CN113111471B - 基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统 - Google Patents

基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，包括供水管线统计模块、供水管线基本参数获取模块、供水管线检测点布设模块、供水数据库、检测点管壁内外压力检测模块、检测点水流量检测模块、建模分析模块、管理服务器和后台显示终端，本发明通过对供水管网进行供水管线划分，并对划分的各条供水管线分别进行内外壁压力检测和水流量检测，从而根据检测结果获取供水管线上存在爆裂危险的位置和水流量故障的位置，同时根据水流量检测结果获取供水管线对应的供水有效系数，实现了从整体上获取供水管对应供水效用状况的目的，大大弥补了目前城市供水管网管理存在的不足，保障了供水管网的正常运行。

Description

基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统
技术领域
本发明属于城市水务管理技术领域，涉及到一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统。
背景技术
随着经济的发展与社会的进步,城市水务管理在城市的发展和进步中就占有了一定的地位。城市水务管理关系到城市水资源的处理、利用、供水、排水以及环境维护等相关方面的产业与资源的管理，是城市管理工作中必不可少的内容，而城市水务管理中的城市供水管网管理，直接关系到城市居民的正常生产生活，其供水管网的正常运行和有效工作已成为城市保持生命活力的重要前提条件之一，是城市水务管理中的重中之重，由此可见对城市供水管网的管理是及其有必要的。
但目前城市供水管网的管理大多只是单纯对供水管进行泄露监测，其监测结果只能反映供水管的泄露位置，无法根据监测结果从整体上获取供水管对应的供水效用状况，导致目前城市供水管网管理存在智能化水平较低，管理功能单一，管理深度不够的不足，难以满足现在城市供水管网的智能化管理需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，通过对供水管网进行供水管线划分，并对划分的各条供水管线分别进行内外壁压力检测和水流量检测，从而根据检测结果获取供水管线上存在爆裂危险的位置和水流量故障的位置，同时根据水流量检测结果获取供水管线对应的供水有效系数，实现了整体上获取供水管对应的供水效用状况，大大弥补了目前城市供水管网管理存在的不足。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，包括供水管线统计模块、供水管线基本参数获取模块、供水管线检测点布设模块、供水数据库、检测点管壁内外压力检测模块、检测点水流量检测模块、建模分析模块、管理服务器和后台显示终端；
所述供水管线统计模块用于统计城市供水管网中存在的供水管线数量，并将统计的各条供水管线按照预定义的顺序进行编号，分别标记为1,2...i...n；
所述供水管线基本参数获取模块用于对统计的各条供水管线分别获取其对应的供水厂名称、管线长度和供水区域用户数量，并将获取的各条供水管线对应的供水厂名称、供水线长度和供水区域用户数量构成供水管线基本参数集合Gw(gw1,gw2,…,gwi,…,gwn)，gwi表示为第i条供水管线的基本参数对应的数值，w表示为基本参数，w＝e1,e2,e3,分别表示为供水厂名称、供水线长度、供水区域用户数量，供水管线基本参数获取模块将供水管线基本参数集合分别发送至供水管线检测点布设模块、建模分析模块和管理服务器；
所述供水管线检测点布设模块接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并从供水管线基本参数集合中分别提取各条供水管线对应的管线长度，进而将各条供水管线在对应的管线长度上布设若干检测点，同时对各条供水管线上布设的各检测点按照距离该条供水管线起点的距离由近到远的顺序进行编号，分别标记为1,2...j...m；
所述检测点管壁内外压力检测模块包括若干压力检测单元，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于分别检测各检测点的内壁压力和外壁压力，并将检测到的各条供水管线上各检测点的内壁压力构成供水管线检测点内壁压力集合F内i(f内 i1,f内 i2,...,f内 ij,...,f内 im)，f内 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的内壁压力，同时将检测到的各条供水管线上各检测点的外壁压力构成供水管线检测点外壁压力集合F外i(f外 i1,f外 i2,...,f外 ij,...,f外 im)，f外 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的外壁压力，检测点管壁内外压力检测模块将供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合发送至建模分析模块；
所述检测点水流量检测模块包括若干水流量计，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于检测各条供水管线上各检测点的水流量，并将检测到的各条供水管线上各检测点的水流量构成供水管线检测点水流量集合Qi(qi1,qi2,...,qij,...,qim)，qi1表示为第i条供水管线上第1个检测点的水流量，该检测点记为起始端，qij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量，qim表示为第i条供水管线上第m个检测点的水流量,该检测点记为终末端，检测点水流量检测模块将供水管线检测点水流量集合发送至建模分析模块；
