CN113849005A - 智慧型反馈式管网压力控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管网压力控制技术领域，具体地说，涉及智慧型反馈式管网压力控制系统及方法。包括自送水开始至用户的五级划分：第一级动力源系统；第二级主干管控制层及若干智能型活塞阀模块；第三级干支管控制层及若干智能型活塞阀组；第四级庭院管控制层及智能型分时控压阀组或“消峰填谷”供水模块组；第五级末端用户层及若干压力传感器；智慧型调度集控中心。本发明设计的控制系统指导泵站调度运行，实施智能精细化压力管理和流量控制，确保所有区域满足用水需求的最低压力运行，更好实现安全供水；其控制方法通过对各级系统调度运行，确保末端用户层的用水需求满足最低标准，实现管网整体供水压力处于最经济状态，降低管网漏损率及运营能耗。
Description
技术领域
本发明涉及管网压力控制技术领域，具体地说，涉及智慧型反馈式管网压力控制系统及方法。
背景技术
目前，我国供水企业管网漏损率依然普遍偏高，水资源、药耗、电耗浪费严重，导致供水企业收益降低。根据有关资料，我国城市供水平均漏损率为15.7％，有些地方甚至高达30％以上，而发达国家最高水平是6％至8％。管道漏失导致我国每年流失自来水70多亿立方米，相当于一年“漏”掉一个太湖，足够1亿城市人口使用。
管网漏损形成的原因很多，降低漏损的方法也有不少，而其中压力控制，是一项全局有效的漏损控制技术，而且几乎是降低背景漏损唯一有效的技术。同时不合理的压力控制，可产生用户用水设施损坏，尤其是管网爆管等严重后果，造成社会危害。
当前压力控制的方法，有降低水泵扬程、支管安装减压阀均衡压力、遥控阀控制流量以及分区管理等方式，但基本上是采用传统的水泵、阀门，依据经验方法，控制主管上游源头的流量和压力，而在用户端的真实需求、管网降压潜能、泵站最优模式等方面，较少综合考虑，难以实现真正的智能化、精细化压力管理和流量的控制，不能快速、有效的降低管网漏损。然而，目前却没有可通过多层反馈来实现对管网压力进行控制的系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供智慧型反馈式管网压力控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了智慧型反馈式管网压力控制系统，包括自送水泵房开始至用户终端的五级划分建模：
第一级：动力源系统，该系统内设有水源和压力泵站；
第二级：主干管控制层，该控制层设有若干智能型活塞阀模块；
第三级：干支管控制层，该控制层设有若干智能型活塞阀组，每组所述智能型活塞阀组均分别设有若干智能型活塞阀模块；
第四级：庭院管控制层，根据小区位置高程、规模大小及至管网压力源的距离等情况进行分组，以数个小区为一组接入同一第三级的所述干支管控制层后，依据上游压力情况，在所述庭院管控制层内分别配置智能型分时控压阀组或“消峰填谷”供水模块组；每组所述“消峰填谷”供水模块组内均分别设有若干“消峰填谷”供水模块，所述“消峰填谷”供水模块的主要特征包括：
进口管，所述进口管后依次设有流量计和压力传感器，所述压力传感器后端处并列连接有水位控制阀和叠压变频增压泵组，所述水位控制阀延伸到水池内，所述水位控制阀的后端处还设有智能型分时控压阀，其中通过所述水位控制阀进入水池的介质通过加压供水泵组并入出口管，所述智能型分时控压阀与所述叠压变频增压泵组输出的介质同时并入所述出口管；
第五级：末端用户层，依据用户规模设置若干分时控制用户组，每个所述分时控制用户组内分别设置入户阀组和户表，每组所述分时控制用户组内根据实际情况找出若干压力不利点，并在每个压力不利点分别设置压力传感器；
智慧型调度集控中心，所述动力源系统、所述主干管控制层、所述干支管控制层、所述庭院管控制层及所述末端用户层均分别通过有线或无线信号传输的形式与所述智慧型调度集控中心信号连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述压力泵站内设置有包括但不限于电气控制系统、检修阀、变频泵、止回阀、安全阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述压力泵站具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个所述智能型活塞阀模块均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述智能型活塞阀模块具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个所述智能型活塞阀模块均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述智能型活塞阀模块具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力。
作为本技术方案的进一步改进，每组所述智能型分时控压阀组内均分别设有若干智能型分时控压阀模块，所述智能型分时控压阀模块内设置有包括但不限于检修阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备。
