CN116167547A - 一种智能水务管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水资源管理技术，公开了一种智能水务管控系统及方法，包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的水务数据采集模块、水务态势分析模块、水务调节模块和水动态显示模块；水务数据采集模块用于实时采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据；水务态势分析模块用于对整个城市水务的使用情况以及变化趋势进行综合分析；水务调节模块用于根据预设的多个水务调节管控策略对整个城市水网的水务进行综合调节，使城市水网维持水平衡状态；水动态显示模块用于根据不同水务的功能差异，对整个水务管控工作进行分类，并动态显示当前水务调节进度与状态。本发明具有提高水务管控的智能化程度、提高水务管控效率和质量的有益效果。

Description

一种智能水务管控系统及方法

技术领域

本发明涉及水资源管理技术领域，具体涉及一种智能水务管控系统及方法。

背景技术

随着城市水网的建设和投运，对于城市内水资源的使用也不再是之前传统的单一控制模式，而是结合近年来新兴的互联网技术，将整个城市的水务管理逐渐转变为智慧管控模式，尤其是随着大数据技术以及云计算技术的发展，实现智能化、自动化水务管理成为了一种趋势，能够大幅提高城市水务管理的效率和能效。

而目前常规且采用最多的水务管控方式，则是将整个城市水网按地域划分多个局部管控区，针对不同区域的水务使用情况分别采取对应的管控方式，虽然此种方式也能够一定程度上保障整个城市水网的正常运转，但是单个按区域来进行水务管控的方式并不能最大限度最大调度整个城市水网的水资源，并且已有的一些数据监测点在不同时间由不同的部门建设，导致各类业务场景及相关水务数据分散管理，且相互间数据独立没有共享，因此也就一定程度上限制了城市水务管控的效率。故，现在急需一种能够基于综合采集整个城市水网的相关数据的基础上，对城市水网进行综合调度调节的水务管控系统。

发明内容

本发明意在提供一种智能水务管控系统及方法，以提高城市水务的综合管控调节效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种智能水务管控系统，包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的水务数据采集模块、水务态势分析模块、水务调节模块和水动态显示模块；

水务数据采集模块，用于实时采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并形成水务数据集合后发送至水务态势分析模块；

水务态势分析模块，用于根据采集到的水务数据集合对整个城市水务的使用情况以及变化趋势进行综合分析，并得到水务分析报告；

水务调节模块，包括策略选择单元和智能调控单元，所述策略选择单元中存储有预先设置的多个水务调节管控策略，并针对水务分析报告调用对应的水务调节管控策略；所述智能调控单元用于根据选择的水务调节管控策略对整个城市水网的水务进行综合调节，使城市水网维持水平衡状态；

水动态显示模块，用于根据不同水务的功能差异，对整个水务管控工作进行分类，并动态显示当前水务调节进度与状态；

处理器模块，包括控制单元和通信单元，所述控制单元用于维持系统各模块的正常运行；所述通信单元用于模块间的数据传输。

本方案的原理及优点是：实际应用时，通过实时采集整个城市水网的综合数据，来分析整个水网区域内的水务变化趋势，并且根据不同水站点的不同的变化情况，选择对应的管控策略对水务进行智能调节，从而实现整个城市水网的综合管控调节，维持城市水务的动态平衡。相比于现有技术，本方案的优点在于能够对不同的水务场景进行在线监测并针对不同的水务变化情况制定对应的管控策略，同时综合考虑整个城市水务的综合情况后对水务进行管控调节，从而使城市水务实现动态水平衡，不仅有效提高了水务的管控效率，同时也极大程度上提升了水务管控的质量，使整个城市水网的运行效率更高。

优选的，作为一种改进，水务数据采集模块包括分别安装于每个关键水站点的数据采集器，所述数据采集器包括水质监测器、水流量计、温湿度计、雨量计、压力传感器和气象监测仪。

优选的，作为一种改进，水务调节管控策略包括用水调节策略、水生态调节策略、水安全调节策略和水平衡调节策略；所述用水调节策略用于根据不同功能用水的耗量对整个水网的水量分配进行动态调节；所述水生态调节策略用于根据监测到的环境数据对城市各水聚集点的水生态进行维护调节；所述水安全调节策略用于对整个城市的新增水量引发的安全性问题以及各水务站点的安全问题进行综合管控；所述水平衡调节策略用于动态调节整个城市水网维持水网的动态平衡状态。

