CN116086550A - 一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水平衡测试技术领域，具体为一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法，测试系统包括依次数据连接的计量监测模块、数据收集模块、数据处理模块、数据库模块和数据可视化模块，还包括时间设定模块和测定开关模块，时间设定模块与计量监测模块和测定开关模块数据连接，测定开关模块与计量监测模块数据连接。测试系统对用水系统进行水平衡测试时，实现自动化、智能化测试，且可根据测试需求、用水系统的情况、用户的情况等通过时间设定模块灵活设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；水平衡数据直观地呈现给用户，方便用户获知相关数据、采取相关措施；整个测试系统更加智能化，且省去了需要人工每次对用水系统进行水平衡测试的麻烦。

Description

一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法

技术领域

本发明涉及水平衡测试技术领域，具体为一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法。

背景技术

开展节水型企业、节水型单位和节水型居民小区等节水载体建设，是全面落实国家节水行动的重要内容。水平衡测试是对用水单位进行科学管理行之有效的方法，也是进行节水型单位创建不可或缺的工作内容。2020年5月12日经广东省人民政府令第275号修订《广东省节约用水办法》第十五条明确规定：“申请认定节水型单位或者要求增加用水计划的用水单位，应当先开展水平衡测试。”

水平衡是指在一个确定的用水单元内，输入水量和输出水量之间遵守物质守恒定律和能量守恒定律，各种水量之间存在着的平衡关系。水平衡测试是根据水量平衡原理，对用水单元和用水系统的水量进行系统的测试、统计、分析得出水量平衡关系的过程。一般将测试对象的用水体系按封闭用水体系和非封闭用水体系进行测试，平衡原理如图1和图2所示。

基本表达式如下：

(1)封闭用水体系水量平衡公式：

Vt＝Vcy+Vf＝Vcy+Vco+Vd+Vl

(2)非封闭用水体系水量平衡公式：

Vt＝Vcy+Vf+Vs＝Vcy+Vco+Vsd+Vd+Vl

上述两个式中：Vt为用水体系的总水量；Vcy为用水体系自身重复利用水量，由循环水量Vcr和回用水量Vpr组成；Vf为进入用水体系的新水量；Vs为用水体系的串联用水量；Vco为用水体系的耗水量；Vsd为用水体系的串联排水量；Vd为用水体系的排水量；Vl为用水体系溢漏水量。

目前开展水平衡测试的技术方法主要有三种：一级平衡法、逐级平衡法和综合平衡测试法。一级平衡法是在同一测次(时段)内对用水户所有的供水点、用水点、排水点进行测试计算的方法；适用于用水系统比较简单、用水过程稳定的中小用水户。逐级平衡法是将用水户的用水系统逐层划分为若干水量平衡测试单元(子系统)，然后自下而上、从局部到整体逐级进行水平衡测试的方法。综合平衡测试法是指在较长的测试周期内，用水户正常用水情况下每隔一定时间分别进行水平衡测试，然后综合历次测试数据再进行总体平衡的一种测试方法。

一级平衡法作为瞬时测试，精度较高，但需要组织庞大的测试队伍，需要的人力、物力较多。逐级平衡法，测试工作可以在若干天内完成，参加测试的人员和设备可以大大减少，测试的组织工作比较容易，但测试时间拉的过长，当用水户用水量情况变化较大时，各种水量之间不易平衡。而综合平衡测试法在先进行管道的泄漏量测试后，可以根据用水系统的实际情况综合利用一级平衡测试法和逐级平衡测试法进行多次测试，再进行总体平衡；这种方法有利于开展自动化测试数据的批量处理，更适合用水量存在周期变化的公共建筑、民用建筑水平衡测试，因此使用范围较广。但是现有的采用综合平衡测试法所需要人工多次测试，自动化程度低，并且数据处理、数据可视化不够系统、不够智能化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法，旨在解决现有技术中水平衡测试所需人力较多、测试不够智能化，数据处理、数据可视化不够系统、不够智能化的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种数字化水平衡测试系统，包括依次数据连接的计量监测模块、数据收集模块、数据处理模块、数据库模块和数据可视化模块，还包括时间设定模块和测定开关模块，时间设定模块与计量监测模块和测定开关模块数据连接，测定开关模块与计量监测模块数据连接；