作为本技术方案的进一步改进，当所述庭院管控制层内配置的是所述“消峰填谷”供水模块组时，所述末端用户层内配置若干与其对应的“消峰填谷”供水用户组，所述“消峰填谷”供水用户组的内部结构与所述分时控制用户组的内部结构相同。
本发明的目的之二在于，提供了智慧型反馈式管网压力控制方法，该控制方法包括上述所述的智慧型反馈式管网压力控制系统，包括如下步骤：
S1、在第五级的末端用户层内各压力检测点进行压力数据采集，定期或实时上传各不利点压力传感器所测压力值；
S2、第四级的庭院管控制层中，根据智能型分时控压阀组或“消峰填谷”供水模块组分别进行控制；
S3、第三级的干支管控制层，采用智能型活塞阀组，在阀组集群中，确保其中最不利点的一台阀门处于全开状态，当此智能型活塞阀全开仍不能满足下游压力需求，且下游的一套水池通过加压供水泵组使水位下降至保障水位时，该智能型活塞阀反馈报警信号上传至第二级的智能型活塞阀组，实时调整上游第二级智能型活塞阀的设定压力，消除报警，同时第三级的智能型活塞阀集群通过压力传感器以及智能型活塞阀自身开度信号，进行自我适配性调整，确保每台智能型活塞阀均处于最有利的低压开度，尤其是环状网络中的串压，通过智能型活塞阀自适应系统，实现层级间水力平衡；
S4、第二级的主干管控制层，采用智能型活塞阀组，智能型活塞阀运行开度除了受第三级的智能型活塞阀反馈信号控制外，为实现最优压力分配，智能型活塞阀需处于大开度状态，此时智能型活塞阀开度信号与下游压力信号共同控制水厂出水压力；
S5、调度控制中心实时监测整个管网压力状态及流量状态，在运行过程中自适应调整，确保所有用水区域压力最低并满足用水需求，也可经过一段时间运行后，人为调整各区域设定值。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，根据智能型分时控压阀组或“消峰填谷”供水模块组分别进行控制的具体方法包括如下步骤：
S2.1、对于水压富余的区域划入分时控压用户组，配置智能型分时控压阀组；
S2.2、系统采集分时控压用户组范围内各不利点压力传感器的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力的真实需求，设置对应智能型分时控压阀模块出口的最低压力值，并将该设定值与智能型分时控压阀模块出口实际压力值进行比对，调节智能型分时控压阀模块的开度，确保下游管网处于满足用户需求的最低运行压力；
S2.3、同时智能型分时控压阀组具有超压和低压报警反馈策略；
S2.4、对于压力不稳定，且不同时段高、中、低压力变化显著的区域划入“消峰填谷”供水用户组，并配置“消峰填谷”供水模块组；
S2.5、系统采集“消峰填谷”供水用户组范围内各压力不利点压力传感器的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力真实需求调度“消峰填谷”供水模块组的运行；
S2.6、“消峰填谷”供水模块具有相应的报警反馈与运行策略。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.3中，智能型分时控压阀组具有超压和低压报警反馈策略的具体方法包括如下步骤：
S2.3.1、从同一第三级干支管控制层接出的智能型分时控压阀组，当若干智能型分时控压阀模块中有一个模块的开度小于10％，并且组内所有模块均未全开，同时分时控压用户组的最不利点压力值均不低于设定值，则该智能型分时控压阀组反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层中智能型活塞阀模块的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀组避开小开度运行，消除报警。
S2.3.2、从第三级干支管控制层中同一智能型活塞阀模块接出的智能型分时控压阀组，当智能型分时控压阀模块中有一个模块全开，用户端最不利点压力值仍然低于设定值，并且所在阀组所有模块都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该智能型分时控压阀组反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整提高上游对应的第三级干支管控制层中智能型活塞阀模块的出口压力，使最不利点压力升高到设定值，消除报警。
S2.3.3、最不利点压力值根据用水高峰与低谷的需求不同，分别设定不同的目标值，指导阀门系统的运行。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.5中，根据真实的最不利点压力值的真实需求调度“消峰填谷”供水模块组的运行具体方法包括如下步骤：
S2.5.1、“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值均不低于设定值，启用智能型分时控压阀，控制原理与上述智能型分时控压阀模块一致；
S2.5.2、“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值低于设定值，模块进口管上压力传感器所测压力值不大于需求值，但高于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启用变频叠压增压泵组；