所述建模分析模块接收检测点管壁内外压力检测模块发送的供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合，并将供水管线检测点内壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的内壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的内壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的内壁压力差，构成供水管线相邻检测点内壁压力差集合ΔF内i[Δf内 i1,Δf内 i2,...,Δf内 ij,...,Δf内 i(m-1)]，Δf内 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的内壁压力与第j个检测点的内壁压力之间的差值，与此同时将供水管线检测点外壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的外壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的外壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的外壁压力差，构成供水管线相邻检测点外壁压力差集合ΔF外i[Δf外 i1,Δf外 i2,...,Δf外 ij,...,Δf外 i(m-1)]，Δf外 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的外壁压力与第j个检测点的外壁压力之间的差值，此时分别将供水管线相邻检测点内壁压力差集合和供水管线相邻检测点外壁压力差集合与供水数据库中供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差进行对比，若某条供水管线上某相邻检测点的内壁压力差大于供水管线相邻检测点内壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在内壁爆裂危险，该供水管线记为内壁危险供水管线，该相邻检测点均记为内壁危险检测点，若某条供水管线上某相邻检测点的外壁压力差大于供水管线相邻检测点外壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在外壁爆裂危险，该供水管线记为外壁危险供水管线，该相邻检测点均记为外壁危险检测点，此时统计内壁危险供水管线编号及其对应的内壁危险检测点编号和外壁危险供水管线编号及其对应的外壁危险检测点编号，并发送至管理服务器；
所述建模分析模块还分别接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合和检测点水流量检测模块发送的供水管线检测点水流量集合，并从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的供水区域用户数量，以此将各条供水管线对应的供水区域用户数量分别与供水数据库中各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量进行对比，由此得到各条供水管线对应的标准供应水流量，进而调节各条供水管线的水阀，使调节后的各条供水管线的供应水流量满足该供水管线对应的标准供应水流量，与此同时将供水管线检测点水流量集合与各条供水管线对应的标准供应水流量进行对比，得到供水管线检测点水流量对比集合ΔQi(Δqi1,Δqi2,…,Δqij,…,Δqim)，Δqij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量与该条供水管线对应的标准供应水流量之间的对比差值，记为第i条供水管线上第j个检测点对应的水流量对比差值，若某条供水管线上某检测点对应的水流量对比差值的绝对值大于预设值，则表明检测点可能存在堵塞或泄露，该检测点记为水流量故障检测点，该条供水管线记为水流量故障供水管线，此时统计水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号，并发送至管理服务器；
同时，建模分析模块还对各条供水管线对应的供水有效系数进行统计，其具体统计方法执行以下步骤：
S1：从供水管线检测点水流量集合中分别提取各条供水管线起始端对应的水流量和终末端对应的水流量；
S2：根据预设的水供应时间段分别统计各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段对应的供水量：
S3：将各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量进行对比，以此统计各条供水管线对应的供水有效系数，并发送至管理服务器；
所述管理服务器接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并接收建模分析模块发送的内壁危险供水管线编号及其对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线编号及其对应的外壁危险检测点编号、水流量故障供水管线编号及其对应的水流量故障检测点和各条供水管线对应的供水有效系数，进而根据接收的内壁危险供水管线编号和外壁危险供水管线编号，从供水管线基本参数集合中筛选出内壁危险供水管线和外壁危险供水管线对应的供水厂名称，以此通知该供水厂停止供水，同时将内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号发送至后台显示终端，与此同时从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的管线长度，以此从供水数据库中筛查出各条供水管线对应的标准供水有效系数，从而将各条供水管线对应的供水有效系数与各条供水管线对应的标准供水有效系数进行对比，若某条供水管线对应的供水有效系数小于该条供水管线对应的标准供水有效系数，则表明该条供水管线供水不足，此时统计供水不足对应的供水管线编号，并发送至后台显示终端；