计量监测模块用于测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至数据收集模块上；

数据收集模块用于收集计量监测模块测试的数据并将数据传输至数据处理模块上；

数据处理模块用于接收并处理数据收集模块传输的数据；

数据库模块用于接收并储存数据处理模块处理后的数据；

数据可视化模块用于将数据库模块的数据可视化显示给用户；

时间设定模块用于设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；

测定开关模块用于控制计量监测模块进行水平衡测试的启停。

优选地，还包括测试阈值设定模块和报警模块，测试阈值设定模块与数据处理模块和报警模块数据连接，测试阈值设定模块用于设定水平衡测试数据的阈值范围，报警模块用于在数据处理模块超出阈值范围后向外报警。

优选地，还包括与测定开关模块数据连接的次数设定模块，次数设定模块用于设定水平衡测试的次数。

优选地，还包括与数据处理模块数据连接的测试数据对比模块，测试数据对比模块用于对比不同水平衡测试次数之间的数据。

优选地，还包括与数据处理模块数据连接的数据差阈值设定模块，数据差阈值设定模块用于设定相邻两次水平衡测试之间的数据差。

优选地，还包括与测定开关模块数据连接的次数自动调整模块，次数自动调整模块还与数据处理模块数据连接、且用于自动调整水平衡测试的次数。

优选地，还包括与数据收集模块数据连接的漏失水量测定模块，漏失水量测定模块用于对用水系统进行漏失水量测定。

优选地，还包括与数据库模块数据连接的用户数据输入模块，用户数据输入模块用于输入用户数据。

优选地，数据可视化模块包括大数据管理界面和多个子数据显示界面，多个子数据显示界面均与大数据管理界面数据连接。

如图4所示，另一方面，本发明还提出一种水平衡测试方法，使用上述的数字化水平衡测试系统，水平衡测试方法包括以下步骤：

S1，通过时间设定模块设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；

S2，测定开关模块控制计量监测模块测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至数据收集模块上；

S3，数据收集模块收集计量监测模块测试的数据并将数据传输至数据处理模块上；

S4，数据处理模块接收并处理数据收集模块传输的数据；

S5，数据库模块接收并储存数据处理模块处理后的数据；

S6，数据可视化模块将数据库模块的数据可视化显示给用户；

S7，重复步骤S2-S6，完成测试周期内的水平衡测试。

本发明一种数字化水平衡测试系统及水平衡测试方法，至少具有以下有益效果：通过设置时间设定模块和测定开关模块可使数字化水平衡测试系统在对用水系统进行水平衡测试时，实现自动化、智能化测试，且可根据测试需求、用水系统的情况、用户的情况等通过时间设定模块灵活设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；而数据收集模块、数据处理模块和数据库模块等则可完成对每次测试的数据进行收集、处理、整合，实现数字化处理；另外，通过数据可视化模块可将水平衡数据直观地呈现给用户，方便用户获知相关数据、采取相关措施；整个测试系统更加智能化，且省去了需要人工每次对用水系统进行水平衡测试的麻烦；测试系统可为用水户提供准确的水平衡测试成果、水量数据保存、可视化数据分析和水量预警等一系列专业数据成果服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为封闭用水体系水平衡原理示意图；

图2为非封闭用水体系水平衡原理示意图；

图3为本发明数字化水平衡测试系统的框架结构示意图；

图4为本发明水平衡测试方法的流程结构示意图。

附图中：1-计量监测模块、2-数据收集模块、3-数据处理模块、4-数据库模块、5-数据可视化模块、51-大数据管理界面、52-多个子数据显示界面、6-时间设定模块、7-测定开关模块、8-测试阈值设定模块、9-报警模块、10-次数设定模块、11-测试数据对比模块、12-数据差阈值设定模块、13-次数自动调整模块、14-漏失水量测定模块、15-用户数据输入模块。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图3所示，一种数字化水平衡测试系统，包括依次数据连接的计量监测模块1、数据收集模块2、数据处理模块3、数据库模块4和数据可视化模块5，还包括时间设定模块6和测定开关模块7，时间设定模块6与计量监测模块1和测定开关模块7数据连接，测定开关模块7与计量监测模块1数据连接；