优选的，作为一种改进，动态平衡状态包括水处理平衡和水务资源平衡，所述水处理平衡为，城市每天新增的废水不超过所有水处理站点每天的处理量总和阈值；所述水务资源平衡为，河道、水库、湖泊等大型水存储点的容量不超过安全阈值。

优选的，作为一种改进，水安全调节策略中，通过分析雨量计实时监测得到的数据得到城市水量的新增情况，预测水库水位的变化趋势，并通过压力传感器实时监测水库堤坝的压力值，判断是否有溃堤的风险，若有，则通过排水减少水库的水量，若无，则对水库的安全状态进行持续监测。

优选的，作为一种改进，水生态调节策略中，在雷雨天气，则通过水质监测器持续监测河道的水质，若监测表明当前河道的水质正在持续恶化，则控制污水向河道的汇入量，并在各汇入点预先打捞收集污染物，并从水处理站点调控处理后的净水从河道的上游汇入河道。

优选的，作为一种改进，还包括突发水务处置模块，所述突发水务处置模块用于根据监测到的城市各点出现的突发水务事件，来动态调控城市水网的水资源并采取对应的应急措施。

优选的，作为一种改进，突发水务事件包括水网意外爆管、城市积水点洪涝和水厂设备损坏。

优选的，作为一种改进，还包括场景模拟模块，所述场景模拟模块用于根据预设的水务变化情况模拟水务场景，来测试系统进行水务管控的执行力。

本方案还提供了一种应用于上述智能水务管控系统中的智能水务管控方法，包括以下步骤：

步骤S1，实时在线监测并采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并利用水务态势分析模块对城市水务的发展态势进行预测分析；

步骤S2，分析出城市水务的发展态势情况后，从预设的多个水务调节管控策略中选择对应的水务调节管控策略，对城市水网的水务进行综合调节管控；

步骤S3，水务调节完成后，统计水务管控的整体情况，并根据不同水务的功能差异，将水务管控工作分类后进行动态展示。

附图说明

图1为本发明一种智能水务管控系统实施例一的结构示意图。

图2为本发明一种智能水务管控方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：处理器模块1、水务数据采集模块2、水务态势分析模块3、水务调节模块4、水动态显示模块5、策略选择单元6、智能调控单元7、控制单元8、通信单元9。

实施例一：

本实施例基本如附图1所示：一种智能水务管控系统，包括处理器模块1，以及分别与处理器模块1连接的水务数据采集模块2、水务态势分析模块3、水务调节模块4和水动态显示模块5；

水务数据采集模块2，用于实时采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并形成水务数据集合后发送至水务态势分析模块3；监测的综合数据包括水位、流量、水质、工情、降水、压力、温湿度等；其他相关数据包括其他不同水务相关部门的基础数据；

水务态势分析模块3，用于根据采集到的水务数据集合对整个城市水务的使用情况以及变化趋势进行综合分析，并得到水务分析报告；

水务调节模块4，包括策略选择单元6和智能调控单元7，所述策略选择单元6中存储有预先设置的多个水务调节管控策略，并针对水务分析报告调用对应的水务调节管控策略；所述智能调控单元7用于根据选择的水务调节管控策略对整个城市水网的水务进行综合调节，使城市水网维持水平衡状态；

水动态显示模块5，用于根据不同水务的功能差异，对整个水务管控工作进行分类，并动态显示当前水务调节进度与状态，实现流域内水务综合信息的统一汇聚展示；

处理器模块1，包括控制单元8和通信单元9，所述控制单元8用于维持系统各模块的正常运行；所述通信单元9用于模块间的数据传输。

具体的，该水务数据采集模块2包括分别安装在每个关键水站点的数据采集器，关键水站点包括流域、河道水系、水库、水厂、水质净化厂、排水设施和排水管网等，而数据采集器包括有水质监测器、水流量计、温湿度计、雨量计、压力传感器和气象监测仪等基础检测设备。

同时，水务调节管控策略包括用水调节策略、水生态调节策略、水安全调节策略和水平衡调节策略；具体的，用水调节策略用于根据不同功能用水的耗量对整个水网的水量分配进行动态调节，根据检测得到生活居民用水、工程用水以及城市基础设施用水等方面的基本使用情况，分析其每天的消耗量，并统计城市水网中所有供水点的总量，对不同的用水地点按照功能性需求进行供水的智能化分配，保证每个用水点的正常供应，其中居民的生活用水为第一保障优先级。