所述后台显示终端接收管理服务器发送的内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号、水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号和供水不足对应的供水管线编号，并进行显示。
进一步地，所述供水数据库用于存储供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差，存储各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量，并存储供水管线的各种管线长度对应的标准供水有效系数。
进一步地，所述压力检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，其中第一压力传感器用于检测各检点的内壁压力，第二检测点用于检测各检测点的外壁压力。
进一步地，所述建模分析模块还包括对内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点分别进行地理位置定位，并将定位后的检测点地理位置发送至管理服务器。
进一步地，所述各条供水管线起始端在预设的时间段内对应的供水量的计算公式为Xi＝qi1*T,Xi表示为第i条供水管线的起始端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qi1表示为第i条供水管线的起始端对应的水流量，T表示为预设的水供应时间段，各条供水管线终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量的计算公式为Xi′＝qim*T,Xi′表示为第i条供水管线的终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qim表示为第i条供水管线的终末端对应的水流量。
进一步地，所述各条供水管线对应的供水有效系数的计算公式为
Figure GDA0003342564790000071
Figure GDA0003342564790000072
表示为第i条供水管线对应的供水有效系数。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过对供水管网进行供水管线划分，并获取各条供水管线的基本参数，同时对各条供水管线进行检测点布设，进而对分别检测各检测点的内壁压力、外壁压力和水流量，以此根据检测结果获取供水管线上存在爆裂危险的检测点和水流量故障检测点，同时根据水流量检测结果获取供水管线对应的供水有效系数，实现了从整体上获取供水管对应供水效用状况的目的，完善了供水管网的管理功能、提高了供水管网管理的深度水平，弥补了目前城市供水管网管理存在的智能化水平较低，管理功能单一，管理深度不够的不足，大大保障了供水管网的正常安全运行，满足了现在城市供水管网的智能化管理需求。
2.本发明通过对各条供水管线上各检测点分别进行内壁压力检测和外壁压力检测，以此根据检测结果确定内壁危险检测点和外壁危险检测点，不仅能够对供水管线进行爆裂隐患检测，还能够对产生爆裂隐患的是内壁还是外壁进行获取，提高了供水管线爆裂隐患检测的全面度，为后面维护人员对存在爆裂隐患的检测点进行处理提供了针对性处理参考依据。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的系统模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，包括供水管线统计模块、供水管线基本参数获取模块、供水管线检测点布设模块、供水数据库、检测点管壁内外压力检测模块、检测点水流量检测模块、建模分析模块、管理服务器和后台显示终端，其中供水管线统计模块与供水管线基本参数获取模块连接，供水管线基本参数获取模块分别与供水管线检测点布设模块、建模分析模块和管理服务器连接，供水管线检测点布设模块分别与检测点管壁内外压力检测模块和检测点水流量检测模块连接，检测点管壁内外压力检测模块和检测点水流量检测模块均与建模分析模块连接，建模分析模块与管理服务器连接，管理服务器与后台显示终端连接。
供水管线统计模块用于统计城市供水管网中存在的供水管线数量，并将统计的各条供水管线按照预定义的顺序进行编号，分别标记为1,2...i...n。
本实施例通过对城市供水管网进行供水管线划分，为后面进行供水管线的针对性调整提供铺垫。
供水管线基本参数获取模块用于对统计的各条供水管线分别获取其对应的供水厂名称、管线长度和供水区域用户数量，并将获取的各条供水管线对应的供水厂名称、供水线长度和供水区域用户数量构成供水管线基本参数集合Gw(gw1,gw2,…,gwi,…,gwn)，gwi表示为第i条供水管线的基本参数对应的数值，w表示为基本参数，w＝e1,e2,e3,分别表示为供水厂名称、供水线长度、供水区域用户数量，供水管线基本参数获取模块将供水管线基本参数集合分别发送至供水管线检测点布设模块、建模分析模块和管理服务器。
本实施例获取的供水管线基本参数一方面为供水管线上检测点的布设提供依据，另一方面为供水管线对应的供水厂供水设备启停和供水阀的调节提供依据。
供水管线检测点布设模块接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并从供水管线基本参数集合中分别提取各条供水管线对应的管线长度，进而将各条供水管线在对应的管线长度上布设若干检测点，其具体布设方法为将各条供水管线对应的管线长度进行均匀等分，各等分点即为各检测点，同时对各条供水管线上布设的各检测点按照距离该条供水管线起点的距离由近到远的顺序进行编号，分别标记为1,2...j...m。