S2.5.3、“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值低于设定值，且模块进水管上压力传感器所测压力值也低于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启动从水池接出的加压供水泵组。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.6中，“消峰填谷”供水模块的报警反馈与运行策略具体方法包括如下步骤：
S2.6.1、从第三级干支管控制层同一智能型活塞阀模块接出的“消峰填谷”供水模块组，当其中有一套智能型分时控压阀的开度小于10％，并且组内所有智能型分时控压阀均未全开，“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值均不低于设定值，则该“消峰填谷”供水模块组反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层中智能型活塞阀模块的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀避开小开度运行，消除报警，同时对本模块内的水池进行水位检测，若水池水位未达到满水位状态，则开启水位控制阀，对水池补水直至达到满水位；
S2.6.2、从第三级干支管控制层的同一智能型活塞阀模块接出的“消峰填谷”供水模块组，当其中有一套智能型分时控压阀全开，“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值均仍低于设定值，并且所在阀组所有阀门都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该“消峰填谷”供水模块组反馈上传数据，程序根据上传数据，实时调高上游对应的第三级干支管控制层中智能型活塞阀模块的出口压力，使最不利点压力回升到设定值；
S2.6.3、继续检测“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组的进口压力。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.6.3中，继续检测“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组的进口压力的具体方法包括如下步骤：
S2.6.3.1、如“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值小于设定值，本“消峰填谷”供水模块组进口压力不大于需求值但高于市政规定的叠压供水进水压力值时，则关闭智能型分时控压阀模块，启动叠压变频增压泵组，保障用户端最不利点压力得到满足，并动态反馈运行数据，直至上游第三级智能型活塞阀全开；
S2.6.3.2、如“消峰填谷”供水用户组的最不利点压力值小于设定值，上游第三级的智能型活塞阀全开时本“消峰填谷”供水模块组进口压力仍低于市政规定的叠压供水进水压力值，则关闭智能型分时控压阀模块和叠压变频增压泵组，开启水池的加压供水泵组，同时本“消峰填谷”供水模块组反馈上传数据。
本发明的目的之三在于，提供了智慧型反馈式管网压力控制系统调度运行装置，该装置装载于所述智慧型调度集控中心中，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的智慧型反馈式管网压力控制系统及方法的步骤。
本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一的智慧型反馈式管网压力控制系统及方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该智慧型反馈式管网压力控制系统以满足万物互联、数字控制为导向，以满足用户端压力需求为唯一准则，采用具有数据对接端口的智能型阀门，通过有线或无线信号传输形式，达到同级调配、按需反馈调节上层，真正实现从管理层面到物理层面的信息化、智能化对接，实现“阀阀互联”和“泵阀互动”的控制系统，指导泵站调度运行，实施智能化、精细化压力管理和流量的控制，确保所有用水区域可以满足用水需求的最低压力运行，从而更好、更快、更可靠的实现安全供水的目的；
2.该智慧型反馈式管网压力控制方法中，无论末端用户层的初始状态是过压还是欠压，通过对各级系统调度运行，均能确保第五级各区域末端用户层的用水需求满足最低标准，同时实现管网整体供水压力始终处于最经济状态，从而最大限度降低管网漏损率，降低运营能耗，提高营销水平。
附图说明
图1为本发明的智慧型反馈式管网压力控制系统的典型分级示意图；
图2为本发明中“消峰填谷”供水模块典型示意图；
图3为本发明中分时控压用户组的典型示意图。
图中：
1、动力源系统；11、水源；12、压力泵站；
2、主干管控制层；21、智能型活塞阀模块；
3、干支管控制层；31、智能型活塞阀组；311、智能型活塞阀模块；
4、庭院管控制层；41、智能型分时控压阀组；411、智能型分时控压阀模块；42、“消峰填谷”供水模块组；421、“消峰填谷”供水模块；4211、进口管；4212、流量计；4213、压力传感器；4214、水位控制阀；4215、智能型分时控压阀；4216、水池；4217、加压供水泵组；4218、叠压变频增压泵组；4219、出口管；