计量监测模块1用于测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至数据收集模块2上；数据收集模块2用于收集计量监测模块1测试的数据并将数据传输至数据处理模块3上；数据处理模块3用于接收并处理数据收集模块2传输的数据；数据库模块4用于接收并储存数据处理模块3处理后的数据；数据可视化模块5用于将数据库模块4的数据可视化显示给用户；时间设定模块6用于设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；测定开关模块7用于控制计量监测模块1进行水平衡测试的启停。

计量监测模块1即为水计量器具，其安装在水管上，具体是安装在在所需要测量位置上，包括总水管、各支路水管等，因此水计量器具的数量具有多个，具体数量需根据用水系统的情况设定；可将水计量器具升级为远传式智能水表，通过有线或者无线传输方式，将用水计量数据实时传送至数据收集模块2。数据收集模块2将各个计量监测模块1的数据收集起来并传输给数据处理模块3；数据处理模块3根据综合平衡测试法对各个计量监测模块1的数据进行处理，以获得用水系统的水平衡数据。数据处理模块3处理后获得的数据传输至数据库模块4中进行储存，并且通过数据库模块4可将数据发送至数据可视化模块5中，而数据可视化模块5则可将水平衡数据可视化地展示给用户。通过时间设定模块6还可设定相邻两次水平衡测试的间隔时间，且在其他实施例中，时间设定模块6还可设定单次水平衡测试的时间；测定开关模块7则可以控制每次水平衡测试时间的开启和停止。通过设置时间设定模块6和测定开关模块7可使数字化水平衡测试系统在对用水系统进行水平衡测试时，实现自动化、智能化测试，且可根据测试需求、用水系统的情况、用户的情况等通过时间设定模块6灵活设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；而数据收集模块2、数据处理模块3和数据库模块4等则可完成对每次测试的数据进行收集、处理、整合，实现数字化处理；另外，通过数据可视化模块5可将水平衡数据直观地呈现给用户，方便用户获知相关数据、采取相关措施；整个测试系统更加智能化，且省去了需要人工每次对用水系统进行水平衡测试的麻烦；测试系统可为用水户提供准确的水平衡测试成果、水量数据保存、可视化数据分析和水量预警等一系列专业数据成果服务。

进一步地，还包括测试阈值设定模块8和报警模块9，测试阈值设定模块8与数据处理模块3和报警模块9数据连接，测试阈值设定模块8用于设定水平衡测试数据的阈值范围，报警模块9用于在数据处理模块3超出阈值范围后向外报警。

通过测试阈值设定模块8可设定水平衡测试中的各种数据的阈值范围，如设定循环水量、回水量、耗水量、排水量等，当计量监测模块1测得的数据超出测试阈值设定模块8中所设定的该数据的范围，则将信号发送至报警模块9，通过报警模块9向外界报警，以及时提醒用户对异常情况进行排查。测试阈值设定模块8通过与数据处理模块3数据连接，可将设定的阈值范围提供给数据处理模块3，则数据处理模块3在对用水系统的数据进行处理时可将阈值范围结合进去，使数据可视化模块5能更完善地将数据呈现给用户；用户通过数据可视化模块5也能获知哪些数据偏离正常值或者哪些数据有偏离正常值的趋势，方便用户及时甚至提前对用水系统进行排查、调整。

进一步地，还包括与测定开关模块7数据连接的次数设定模块10，次数设定模块10用于设定水平衡测试的次数。

通过次数设定模块10可设定在一个测试周期内，对用水系统进行水平衡测试的次数。在一个测试周期内，每个一端时间对用水系统分别进行水平衡测试，然后综合历次的测试数据再进行总体平衡，以提高测试结构的准确性。因此设置次数设定模块10，在针对用水系统的不同情况下，可灵活调整测试次数，以使测试结果不仅准确，而且测试次数更少。在其他实施例中，次数设定模块10还可用于设定测试周期的次数，如某一时间段内，设置两次测试周期，每次测试周期进行三次水平衡测试，则可使用户更好地获知前后两次测试周期之间的数据波动，了解不同时间段的水平衡情况。