水生态调节策略用于根据监测到的环境数据对城市各水聚集点的水生态进行维护调节；具体的，例如在雷雨天气，则通过水质监测器持续监测河道的水质，若监测表明当前河道的水质正在持续恶化，则控制污水向河道的汇入量，并在各汇入点预先打捞收集污染物，并从水处理站点调控处理后的净水从河道的上游汇入河道；同时，还持续监测城市流域内所有大型水聚集点，例如湖泊、水库等的生态环境，尤其是作为饮用水资源的水库等地点，优先检测其水质，若不达标，则尽快响应调节措施，例如调度水质达标的水源汇入其中，提高其水源的自净化能力，辅助其水质尽快恢复。

水安全调节策略用于对整个城市的新增水量引发的安全性问题以及各水务站点的安全问题进行综合管控；具体的，通过分析雨量计实时监测得到的数据得到城市水量的新增情况，预测水库水位的变化趋势，并通过压力传感器实时监测水库堤坝的压力值，判断是否有溃堤的风险，若有，则通过排水减少水库的水量，若无，则对水库的安全状态进行持续监测；另一方面，在城市的防洪排涝方面，通过气象预警和雨量监测，能够在洪涝灾害的第一时间启动防汛预案，并通过实时监测各下水管道汇入口以及易涝点的积水情况，并分析积水的演变趋势，若持续积水，则尽快通知相关部门和应急人员进行人为干预，采取相关处置措施，例如围挡、应急泵抽排、道路封锁、发布积水通告等，尽可能迅速解决积水和最大程度保障人民群众的生命财产安全。

水平衡调节策略用于动态调节整个城市水网维持水网的动态平衡状态；具体的，动态平衡状态包括水处理平衡和水务资源平衡，水处理平衡，即通过综合协调、管控城市水网的水量，保证城市每天新增的废水不超过所有水处理站点每天的处理量总和阈值，也即城市的污水处理达到动态平衡状态；水务资源平衡，即通过监测河道、水库、湖泊等大型水存储点的水资源增加量和损耗量，并通过系统对其进行综合调度管控，使其蓄水容量始终保持在安全阈值内。

本系统通过在线监测所有水务实时数据，并调取其他相关部门的所有基础数据、监测数据和业务数据，从而统筹整个城市的水务相关工作，对获取到的数据信息进行整理、统计、分析与展现，直观、全面地展示各类水务信息，并在水务需求发生变动时，整合分析整个水务资源，对水资源进行合理调度、分配，从而在保障满足水资源供应、调节的基础上，最大幅度提高水务的管控效率。

如附图2所示，本方案还提供了应用于上述系统中的一种智能水务管控方法，包括以下步骤：

步骤S1，实时在线监测并采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并利用水务态势分析模块3对城市水务的发展态势进行预测分析；

步骤S2，分析出城市水务的发展态势情况后，从预设的多个水务调节管控策略中选择对应的水务调节管控策略，对城市水网的水务进行综合调节管控；

步骤S3，水务调节完成后，统计水务管控的整体情况，并根据不同水务的功能差异，将水务管控工作分类后进行动态展示。

本实施例的具体实施过程如下：

首先通过设置的数据采集器实时在线采集各关键水站点的综合数据，包括包括水位、流量、水质、工情、降水、压力、温湿度等，并且从其他相关水务部门的系统中调取其他相关水务基础数据，从而统筹分析整个城市的水务相关工作，进而通过水务态势分析模块3对整个城市的水务使用情况以及变化趋势进行综合分析，并得到水务分析报告。

根据得到的水务分析报告选择对应的水务调节管控策略，对整个城市水网的水务进行综合调节，使城市水网维持水平衡状态；若在降雨时通过水质监测得知当前河道的水质正在持续恶化，则控制污水向河道的汇入量，并在各汇入点预先打捞收集污染物，并从水处理站点调控处理后的净水从河道的上游汇入河道，同时通过监测其他蓄水点的生态环境，并去其发生生态恶化时，通过调取水质达标的水源汇入来改善其水生态。

同时，通过监测在降雨时城市水量的新增情况，来预测河道、水库等水位的变化趋势，并通过合理的排泄来保障水库等蓄水点的蓄水容量在安全范围内，同时通过监测城市道路的积水变化情况来预测洪涝灾害，并在第一时间启动防汛预案，还通过实时监测各下水管道汇入口以及易涝点的积水情况，并分析积水的演变趋势，若持续积水，则尽快通知相关部门和应急人员进行人为干预，采取相关处置措施。