5、末端用户层；51、分时控压用户组；511、入户阀组；512、户表；513、不利点压力传感器；52、“消峰填谷”供水用户组；
6、智慧型调度集控中心。
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。
实施例1
如图1-图3所示，本实施例的目的之一在于，提供了智慧型反馈式管网压力控制系统，包括自送水泵房开始至用户终端的五级划分建模：
第一级：动力源系统1，该系统内设有水源11和压力泵站12；
第二级：主干管控制层2，该控制层设有若干智能型活塞阀模块21；
第三级：干支管控制层3，该控制层设有若干智能型活塞阀组31，每组智能型活塞阀组31均分别设有若干智能型活塞阀模块311；
第四级：庭院管控制层4，根据小区位置高程、规模大小及至管网压力源的距离等情况进行分组，以数个小区为一组接入同一第三级的干支管控制层3后，依据上游压力情况，在庭院管控制层4内分别配置智能型分时控压阀组41或“消峰填谷”供水模块组42；每组“消峰填谷”供水模块组42内均分别设有若干“消峰填谷”供水模块421，“消峰填谷”供水模块421的主要特征包括：
进口管4211，进口管4211后依次设有流量计4212和压力传感器4213，压力传感器4213后端处并列连接有水位控制阀4214和叠压变频增压泵组4218，水位控制阀4214延伸到水池4216内，水位控制阀4214的后端处还设有智能型分时控压阀4215，其中通过水位控制阀4214进入水池4216的介质通过加压供水泵组4217并入出口管4219，智能型分时控压阀4215与叠压变频增压泵组4218输出的介质同时并入出口管4219；
第五级：末端用户层5，依据用户规模设置若干分时控制用户组51，每个分时控制用户组51内分别设置入户阀组511和户表512，每组分时控制用户组51内根据实际情况找出若干压力不利点，并在每个压力不利点分别设置压力传感器513；
智慧型调度集控中心6，动力源系统1、主干管控制层2、干支管控制层3、庭院管控制层4及末端用户层5均分别通过有线或无线信号传输的形式与智慧型调度集控中心6信号连接。
本实施例中，管网系统的动力源系统1，主要有压力泵站供水和重力流供水两种形式.
具体地，对下游的压力和流量控制的方式，压力泵站12一般采用变频泵组；针对重力流供水方式，则将压力泵站替换为主放水控制阀。
本实施例中，压力泵站12内设置有包括但不限于电气控制系统、检修阀、变频泵、止回阀、安全阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使压力泵站12具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个智能型活塞阀模块21均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使智能型活塞阀模块21具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个智能型活塞阀模块311均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使智能型活塞阀模块311具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力。
本实施例中，每组智能型分时控压阀组41内均分别设有若干智能型分时控压阀模块411，智能型分时控压阀模块411内设置有包括但不限于检修阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备。
本实施例中，当庭院管控制层4内配置的是“消峰填谷”供水模块组42时，末端用户层5内配置若干与其对应的“消峰填谷”供水用户组52，“消峰填谷”供水用户组52的内部结构与分时控制用户组51的内部结构相同。
具体地，为满足本发明反馈式控制技术运行，该“消峰填谷”供水模块组42设置有包括但不限于检修阀、信号采集和传输系统等设备。
本实施例还提供了智慧型反馈式管网压力控制方法，该控制方法包括上述的智慧型反馈式管网压力控制系统，包括如下步骤：
S1、在第五级的末端用户层5内各压力检测点进行压力数据采集，定期或实时上传各不利点压力传感器513所测压力值；
S2、第四级的庭院管控制层4中，根据智能型分时控压阀组41或“消峰填谷”供水模块组42分别进行控制；
S3、第三级的干支管控制层3，采用智能型活塞阀组31，在阀组集群中，确保其中最不利点的一台阀门处于全开状态，当此智能型活塞阀全开仍不能满足下游压力需求，且下游的一套水池4216通过加压供水泵组4217使水位下降至保障水位时，该智能型活塞阀反馈报警信号上传至第二级的智能型活塞阀组，实时调整上游第二级智能型活塞阀的设定压力，消除报警，同时第三级的智能型活塞阀集群通过压力传感器以及智能型活塞阀自身开度信号，进行自我适配性调整，确保每台智能型活塞阀均处于最有利的低压开度，尤其是环状网络中的串压，通过智能型活塞阀自适应系统，实现层级间水力平衡；
S4、第二级的主干管控制层2，采用智能型活塞阀组，智能型活塞阀运行开度除了受第三级的智能型活塞阀反馈信号控制外，为实现最优压力分配，智能型活塞阀需处于大开度状态，此时智能型活塞阀开度信号与下游压力信号共同控制水厂出水压力；