检测点管壁内外压力检测模块包括若干压力检测单元，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于分别检测各检测点的内壁压力和外壁压力，所述压力检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，其中第一压力传感器用于检测各检点的内壁压力，第二检测点用于检测各检测点的外壁压力，并将检测到的各条供水管线上各检测点的内壁压力构成供水管线检测点内壁压力集合F内i(f内 i1,f内 i2,...,f内 ij,...,f内 im)，f内 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的内壁压力，同时将检测到的各条供水管线上各检测点的外壁压力构成供水管线检测点外壁压力集合F外i(f外 i1,f外 i2,...,f外 ij,...,f外 im)，f外 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的外壁压力，检测点管壁内外压力检测模块将供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合发送至建模分析模块。
检测点水流量检测模块包括若干水流量计，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于检测各条供水管线上各检测点的水流量，并将检测到的各条供水管线上各检测点的水流量构成供水管线检测点水流量集合Qi(qi1,qi2,...,qij,...,qim)，qi1表示为第i条供水管线上第1个检测点的水流量，该检测点记为起始端，qij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量，qim表示为第i条供水管线上第m个检测点的水流量,该检测点记为终末端，检测点水流量检测模块将供水管线检测点水流量集合发送至建模分析模块。
本实施例构建的供水管线检测点水流量集合一方面为获取供水管线上的堵塞或泄露位置提供获取基础，另一方面为统计供水管线对应的供水有效系数提供统计依据。
供水数据库用于存储供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差，存储各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量，并存储供水管线的各种管线长度对应的标准供水有效系数。
建模分析模块接收检测点管壁内外压力检测模块发送的供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合，并将供水管线检测点内壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的内壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的内壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的内壁压力差，构成供水管线相邻检测点内壁压力差集合ΔF内i[Δf内 i1,Δf内 i2,...,Δf内 ij,...,Δf内 i(m-1)]，Δf内 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的内壁压力与第j个检测点的内壁压力之间的差值，与此同时将供水管线检测点外壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的外壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的外壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的外壁压力差，构成供水管线相邻检测点外壁压力差集合ΔF外i[Δf外 i1,Δf外 i2,...,Δf外 ij,...,Δf外 i(m-1)]，Δf外 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的外壁压力与第j个检测点的外壁压力之间的差值，此时分别将供水管线相邻检测点内壁压力差集合和供水管线相邻检测点外壁压力差集合与供水数据库中供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差进行对比，若某条供水管线上某相邻检测点的内壁压力差大于供水管线相邻检测点内壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在内壁爆裂危险，该供水管线记为内壁危险供水管线，该相邻检测点均记为内壁危险检测点，若某条供水管线上某相邻检测点的外壁压力差大于供水管线相邻检测点外壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在外壁爆裂危险，该供水管线记为外壁危险供水管线，该相邻检测点均记为外壁危险检测点，此时统计内壁危险供水管线编号及其对应的内壁危险检测点编号和外壁危险供水管线编号及其对应的外壁危险检测点编号，并发送至管理服务器。
本实施例通过对各条供水管线上各检测点分别进行内壁压力检测和外壁压力检测，以此根据检测结果确定内壁危险检测点和外壁危险检测点，不仅能够对供水管线进行爆裂隐患检测，还能够对产生爆裂隐患的是内壁还是外壁进行获取，提高了供水管线爆裂隐患检测的全面度，为后面维护人员对存在爆裂隐患的检测点进行处理提供了针对性处理参考依据。
