CN113780972B - 一种智慧园区的一体化管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智慧园区的一体化管理方法及系统，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器，通过传感器采集各个出水口的水压值，将各处的水压值组成园区整体的水压值集合，以此计算水压值网络的各节点的节点流通量，进而根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控，实现园区供水系统一体化智能管理的效果。
Description
技术领域
本公开属于环境工程技术领域，具体涉及一种智慧园区的一体化管理方法及系统。
背景技术
节约资源是现代社会的重要课题，水资源短缺是人类社会在地球上发展的不可避免的重大问题，而给水管道的一体化智能管理是现代智慧工业园区的不可或缺的管理手段。在工业生产和城市生活中，对供水系统的给水管网的智能监管是实现水资源高效智能管理的重要技术。对于规模巨大的供水系统及其给水网络的各个出水口的一体化实时控制管理，需要动态的大数据实时计算的技术支持。然而，当前的智慧园区的一体化管理技术大多是从单一节点的传感器监控进行计算的，不能够有效计算整个给排水系统的给水管网的整体监控，需要提出新技术满足新要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种智慧园区的一体化管理方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
当前的智慧园区一体化系统中大部分是对供水系统的单一节点进行监控管理，没有利用实时有效的整体计算，不利于对给排水系统的整体监控。
本发明提出了一种智慧园区的一体化管理方法及系统，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器，通过传感器采集各个出水口的水压值，将各处的水压值组成园区整体的水压值集合，以此计算水压值网络的各节点的节点流通量，进而根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控，实现园区供水系统一体化智能管理的效果。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种智慧园区的一体化管理方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器；
S200，通过传感器采集各个出水口的水压值；
S300，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合；
S400，计算水压值网络的各节点的节点流通量；
S500，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控。
进一步地，在S100中，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器的方法为：在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处，分别设置多个不同的传感器，以给水管网的各个出水口作为各个节点，以所有的节点作为水管网络，所述传感器可以将各个出水口处的开关与云服务器相互连接，所述水管网络的各个节点相互连通构成连通图。
进一步地，在S200中，通过传感器采集各个出水口的水压值的方法为：通过传感器，将各个出水口的水压值输到云服务器。
进一步地，在S300中，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合的方法为：根据水管网络的各个节点，以给水管网的各个出水口的水压值作为水管网络的各节点的属性值；记水管网络中的各节点组成的集合为Nodes，记集合Nodes中的元素的数量为变量n，记集合Nodes中的元素的序号为变量i，i∈[1,n]，记集合Nodes中序号为i的元素为节点Node(i)，Node(i)∈Nodes，对应地记Node(i)的水压值为V(i)，记在集合Nodes中的所有节点的水压值为集合Vs，V(i)∈Vs，则称Vs为水压值集合。
进一步地，在S400中，计算水压值网络的各节点的节点流通量的方法为：记流入节点Node(i)的节点为节点Node(i-1)，则记节点Node(i)流出的节点为节点Node(i+1)，记Node(i+1)的水压值为V(i+1)、Node(i-1)的水压值为V(i-1)，则计算Node(i)的流入和流出的节点的水压值的差距的公式为V(i-1)-V(i+1),定义一个节点的节点流通量为该节点在水管网络中水压的流通的程度值，记节点流通量为F，则节点Node(i)的节点流通量记为F(i),根据节点Node(i)的流入节点Node(i-1)和流出节点Node(i+1)的水压值V(i-1)和V(i+1)计算F(i)的公式为：
则记通过输入节点Node(i)而计算求得节点Node(i)的节点流通量F(i)的函数为Fu(),有F(i)＝Fu(Node(i))。
进一步地，在S500中，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控的方法为：根据水管网络的节点的集合Nodes中的各个节点Node(i)的节点流通量F(i)，定义节点比值记作Pr(i)表示一节点Node(i)的节点流通量对比集合Nodes中所有节点的总共的节点流通量的比值，记集合Nodes中所有节点各自的节点比值Pr(i)组成的集合为Pr_set，记集合Pr_set的取值范围的上限为Pr_max，记函数Max()为取集合中数值最大的元素的函数，记函数Min()为取集合中数值最小的元素的函数，记函数exp()为以自然常数e为底的指数函数，则计算各个节点的节点比值Pr(i)的公式为：
Pr_set＝{Pr(i),i∈[1,n]}
则集合Pr_set的取值范围的上限Pr_max的计算公式为：
Pr_max＝Max(Pr_set)
以所得的取值范围的上限Pr_max计算水管网各个节点的节点流通量的阈值为F_t，F_t的计算公式为：
当存在有一节点序号为k记作Node(k)的节点，其流通量F(k)超过了阈值F_t时，即满足约束条件F(k)≧F_t时，则该节点通过传感器向系统发送警报信息。
本公开还提供了一种智慧园区的一体化管理系统，所述一种智慧园区的一体化管理系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种智慧园区的一体化管理方法中的步骤用于控制供水系统及其给水管网，所述一种智慧园区的一体化管理系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、移动电话、手提电话、平板电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