S5、调度控制中心6实时监测整个管网压力状态及流量状态，在运行过程中自适应调整，确保所有用水区域压力最低并满足用水需求，也可经过一段时间运行后，人为调整各区域设定值。
其中，S3中，为实现全网系统最大节能效率，在压力不均区域，干支管控制层3压力调控优先保障“消峰填谷”供水模块42中叠压变频增压泵组4218的运行，以该泵组为常态运行系统。
另外，在一套以上叠压变频增压泵处于低频运行时，可对本模块内的水池4216进行水位检测，若未达到满水位状态，则开启水位控制阀4214，对水池4216补水直至达到满水位备用状态。
具体地，S4中，控制水厂出水压力时根据不同供水形式，采用不同的控制方法，包括：对于泵送系统，根据用水需求反馈至泵站的变频和调度系统，控制出厂压力；对于重力流系统，反馈至主放水阀控制系统，实时调节主阀开度，控制下游压力。
此外，S5中，如供水管网为多水源系统，管网与其他水厂之间有互通管网，则通过流量计、压力传感器模拟分区后，在有需求时，通过各层级阀门群控制进行水资源再分配，以应对不同用水需求。
本实施例中，S2中，根据智能型分时控压阀组41或“消峰填谷”供水模块组42分别进行控制的具体方法包括如下步骤：
S2.1、对于水压富余的区域划入分时控压用户组51，配置智能型分时控压阀组41；
S2.2、系统采集分时控压用户组51范围内各不利点压力传感器513的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力的真实需求，设置对应智能型分时控压阀模块411出口的最低压力值，并将该设定值与智能型分时控压阀模块411出口实际压力值进行比对，调节智能型分时控压阀模块411的开度，确保下游管网处于满足用户需求的最低运行压力；
S2.3、同时智能型分时控压阀组41具有超压和低压报警反馈策略；
S2.4、对于压力不稳定，且不同时段高、中、低压力变化显著的区域划入“消峰填谷”供水用户组52，并配置“消峰填谷”供水模块组42；
S2.5、系统采集“消峰填谷”供水用户组52范围内各压力不利点压力传感器513的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力真实需求调度“消峰填谷”供水模块组42的运行；
S2.6、“消峰填谷”供水模块42具有相应的报警反馈与运行策略。
其中，S2.2中，智能型分时控压阀模块411出口的最低压力值，可按不同时段不同的用户需求分别设定不同数值。
进一步地，S2.3中，智能型分时控压阀组41具有超压和低压报警反馈策略的具体方法包括如下步骤：
S2.3.1、从同一第三级干支管控制层3接出的智能型分时控压阀组41，当若干智能型分时控压阀模块411中有一个模块的开度小于10％，并且组内所有模块均未全开，同时分时控压用户组51的最不利点压力值均不低于设定值，则该智能型分时控压阀组41反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层3中智能型活塞阀模块311的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀组41避开小开度运行，消除报警。
S2.3.2、从第三级干支管控制层3中同一智能型活塞阀模块311接出的智能型分时控压阀组41，当智能型分时控压阀模块411中有一个模块全开，用户端最不利点压力值仍然低于设定值，并且所在阀组所有模块都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该智能型分时控压阀组41反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整提高上游对应的第三级干支管控制层3中智能型活塞阀模块311的出口压力，使最不利点压力升高到设定值，消除报警。
S2.3.3、最不利点压力值根据用水高峰与低谷的需求不同，分别设定不同的目标值，指导阀门系统的运行。
进一步地，S2.5中，根据真实的最不利点压力值的真实需求调度“消峰填谷”供水模块组42的运行具体方法包括如下步骤：
S2.5.1、“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值均不低于设定值，启用智能型分时控压阀4215，控制原理与上述智能型分时控压阀模块411一致；
S2.5.2、“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值低于设定值，模块进口管4211上压力传感器4213所测压力值不大于需求值，但高于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启用变频叠压增压泵组4218；
S2.5.3、“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值低于设定值，且模块进水管4211上压力传感器4213所测压力值也低于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启动从水池4216接出的加压供水泵组4217。
进一步地，S2.6中，“消峰填谷”供水模块42的报警反馈与运行策略具体方法包括如下步骤：