建模分析模块还分别接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合和检测点水流量检测模块发送的供水管线检测点水流量集合，并从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的供水区域用户数量，以此将各条供水管线对应的供水区域用户数量分别与供水数据库中各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量进行对比，由此得到各条供水管线对应的标准供应水流量，进而调节各条供水管线的水阀，使调节后的各条供水管线的供应水流量满足该供水管线对应的标准供应水流量，与此同时将供水管线检测点水流量集合与各条供水管线对应的标准供应水流量进行对比，得到供水管线检测点水流量对比集合ΔQi(Δqi1,Δqi2,...,Δqij,...,Δqim)，Δqij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量与该条供水管线对应的标准供应水流量之间的对比差值，记为第i条供水管线上第j个检测点对应的水流量对比差值，若某条供水管线上某检测点对应的水流量对比差值的绝对值大于预设值，则表明检测点可能存在堵塞或泄露，该检测点记为水流量故障检测点，该条供水管线记为水流量故障供水管线，此时统计水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号，并发送至管理服务器。
建模分析模块还包括对内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点分别进行地理位置定位，并将定位后的检测点地理位置发送至管理服务器。
同时，建模分析模块还对各条供水管线对应的供水有效系数进行统计，其具体统计方法执行以下步骤：
S1：从供水管线检测点水流量集合中分别提取各条供水管线起始端对应的水流量和终末端对应的水流量；
S2：根据预设的水供应时间段分别统计各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段对应的供水量，其中各条供水管线起始端在预设的时间段内对应的供水量的计算公式为Xi＝qi1*T,Xi表示为第i条供水管线的起始端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qi1表示为第i条供水管线的起始端对应的水流量，T表示为预设的水供应时间段，各条供水管线终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量的计算公式为Xi′＝qim*T,Xi′表示为第i条供水管线的终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qim表示为第i条供水管线的终末端对应的水流量；
S3：将各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量进行对比，以此统计各条供水管线对应的供水有效系数
Figure GDA0003342564790000121
Figure GDA0003342564790000122
表示为第i条供水管线对应的供水有效系数，并发送至管理服务器；
管理服务器接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并接收建模分析模块发送的内壁危险供水管线编号、其对应的内壁危险检测点编号及地理位置、外壁危险供水管线编号、其对应的外壁危险检测点编号及地理位置、水流量故障供水管线编号对应的水流量故障检测点及地理位置和各条供水管线对应的供水有效系数，进而根据接收的内壁危险供水管线编号和外壁危险供水管线编号，从供水管线基本参数集合中筛选出内壁危险供水管线和外壁危险供水管线对应的供水厂名称，以此通知该供水厂停止供水，避免因供水厂持续供水造成管线爆裂引发的水资源浪费及影响供水管线的正常运行，同时将内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号及地理位置、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号及地理位置和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号及地理位置发送至后台显示终端，与此同时从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的管线长度，以此从供水数据库中筛查出各条供水管线对应的标准供水有效系数，从而将各条供水管线对应的供水有效系数与各条供水管线对应的标准供水有效系数进行对比，若某条供水管线对应的供水有效系数小于该条供水管线对应的标准供水有效系数，则表明该条供水管线供水不足，此时统计供水不足对应的供水管线编号，并发送至后台显示终端。
本实施例通过对供水管网进行供水管线划分及检测点布设，进而对分别检测各检测点的内壁压力、外壁压力和水流量，以此根据检测结果获取供水管线上存在爆裂危险的检测点和水流量故障检测点，同时根据水流量检测结果获取供水管线对应的供水有效系数，实现了从整体上获取供水管对应供水效用状况的目的，完善了供水管网的管理功能、提高了供水管网管理的深度水平，弥补了目前城市供水管网管理存在的智能化水平较低，管理功能单一，管理深度不够的不足，大大保障了供水管网的正常安全运行，满足了现在城市供水管网的智能化管理需求。
后台显示终端接收管理服务器发送的内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号及地理位置、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号及地理位置、水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号及地理位置和供水不足对应的供水管线编号，并进行显示，便于相关维护人员根据对应的危险检测点、故障检测点地理位置快速寻找到对应检测点，从而针对性的进行处理，提高了处理效率，进而提高供水管线恢复正常运行的速度。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，其特征在于：包括供水管线统计模块、供水管线基本参数获取模块、供水管线检测点布设模块、供水数据库、检测点管壁内外压力检测模块、检测点水流量检测模块、建模分析模块、管理服务器和后台显示终端；