进一步地，还包括与数据处理模块3数据连接的测试数据对比模块11，测试数据对比模块11用于对比不同水平衡测试次数之间的数据。在同一测试周期下，存在多次水平衡测试，而测试数据对比模块11则可将多个水平衡测试的数据进行对比，通过对比也能直观地看出每次水平衡测试的情况差异，了解未进行水平衡测试时的大致情况。

进一步地，还包括与数据处理模块3数据连接的数据差阈值设定模块12，数据差阈值设定模块12用于设定相邻两次水平衡测试之间的数据差阈值。每次水平衡测试均可得出一些数据，而每次得出的数据可能存在不同，因此相邻两次水平衡测试之间可能存在一个数据差，这个数据差可表征前后两次水平衡测试的数据波动，反应前后两次水平衡测试之间的时间内用水系统的用水情况。通过数据差阈值设定模块12可设定相邻两次水平衡测试之间的数据差阈值，若实际所测的数据差超过了所设定的数据差阈值，用户则可获知前后两次测试之间的时间段内可能出现了用水异常。

进一步地，还包括与测定开关模块7数据连接的次数自动调整模块13，次数自动调整模块13还与数据处理模块3数据连接、且用于自动调整水平衡测试的次数。根据数据处理模块3测得的多次水平衡测试的数据，如果数据变化不大，则次数自动调整模块13可自动调整水平衡测试的次数，如将四次水平衡测试调整为三次水平衡测试；如果数据变化较大，可将四次水平衡测试调整为五次水平衡测试。通过次数自动调整模块13的设置，进一步实现水平衡测试的智能化。

进一步地，还包括与数据收集模块2数据连接的漏失水量测定模块14，漏失水量测定模块14用于对用水系统进行漏失水量测定。

漏失水量测定有以下两种方法：(1)静态测试法，对于有条件停水的系统或单元,可选择适当的时间,如公休日等,关闭全部用水阀门,若水表继续走动,则表明管网有漏水,水表的读数可近似认为是该区的漏失水量；(2)动态估算法：建筑物供水管线的不停水查漏，结合现场查勘漏水点情况，采用容积法或者超声波流量计等方法对全部水表进行校验。当一、二级水表的计量率均为100％时，一级水表计量值与对应二级水表计量值(求和)的差值即为漏失水量；当无法对全部水表进行校验时，在二级水表计量率满足100％的条件下，一级水表计量值与二级水表计量值(求和)的差值大于3％～5％时，可近似认为其大于部分为该建筑物单元的漏失水量。具体取值，依据水表校验情况而定。在进行水平衡测试之前，可通过漏失水量测定模块14进行漏失水量测定，确保用水系统无异常泄露后再进行水平衡测试，以提高测试结果的准确性。

进一步地，还包括与数据库模块4数据连接的用户数据输入模块15，用户数据输入模块15用于输入用户数据。用户通过用户数据输入模块15可将子用户基本情况、用水情况、人口、设备信息、运营状态、评价指标等用户信息输入至数据库模块4中进行储存，数据库模块4可将用户数据输入模块15和从数据处理模块3获得的数据进行整合，最后通过数据可视化模块5将更加系统、更加完备的信息输出给用户。

进一步地，数据可视化模块5包括大数据管理界面51和多个子数据显示界面52，多个子数据显示界面52均与大数据管理界面51数据连接。大数据管理界面51用于管理、显示用水系统的所有数据情况，子数据显示界面52用于显示用水系统里面的子系统的相关数据情况。在公共建筑、民用建筑的用水系统中，一般包含多个子系统，因此设置多个子数据显示界面52，可以清楚地实时了解到用水户各个用水单元分布情况，用水器具和设备使用情况，不同时段各单元的用水量、用水指标数据等；同时，还可以自动对用户各个用水单元的水量进行平衡分析，给出用水户的单位用水指标是否合格，并对管理者和使用者进行预报警。

另一方面，本发明还提出一种水平衡测试方法，使用上述的数字化水平衡测试系统，水平衡测试方法包括以下步骤：

S1，通过时间设定模块6设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；

S2，测定开关模块7控制计量监测模块1测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至数据收集模块2上；