S2.6.1、从第三级干支管控制层3同一智能型活塞阀模块312接出的“消峰填谷”供水模块组42，当其中有一套智能型分时控压阀4215的开度小于10％，并且组内所有智能型分时控压阀4215均未全开，“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值均不低于设定值，则该“消峰填谷”供水模块组42反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层3中智能型活塞阀模块312的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀4215避开小开度运行，消除报警，同时对本模块内的水池4216进行水位检测，若水池水位未达到满水位状态，则开启水位控制阀4214，对水池补水直至达到满水位；
S2.6.2、从第三级干支管控制层3的同一智能型活塞阀模块312接出的“消峰填谷”供水模块组42，当其中有一套智能型分时控压阀4215全开，“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值均仍低于设定值，并且所在阀组所有阀门都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该“消峰填谷”供水模块组42反馈上传数据，程序根据上传数据，实时调高上游对应的第三级干支管控制层3中智能型活塞阀模块312的出口压力，使最不利点压力回升到设定值；
S2.6.3、继续检测“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组42的进口压力。
进一步地，S2.6.3中，继续检测“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组42的进口压力的具体方法包括如下步骤：
S2.6.3.1、如“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值小于设定值，本“消峰填谷”供水模块组42进口压力不大于需求值但高于市政规定的叠压供水进水压力值时，则关闭智能型分时控压阀模块4215，启动叠压变频增压泵组4218，保障用户端最不利点压力得到满足，并动态反馈运行数据，直至上游第三级智能型活塞阀321全开；
S2.6.3.2、如“消峰填谷”供水用户组52的最不利点压力值小于设定值，上游第三级的智能型活塞阀321全开时本“消峰填谷”供水模块组42进口压力仍低于市政规定的叠压供水进水压力值，则关闭智能型分时控压阀模块4215和叠压变频增压泵组4218，开启水池的加压供水泵组4217，同时本“消峰填谷”供水模块组42反馈上传数据。
本实施例还提供了智慧型反馈式管网压力控制系统调度运行装置，该装置装载于所述智慧型调度集控中心6中，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的智慧型反馈式管网压力控制系统及方法的步骤。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的智慧型反馈式管网压力控制系统及方法的步骤。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面智慧型反馈式管网压力控制系统及方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.智慧型反馈式管网压力控制系统，其特征在于：包括自送水泵房开始至用户终端的五级划分建模：
第一级：动力源系统(1)，该系统内设有水源(11)和压力泵站(12)；
第二级：主干管控制层(2)，该控制层设有若干智能型活塞阀模块(21)；
第三级：干支管控制层(3)，该控制层设有若干智能型活塞阀组(31)，每组所述智能型活塞阀组(31)均分别设有若干智能型活塞阀模块(311)；
第四级：庭院管控制层(4)，根据小区位置高程、规模大小及至管网压力源的距离等情况进行分组，以数个小区为一组接入同一第三级的所述干支管控制层(3)后，依据上游压力情况，在所述庭院管控制层(4)内分别配置智能型分时控压阀组(41)或“消峰填谷”供水模块组(42)；每组所述“消峰填谷”供水模块组(42)内均分别设有若干“消峰填谷”供水模块(421)，所述“消峰填谷”供水模块(421)的主要特征包括：
进口管(4211)，所述进口管(4211)后依次设有流量计(4212)和压力传感器(4213)，所述压力传感器(4213)后端处并列连接有水位控制阀(4214)和叠压变频增压泵组(4218)，所述水位控制阀(4214)延伸到水池(4216)内，所述水位控制阀(4214)的后端处还设有智能型分时控压阀(4215)，其中通过所述水位控制阀(4214)进入水池(4216)的介质通过加压供水泵组(4217)并入出口管(4219)，所述智能型分时控压阀(4215)与所述叠压变频增压泵组(4218)输出的介质同时并入所述出口管(4219)；
第五级：末端用户层(5)，依据用户规模设置若干分时控制用户组(51)，每个所述分时控制用户组(51)内分别设置入户阀组(511)和户表(512)，每组所述分时控制用户组(51)内根据实际情况找出若干压力不利点，并在每个压力不利点分别设置压力传感器(513)；
智慧型调度集控中心(6)，所述动力源系统(1)、所述主干管控制层(2)、所述干支管控制层(3)、所述庭院管控制层(4)及所述末端用户层(5)均分别通过有线或无线信号传输的形式与所述智慧型调度集控中心(6)信号连接。