所述供水管线统计模块用于统计城市供水管网中存在的供水管线数量，并将统计的各条供水管线按照预定义的顺序进行编号，分别标记为1,2...i...n；
所述供水管线基本参数获取模块用于对统计的各条供水管线分别获取其对应的供水厂名称、管线长度和供水区域用户数量，并将获取的各条供水管线对应的供水厂名称、供水线长度和供水区域用户数量构成供水管线基本参数集合Gw(gw1,gw2,…,gwi,...,gwn)，gwi表示为第i条供水管线的基本参数对应的数值，w表示为基本参数，w＝e1,e2,e3,分别表示为供水厂名称、供水线长度、供水区域用户数量，供水管线基本参数获取模块将供水管线基本参数集合分别发送至供水管线检测点布设模块、建模分析模块和管理服务器；
所述供水管线检测点布设模块接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并从供水管线基本参数集合中分别提取各条供水管线对应的管线长度，进而将各条供水管线在对应的管线长度上布设若干检测点，同时对各条供水管线上布设的各检测点按照距离该条供水管线起点的距离由近到远的顺序进行编号，分别标记为1,2...j...m；
所述检测点管壁内外压力检测模块包括若干压力检测单元，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于分别检测各检测点的内壁压力和外壁压力，并将检测到的各条供水管线上各检测点的内壁压力构成供水管线检测点内壁压力集合F内i(f内 i1,f内 i2,...,f内 ij,...,f内 im)，f内 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的内壁压力，同时将检测到的各条供水管线上各检测点的外壁压力构成供水管线检测点外壁压力集合F外i(f外 i1,f外 i2,...,f外 ij,...,f外 im)，f外 ij表示为第i条供水管线上第j个检测点的外壁压力，检测点管壁内外压力检测模块将供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合发送至建模分析模块；
所述检测点水流量检测模块包括若干水流量计，其分别安装在各条供水管线上布设的各检测点位置处，用于检测各条供水管线上各检测点的水流量，并将检测到的各条供水管线上各检测点的水流量构成供水管线检测点水流量集合Qi(qi1,qi2,...,qij,...,qim)，qi1表示为第i条供水管线上第1个检测点的水流量，该检测点记为起始端，qij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量，qim表示为第i条供水管线上第m个检测点的水流量,该检测点记为终末端，检测点水流量检测模块将供水管线检测点水流量集合发送至建模分析模块；
所述建模分析模块接收检测点管壁内外压力检测模块发送的供水管线检测点内壁压力集合和供水管线检测点外壁压力集合，并将供水管线检测点内壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的内壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的内壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的内壁压力差，构成供水管线相邻检测点内壁压力差集合ΔF内i[Δf内 i1,Δf内 i2,...,Δf内 ij,...,Δf内 i(m-1)]，Δf内 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的内壁压力与第j个检测点的内壁压力之间的差值，与此同时将供水管线检测点外壁压力集合中同一条供水管线上各检测点的外壁压力与该检测点相邻的下一个检测点的外壁压力进行对比，得到各条供水管线相邻检测点的外壁压力差，构成供水管线相邻检测点外壁压力差集合ΔF外i[Δf外 i1,Δf外 i2,…,Δf外 ij,…,Δf外 i(m-1)]，Δf外 ij表示为第i条供水管线上第j+1个检测点的外壁压力与第j个检测点的外壁压力之间的差值，此时分别将供水管线相邻检测点内壁压力差集合和供水管线相邻检测点外壁压力差集合与供水数据库中供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差进行对比，若某条供水管线上某相邻检测点的内壁压力差大于供水管线相邻检测点内壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在内壁爆裂危险，该供水管线记为内壁危险供水管线，该相邻检测点均记为内壁危险检测点，若某条供水管线上某相邻检测点的外壁压力差大于供水管线相邻检测点外壁安全压力差，则表明该条供水管线上该相邻检测点之间存在外壁爆裂危险，该供水管线记为外壁危险供水管线，该相邻检测点均记为外壁危险检测点，此时统计内壁危险供水管线编号及其对应的内壁危险检测点编号和外壁危险供水管线编号及其对应的外壁危险检测点编号，并发送至管理服务器；