传感器单元，用于在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器；
水压值采集单元，用于通过传感器采集各个出水口的水压值，并以各处的水压值组成园区整体的水压值集合；
节点计算单元，用于计算水压值网络的各节点的节点流通量；
一体化调控单元，用于根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种智慧园区的一体化管理方法及系统，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器，通过传感器采集各个出水口的水压值，将各处的水压值组成园区整体的水压值集合，以此计算水压值网络的各节点的节点流通量，进而根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控，实现园区供水系统一体化智能管理的效果。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种智慧园区的一体化管理方法的流程图；
图2所示为一种智慧园区的一体化管理系统的系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
如图1所示为根据本发明的一种智慧园区的一体化管理方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种智慧园区的一体化管理方法及系统。
本公开提出一种智慧园区的一体化管理方法，所述方法具体包括以下步骤：
S100，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器；
S200，通过传感器采集各个出水口的水压值；
S300，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合；
S400，计算水压值网络的各节点的节点流通量；
S500，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控。
进一步地，在S100中，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器的方法为：在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处，分别设置多个不同的传感器，以给水管网的各个出水口作为各个节点，以所有的节点作为水管网络，所述传感器可以将各个出水口处的开关与云服务器相互连接，所述水管网络的任意一个节点可接入外部水源或入水口，所述水管网络的各个节点相互连通构成连通图。
进一步地，在S200中，通过传感器采集各个出水口的水压值的方法为：通过传感器，将各个出水口的水压值输到云服务器。
进一步地，在S300中，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合的方法为：根据水管网络的各个节点，以给水管网的各个出水口的水压值作为水管网络的各节点的属性值；记水管网络中的各节点组成的集合为Nodes，记集合Nodes中的元素的数量为变量n，记集合Nodes中的元素的序号为变量i，i∈[1,n]，记集合Nodes中序号为i的元素为节点Node(i)，Node(i)∈Nodes，对应地记Node(i)的水压值为V(i)，记在集合Nodes中的所有节点的水压值为集合Vs，V(i)∈Vs，则称Vs为水压值集合。
进一步地，在S400中，计算水压值网络的各节点的节点流通量的方法为：记流入节点Node(i)的节点为节点Node(i-1)，则记节点Node(i)流出的节点为节点Node(i+1)，由于所述水管网络的各个节点相互连通构成连通图则当i为1时流入节点Node(1)的节点为节点Node(n)，记Node(i+1)的水压值为V(i+1)、Node(i-1)的水压值为V(i-1)，则计算Node(i)的流入和流出的节点的水压值的差距的公式为V(i-1)-V(i+1),定义一个节点的节点流通量为该节点在水管网络中水压的流通的程度值，记节点流通量为F，则节点Node(i)的节点流通量记为F(i),根据节点Node(i)的流入节点Node(i-1)和流出节点Node(i+1)的水压值V(i-1)和V(i+1)计算F(i)的公式为：
则记通过输入节点Node(i)而计算求得节点Node(i)的节点流通量F(i)的函数为Fu(),有F(i)＝Fu(Node(i))。
进一步地，在S500中，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控的方法为：根据水管网络的节点的集合Nodes中的各个节点Node(i)的节点流通量F(i)，定义节点比值记作Pr(i)表示一节点Node(i)的节点流通量对比集合Nodes中所有节点的总共的节点流通量的比值，记集合Nodes中所有节点各自的节点比值Pr(i)组成的集合为Pr_set，记集合Pr_set的取值范围的上限为Pr_max，记函数Max()为取集合中数值最大的元素的函数，记函数exp()为以自然常数e为底的指数函数，则计算各个节点的节点比值Pr(i)的公式为：
Pr_set＝{Pr(i),i∈[1,n]}
则集合Pr_set的取值范围的上限Pr_max的计算公式为：
Pr_max＝Max(Pr_set)
以所得的取值范围的上限Pr_max计算水管网各个节点的节点流通量的阈值为F_t，F_t的计算公式为：
当存在有一节点序号为k记作Node(k)的节点，其流通量F(k)超过了阈值F_t时，即满足约束条件F(k)≧F_t时，则该节点通过传感器向系统发送警报信息。
所述一种智慧园区的一体化管理系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种智慧园区的一体化管理方法实施例中的步骤用于控制供水系统，所述一种智慧园区的一体化管理系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群。
本公开的实施例提供的一种智慧园区的一体化管理系统，如图2所示，该实施例的一种智慧园区的一体化管理系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种智慧园区的一体化管理方法实施例中的步骤，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
传感器单元，用于在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器；