2.根据权利要求1所述的智慧型反馈式管网压力控制系统，其特征在于：所述压力泵站(12)内设置有包括但不限于电气控制系统、检修阀、变频泵、止回阀、安全阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述压力泵站(12)具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个所述智能型活塞阀模块(21)均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述智能型活塞阀模块(21)具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力；
每个所述智能型活塞阀模块(311)均设置有包括但不限于检修阀、智能型活塞阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备，使所述智能型活塞阀模块(311)具有可执行同级调配、上下级通讯与控制的能力。
3.根据权利要求2所述的智慧型反馈式管网压力控制系统，其特征在于：每组所述智能型分时控压阀组(41)内均分别设有若干智能型分时控压阀模块(411)，所述智能型分时控压阀模块(411)内设置有包括但不限于检修阀、压力传感器、流量计、信号采集和传输系统等设备。
4.根据权利要求3所述的智慧型反馈式管网压力控制系统，其特征在于：当所述庭院管控制层(4)内配置的是所述“消峰填谷”供水模块组(42)时，所述末端用户层(5)内配置若干与其对应的“消峰填谷”供水用户组(52)，所述“消峰填谷”供水用户组(52)的内部结构与所述分时控制用户组(51)的内部结构相同。
5.智慧型反馈式管网压力控制方法，包括权利要求4所述的智慧型反馈式管网压力控制系统，其特征在于：包括如下步骤：
S1、在第五级的末端用户层(5)内各压力检测点进行压力数据采集，定期或实时上传各不利点压力传感器(513)所测压力值；
S2、第四级的庭院管控制层(4)中，根据智能型分时控压阀组(41)或“消峰填谷”供水模块组(42)分别进行控制；
S3、第三级的干支管控制层(3)，采用智能型活塞阀组(31)，在阀组集群中，确保其中最不利点的一台阀门处于全开状态，当此智能型活塞阀全开仍不能满足下游压力需求，且下游的一套水池(4216)通过加压供水泵组(4217)使水位下降至保障水位时，该智能型活塞阀反馈报警信号上传至第二级的智能型活塞阀组，实时调整上游第二级智能型活塞阀的设定压力，消除报警，同时第三级的智能型活塞阀集群通过压力传感器以及智能型活塞阀自身开度信号，进行自我适配性调整，确保每台智能型活塞阀均处于最有利的低压开度，尤其是环状网络中的串压，通过智能型活塞阀自适应系统，实现层级间水力平衡；
S4、第二级的主干管控制层(2)，采用智能型活塞阀组，智能型活塞阀运行开度除了受第三级的智能型活塞阀反馈信号控制外，为实现最优压力分配，智能型活塞阀需处于大开度状态，此时智能型活塞阀开度信号与下游压力信号共同控制水厂出水压力；
S5、调度控制中心(6)实时监测整个管网压力状态及流量状态，在运行过程中自适应调整，确保所有用水区域压力最低并满足用水需求，也可经过一段时间运行后，人为调整各区域设定值。
6.根据权利要求5所述的智慧型反馈式管网压力控制方法，其特征在于：所述S2中，根据智能型分时控压阀组(41)或“消峰填谷”供水模块组(42)分别进行控制的具体方法包括如下步骤：
S2.1、对于水压富余的区域划入分时控压用户组(51)，配置智能型分时控压阀组(41)；
S2.2、系统采集分时控压用户组(51)范围内各不利点压力传感器(513)的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力的真实需求，设置对应智能型分时控压阀模块(411)出口的最低压力值，并将该设定值与智能型分时控压阀模块(411)出口实际压力值进行比对，调节智能型分时控压阀模块(411)的开度，确保下游管网处于满足用户需求的最低运行压力；
S2.3、同时智能型分时控压阀组(41)具有超压和低压报警反馈策略；
S2.4、对于压力不稳定，且不同时段高、中、低压力变化显著的区域划入“消峰填谷”供水用户组(52)，并配置“消峰填谷”供水模块组(42)；
S2.5、系统采集“消峰填谷”供水用户组(52)范围内各压力不利点压力传感器(513)的测压值并进行分析比对，求出其中一个真实的最不利点压力值，根据该点压力真实需求调度“消峰填谷”供水模块组(42)的运行；
S2.6、“消峰填谷”供水模块(42)具有相应的报警反馈与运行策略。
7.根据权利要求6所述的智慧型反馈式管网压力控制方法，其特征在于：所述S2.3中，智能型分时控压阀组(41)具有超压和低压报警反馈策略的具体方法包括如下步骤：
S2.3.1、从同一第三级干支管控制层(3)接出的智能型分时控压阀组(41)，当若干智能型分时控压阀模块(411)中有一个模块的开度小于10％，并且组内所有模块均未全开，同时分时控压用户组(51)的最不利点压力值均不低于设定值，则该智能型分时控压阀组(41)反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层(3)中智能型活塞阀模块(311)的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀组(41)避开小开度运行，消除报警，
