所述瞬时进水流量的总和不大于所述第二总瞬时进水流量；

步骤S33，根据所述状态数据计算所述待排程水箱的蓄水时间，将所述错峰时段的开始时刻作为开始蓄水时刻，并根据所述开始蓄水时刻和所述蓄水时间生成所述待排程水箱的所述蓄水排程计划；

步骤S4，控制各所述待排程水箱根据所述蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水；

所述城市供水数据包括带有时间戳的出水流量数据；

则所述步骤S2包括：

步骤S21，根据所述出水流量数据生成出水流量数据随时间变化的出水流量曲线；

步骤S22，根据所述时间戳将所述出水流量数据分割为等时间长度的多个数据集合，并对各所述数据集合进行聚类分析得到相应的聚类类别；

步骤S23，根据每个所述聚类类别的聚类中心距离确定出水流量阈值，并根据所述出水流量阈值于所述出水流量曲线中提取所述错峰时段；

所述步骤S23中，将各所述聚类中心距离中的最大值作为所述出水流量阈值，则所述出水流量曲线上一第一连续时间段的所述出水流量数据小于所述出水流量阈值时将所述第一连续时间段作为所述错峰时段；

或将各所述聚类中心距离中的最小值作为所述出水流量阈值，则所述出水流量曲线上一第二连续时间段的所述出水流量数据小于所述出水流量阈值时将所述第二连续时间段作为所述错峰时段。

2.根据权利要求1所述的城市错峰供水方法，其特征在于，执行所述步骤S2之前，还包括一错峰供水判断过程，所述错峰供水判断过程包括：

在所述城市供水数据满足预设的错峰供水条件时给出错峰供水信号；

所述步骤S2根据所述错峰供水信号对所述城市供水数据进行分析得到城市用水的所述错峰时段。

3.根据权利要求1所述的城市错峰供水方法，其特征在于，执行所述步骤S2之前还包括一水箱改造过程，所述水箱改造过程包括：

步骤A1，根据预先获取的管网调研数据建立管网水力模型，并根据所述管网水力模型处理得到用水高峰期时供水压力不足区域；

步骤A2，在所述管网水力模型的所述供水压力不足区域模拟添加蓄水水箱进行压力改善，根据添加所述蓄水水箱后的所述管网水力模型处理得到对应的压力改善效果；

步骤A3，在所述压力改善效果满足一预设错峰供水标准时输出模拟添加的所述蓄水水箱的水箱参数，以供水箱改造实际施工使用。

4.根据权利要求1所述的城市错峰供水方法，其特征在于，执行所述步骤S2之前还包括一泵房改造过程，所述泵房改造过程包括：

步骤B1，根据预先获取的水箱调研数据处理得到各所述蓄水水箱关联的泵房的错峰供水硬件标准；

步骤B2，获取所述泵房的当前硬件数据，并在所述当前硬件数据不符合所述错峰供水硬件标准时给出相应的改造提示，以供泵房改造实际施工使用。

5.一种城市错峰供水系统，其特征在于，应用如权利要求1-4中任意一项所述的城市错峰供水方法，所述城市错峰供水系统包括：

第一采集模块，用于采集城市供水数据；

用水分析模块，连接所述第一采集模块，用于根据所述城市供水数据分析得到城市用水的错峰时段；

第二采集模块，用于采集各蓄水水箱的状态数据；

蓄水排程模块，分别连接所述用水分析模块和所述第二采集模块，用于根据所述状态数据和所述错峰时段提取至少一所述蓄水水箱作为待排程水箱并处理得到所述待排程水箱的蓄水排程计划；

错峰供水模块，连接所述蓄水排程模块，用于控制各所述蓄水水箱根据所述蓄水排程计划进行错峰蓄水以实现错峰供水。

Images