S3，数据收集模块2收集计量监测模块1测试的数据并将数据传输至数据处理模块3上；

S4，数据处理模块3接收并处理数据收集模块2传输的数据；

S5，数据库模块4接收并储存数据处理模块3处理后的数据；

S6，数据可视化模块5将数据库模块4的数据可视化显示给用户；

S7，重复步骤S2-S6，完成测试周期内的水平衡测试。

结合背景技术内容以及上述关于数字化水平衡测试系统的描述可清晰获知使用该测试系统对用水系统进行水平衡测试的具体步骤，在此不一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，包括依次数据连接的计量监测模块(1)、数据收集模块(2)、数据处理模块(3)、数据库模块(4)和数据可视化模块(5)，还包括时间设定模块(6)和测定开关模块(7)，所述时间设定模块(6)与所述计量监测模块(1)和测定开关模块(7)数据连接，所述测定开关模块(7)与所述计量监测模块(1)数据连接；

所述计量监测模块(1)用于测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至所述数据收集模块(2)上；

所述数据收集模块(2)用于收集所述计量监测模块(1)测试的数据并将数据传输至所述数据处理模块(3)上；

所述数据处理模块(3)用于接收并处理所述数据收集模块(2)传输的数据；

所述数据库模块(4)用于接收并储存所述数据处理模块(3)处理后的数据；

所述数据可视化模块(5)用于将所述数据库模块(4)的数据可视化显示给用户；

所述时间设定模块(6)用于设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；

所述测定开关模块(7)用于控制所述计量监测模块(1)进行水平衡测试的启停。

2.根据权利要求1所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括测试阈值设定模块(8)和报警模块(9)，所述测试阈值设定模块(8)与所述数据处理模块(3)和所述报警模块(9)数据连接，所述测试阈值设定模块(8)用于设定水平衡测试数据的阈值范围，所述报警模块(9)用于在所述数据处理模块(3)超出所述阈值范围后向外报警。

3.根据权利要求1所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述测定开关模块(7)数据连接的次数设定模块(10)，所述次数设定模块(10)用于设定水平衡测试的次数。

4.根据权利要求3所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述数据处理模块(3)数据连接的测试数据对比模块(11)，所述测试数据对比模块(11)用于对比不同水平衡测试次数之间的数据。

5.根据权利要求4所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述数据处理模块(3)数据连接的数据差阈值设定模块(12)，所述数据差阈值设定模块(12)用于设定相邻两次水平衡测试之间的数据差。

6.根据权利要求3所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述测定开关模块(7)数据连接的次数自动调整模块(13)，所述次数自动调整模块(13)还与所述数据处理模块(3)数据连接、且用于自动调整水平衡测试的次数。

7.根据权利要求1所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述数据收集模块(2)数据连接的漏失水量测定模块(14)，所述漏失水量测定模块(14)用于对用水系统进行漏失水量测定。

8.根据权利要求1所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，还包括与所述数据库模块(4)数据连接的用户数据输入模块(15)，所述用户数据输入模块(15)用于输入用户数据。

9.根据权利要求1所述的一种数字化水平衡测试系统，其特征在于，所述数据可视化模块(5)包括大数据管理界面(51)和多个子数据显示界面(52)，多个所述子数据显示界面(52)均与所述大数据管理界面(51)数据连接。

10.一种水平衡测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的数字化水平衡测试系统，水平衡测试方法包括以下步骤：

S1，通过所述时间设定模块(6)设定相邻两次水平衡测试的间隔时间；

S2，所述测定开关模块(7)控制所述计量监测模块(1)测试用水系统的用水情况数据并将数据传输至所述数据收集模块(2)上；

S3，所述数据收集模块(2)收集所述计量监测模块(1)测试的数据并将数据传输至所述数据处理模块(3)上；

S4，所述数据处理模块(3)接收并处理所述数据收集模块(2)传输的数据；

S5，所述数据库模块(4)接收并储存所述数据处理模块(3)处理后的数据；

S6，所述数据可视化模块(5)将所述数据库模块(4)的数据可视化显示给用户；

S7，重复步骤S2-S6，完成测试周期内的水平衡测试。

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