S2.3.2、从第三级干支管控制层(3)中同一智能型活塞阀模块(311)接出的智能型分时控压阀组(41)，当智能型分时控压阀模块(411)中有一个模块全开，用户端最不利点压力值仍然低于设定值，并且所在阀组所有模块都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该智能型分时控压阀组(41)反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整提高上游对应的第三级干支管控制层(3)中智能型活塞阀模块(311)的出口压力，使最不利点压力升高到设定值，消除报警，
S2.3.3、最不利点压力值根据用水高峰与低谷的需求不同，分别设定不同的目标值，指导阀门系统的运行。
8.根据权利要求7所述的智慧型反馈式管网压力控制方法，其特征在于：所述S2.5中，根据真实的最不利点压力值的真实需求调度“消峰填谷”供水模块组(42)的运行具体方法包括如下步骤：
S2.5.1、“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值均不低于设定值，启用智能型分时控压阀(4215)，控制原理与上述智能型分时控压阀模块(411)一致；
S2.5.2、“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值低于设定值，模块进口管(4211)上压力传感器(4213)所测压力值不大于需求值，但高于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启用变频叠压增压泵组(4218)；
S2.5.3、“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值低于设定值，且模块进水管(4211)上压力传感器(4213)所测压力值也低于市政规定叠压供水启用的最低压力值，则启动从水池(4216)接出的加压供水泵组(4217)。
9.根据权利要求8所述的智慧型反馈式管网压力控制方法，其特征在于：所述S2.6中，“消峰填谷”供水模块(42)的报警反馈与运行策略具体方法包括如下步骤：
S2.6.1、从第三级干支管控制层(3)同一智能型活塞阀模块(312)接出的“消峰填谷”供水模块组(42)，当其中有一套智能型分时控压阀(4215)的开度小于10％，并且组内所有智能型分时控压阀(4215)均未全开，“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值均不低于设定值，则该“消峰填谷”供水模块组(42)反馈上传数据并实施报警，程序根据报警数据，实时调整降低上游对应的第三级干支管控制层(3)中智能型活塞阀模块(312)的出口压力，使最不利点压力回落到设定值，并使智能型分时控压阀(4215)避开小开度运行，消除报警，同时对本模块内的水池(4216)进行水位检测，若水池水位未达到满水位状态，则开启水位控制阀(4214)，对水池补水直至达到满水位；
S2.6.2、从第三级干支管控制层(3)的同一智能型活塞阀模块(312)接出的“消峰填谷”供水模块组(42)，当其中有一套智能型分时控压阀(4215)全开，“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值均仍低于设定值，并且所在阀组所有阀门都处于大开度，其下游实测压力均无富余，则该“消峰填谷”供水模块组(42)反馈上传数据，程序根据上传数据，实时调高上游对应的第三级干支管控制层(3)中智能型活塞阀模块(312)的出口压力，使最不利点压力回升到设定值；
S2.6.3、继续检测“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组(42)的进口压力。
10.根据权利要求9所述的智慧型反馈式管网压力控制方法，其特征在于：所述S2.6.3中，继续检测“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值和本“消峰填谷”供水模块组(42)的进口压力的具体方法包括如下步骤：
S2.6.3.1、如“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值小于设定值，本“消峰填谷”供水模块组(42)进口压力不大于需求值但高于市政规定的叠压供水进水压力值时，则关闭智能型分时控压阀模块(4215)，启动叠压变频增压泵组(4218)，保障用户端最不利点压力得到满足，并动态反馈运行数据，直至上游第三级智能型活塞阀(321)全开；
S2.6.3.2、如“消峰填谷”供水用户组(52)的最不利点压力值小于设定值，上游第三级的智能型活塞阀(321)全开时本“消峰填谷”供水模块组(42)进口压力仍低于市政规定的叠压供水进水压力值，则关闭智能型分时控压阀模块(4215)和叠压变频增压泵组(4218)，开启水池的加压供水泵组(4217)，同时本“消峰填谷”供水模块组(42)反馈上传数据。
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