水压值采集单元，用于通过传感器采集各个出水口的水压值，并以各处的水压值组成园区整体的水压值集合；
节点计算单元，用于计算水压值网络的各节点的节点流通量；
一体化调控单元，用于根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控。
所述一种智慧园区的一体化管理系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中。所述一种智慧园区的一体化管理系统包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种智慧园区的一体化管理方法及系统的示例，并不构成对一种智慧园区的一体化管理方法及系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种智慧园区的一体化管理系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立元器件门电路或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种智慧园区的一体化管理系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种智慧园区的一体化管理系统的各个分区域。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种智慧园区的一体化管理方法及系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明提供了一种智慧园区的一体化管理方法及系统，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器，通过传感器采集各个出水口的水压值，将各处的水压值组成园区整体的水压值集合，以此计算水压值网络的各节点的节点流通量，进而根据各节点的节点流通量对园区的供水系统的给水管网进行调控，实现园区供水系统一体化智能管理的效果。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。
Claims (4)
1.一种智慧园区的一体化管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器；
S200，通过传感器采集各个出水口的水压值；
S300，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合；
S400，计算水压值网络的各节点的节点流通量；
S500，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控；
其中，在S100中，在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处设置传感器的方法为：在园区的供水系统的给水管网的各个出水口的开关处，分别设置多个不同的传感器，以给水管网的各个出水口作为各个节点，以所有的节点作为水管网络，所述传感器将各个出水口处的开关与云服务器相互连接，所述水管网络的各个节点相互连通构成连通图；
其中，在S300中，以各处的水压值组成园区整体的水压值集合的方法为：根据水管网络的各个节点，以给水管网的各个出水口的水压值作为水管网络的各节点的属性值；记水管网络中的各节点组成的集合为Nodes，记集合Nodes中的元素的数量为变量n，记集合Nodes中的元素的序号为变量i，i∈[1,n]，记集合Nodes中序号为i的元素为节点Node(i)，Node(i)∈Nodes，对应地记Node(i)的水压值为V(i)，记在集合Nodes中的所有节点的水压值为集合Vs，V(i)∈Vs，则称Vs为水压值集合；
其中，在S400中，计算水压值网络的各节点的节点流通量的方法为：记流入节点Node(i)的节点为节点Node(i-1)，则记节点Node(i)流出的节点为节点Node(i+1)，记Node(i+1)的水压值为V(i+1)、Node(i-1)的水压值为V(i-1)，则计算Node(i)的流入和流出的节点的水压值的差距的公式为V(i-1)-V(i+1),定义一个节点的节点流通量为该节点在水管网络中水压的流通的程度值，记节点流通量为F，则节点Node(i)的节点流通量记为F(i), 根据节点Node(i)的流入节点Node(i-1)和流出节点Node(i+1)的水压值V(i-1)和V(i+1)计算F(i)的公式为：
则记通过输入节点Node(i)而计算求得节点Node(i)的节点流通量F(i)的函数为Fu(),有F(i)=Fu(Node(i))。
2.根据权利要求1所述的一种智慧园区的一体化管理方法，其特征在于，在S200中，通过传感器采集各个出水口的水压值的方法为：通过传感器，将各个出水口的水压值输到云服务器。
3.根据权利要求1所述的一种智慧园区的一体化管理方法，其特征在于，在S500中，根据各节点的节点流通量，对园区的供水系统的给水管网进行调控的方法为：根据水管网络的节点的集合Nodes中的各个节点Node(i)的节点流通量F(i)，定义节点比值记作Pr(i)表示一节点Node(i)的节点流通量对比集合Nodes中所有节点的总共的节点流通量的比值，记集合Nodes中所有节点各自的节点比值Pr(i)组成的集合为Pr_set，记集合Pr_set的取值范围的上限为Pr_max，记函数Max()为取集合中数值最大的元素的函数，记函数exp()为以自然常数e为底的指数函数，则计算各个节点的节点比值Pr(i)的公式为：
则集合Pr_set的取值范围的上限Pr_max的计算公式为：
以所得的取值范围的上限Pr_max计算水管网各个节点的节点流通量的阈值为F_t，F_t的计算公式为：
当存在有一节点序号为k记作Node(k)的节点，其流通量F(k)超过了阈值F_t时，即满足约束条件F(k)≧F_t时，则该节点通过传感器向系统发送警报信息。
4.一种智慧园区的一体化管理系统，其特征在于，所述一种智慧园区的一体化管理系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1中的一种智慧园区的一体化管理方法中的步骤用于控制供水系统及其给水管网，所述一种智慧园区的一体化管理系统运行于桌上型计算机、笔记本、移动电话、掌上电脑及云端数据中心中，可运行的系统包括处理器、存储器、服务器集群。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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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