所述建模分析模块还分别接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合和检测点水流量检测模块发送的供水管线检测点水流量集合，并从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的供水区域用户数量，以此将各条供水管线对应的供水区域用户数量分别与供水数据库中各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量进行对比，由此得到各条供水管线对应的标准供应水流量，进而调节各条供水管线的水阀，使调节后的各条供水管线的供应水流量满足该供水管线对应的标准供应水流量，与此同时将供水管线检测点水流量集合与各条供水管线对应的标准供应水流量进行对比，得到供水管线检测点水流量对比集合ΔQi(Δqi1,Δqi2,...,Δqij,...,Δqim)，Δqij表示为第i条供水管线上第j个检测点的水流量与该条供水管线对应的标准供应水流量之间的对比差值，记为第i条供水管线上第j个检测点对应的水流量对比差值，若某条供水管线上某检测点对应的水流量对比差值的绝对值大于预设值，则表明检测点可能存在堵塞或泄露，该检测点记为水流量故障检测点，该条供水管线记为水流量故障供水管线，此时统计水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号，并发送至管理服务器；
同时，建模分析模块还对各条供水管线对应的供水有效系数进行统计，其具体统计方法执行以下步骤：
S1：从供水管线检测点水流量集合中分别提取各条供水管线起始端对应的水流量和终末端对应的水流量；
S2：根据预设的水供应时间段分别统计各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段对应的供水量：
S3：将各条供水管线起始端和终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量进行对比，以此统计各条供水管线对应的供水有效系数，并发送至管理服务器；
所述管理服务器接收供水管线基本参数获取模块发送的供水管线基本参数集合，并接收建模分析模块发送的内壁危险供水管线编号及其对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线编号及其对应的外壁危险检测点编号、水流量故障供水管线编号及其对应的水流量故障检测点和各条供水管线对应的供水有效系数，进而根据接收的内壁危险供水管线编号和外壁危险供水管线编号，从供水管线基本参数集合中筛选出内壁危险供水管线和外壁危险供水管线对应的供水厂名称，以此通知该供水厂停止供水，同时将内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号发送至后台显示终端，与此同时从供水管线基本参数集合中提取各条供水管线对应的管线长度，以此从供水数据库中筛查出各条供水管线对应的标准供水有效系数，从而将各条供水管线对应的供水有效系数与各条供水管线对应的标准供水有效系数进行对比，若某条供水管线对应的供水有效系数小于该条供水管线对应的标准供水有效系数，则表明该条供水管线供水不足，此时统计供水不足对应的供水管线编号，并发送至后台显示终端；
所述后台显示终端接收管理服务器发送的内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点编号、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点编号、水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点编号和供水不足对应的供水管线编号，并进行显示；
所述各条供水管线起始端在预设的时间段内对应的供水量的计算公式为Xi＝qi1*T,Xi表示为第i条供水管线的起始端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qi1表示为第i条供水管线的起始端对应的水流量，T表示为预设的水供应时间段，各条供水管线终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量的计算公式为X′i＝qim*T,X′i表示为第i条供水管线的终末端在预设的水供应时间段内对应的供水量，qim表示为第i条供水管线的终末端对应的水流量；
所述各条供水管线对应的供水有效系数的计算公式为
Figure FDA0003342564780000051
Figure FDA0003342564780000052
表示为第i条供水管线对应的供水有效系数。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，其特征在于：所述供水数据库用于存储供水管线相邻检测点内壁安全压力差和供水管线相邻检测点外壁安全压力差，存储各种供水用户数量对应的供水管线标准供应水流量，并存储供水管线的各种管线长度对应的标准供水有效系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，其特征在于：所述供水管线检测点布设模块将各条供水管线在对应的管线长度上布设若干检测点，其具体布设方法为将各条供水管线对应的管线长度进行均匀等分，各等分点即为各检测点。
4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，其特征在于：所述压力检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，其中第一压力传感器用于检测各检点的内壁压力，第二检测点用于检测各检测点的外壁压力。
5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化管理系统，其特征在于：所述建模分析模块还包括对内壁危险供水管线对应的内壁危险检测点、外壁危险供水管线对应的外壁危险检测点和水流量故障供水管线对应的水流量故障检测点分别进行地理位置定位，并将定位后的检测点地理位置发送至管理服务器。
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