另一方面，通过监测整个城市水网的水动态，通过综合协调、管控城市水网的水量，保证城市每天新增的废水不超过所有水处理站点每天的处理量总和阈值，也即城市的污水处理达到动态平衡状态，同时还通过监测河道、水库、湖泊等大型水存储点的水资源增加量和损耗量，并通过系统对其进行综合调度管控，使其蓄水容量始终保持在安全阈值内。

随着城市综合水网的建设以及互联网技术的发展，现在对于城市水务的管控已经逐渐在向自动化、综合化方向转变，实现智能化、自动化水务管理也成为了一种趋势，能够大幅提高城市水务管理的效率和能效。而目前常规的水务管控方式中，针对整个城市的水务没有做到综合调度调节，并且在数据采集方面，已有的数据监测点的数据汇总渠道各不相同，也就导致采集到的水务数据涉及的不同的业务场景和不同类别的数据还是存在分散管理的问题，也就导致城市水务在管控上没有做到全域的综合分析，从而一定程度上限制了水务管控的效率和质量。

针对上述问题，本方案特地对城市水务的管控方式进行了改进，通过实时在线采集整个城市水网的多个关键站点的数据提高数据的真实性和实时性，再通过系统调取其他水务相关部门所获取的水务数据，汇总形成全面的水务数据集合，再对采集到的数据进行综合分析判断，来分析整个水网区域内的水务变化趋势，并且根据不同水站点的不同的变化情况，选择对应的管控策略对水务进行智能调节，从而实现整个城市水网的综合管控调节，维持城市水务的动态平衡。通过本方案，不仅全面整合分析了城市的所有水务信息数据，从而对每一处的水务调节都进行综合把控，实现智能化、智慧化的水务管控，不仅能够满足正常的水务管控工作要求，同时还能够通过大数据分析以及互联网技术正在实现水务管控的合理、自动、智能，有效提高了整个城市水务的管控调节效率，同时也最大程度减少了水务的无效管控，提升了水务综合管控质量。

实施例二：

本实施例基本与实施例一相同，区别在于：上述系统还包括突发水务处置模块，所述突发水务处置模块用于根据监测到的城市各点出现的突发水务事件，来动态调控城市水网的水资源并采取对应的应急措施。具体的，突发水务事件包括水网意外爆管、城市积水点洪涝和水厂设备损坏。

通过实时监测其他突发性水务事件，并在第一时间通过水资源的调控切断该点的水源供应，避免持续造成水害，同时尽快通知附近的应急部门对该点的突发事件进行处置，从而避免事态的进一步扩大。

实施例三：

本实施例基本与实施例一相同，区别在于：上述系统还包括还包括场景模拟模块，所述场景模拟模块用于根据预设的水务变化情况模拟水务场景，来测试系统进行水务管控的执行力。

具体的，则是在系统中通过模拟不同的水务情况，例如雷雨天气降雨量超标时，系统自动化应对该情况的处理能力，验证系统对水务事件的正确判断以及采取水务管控策略的正确率，从而测试出系统进行智能化水务管控的执行力和准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种智能水务管控系统，其特征在于：包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的水务数据采集模块、水务态势分析模块、水务调节模块和水动态显示模块；

所述水务数据采集模块，用于实时采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并形成水务数据集合后发送至水务态势分析模块；

所述水务态势分析模块，用于根据采集到的水务数据集合对整个城市水务的使用情况以及变化趋势进行综合分析，并得到水务分析报告；

所述水务调节模块，包括策略选择单元和智能调控单元，所述策略选择单元中存储有预先设置的多个水务调节管控策略，并针对水务分析报告调用对应的水务调节管控策略；所述智能调控单元用于根据选择的水务调节管控策略对整个城市水网的水务进行综合调节，使城市水网维持水平衡状态；

所述水动态显示模块，用于根据不同水务的功能差异，对整个水务管控工作进行分类，并动态显示当前水务调节进度与状态；

所述处理器模块，包括控制单元和通信单元，所述控制单元用于维持系统各模块的正常运行；所述通信单元用于模块间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述水务数据采集模块包括分别安装于每个关键水站点的数据采集器，所述数据采集器包括水质监测器、水流量计、温湿度计、雨量计、压力传感器和气象监测仪。

3.根据权利要求1所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述水务调节管控策略包括用水调节策略、水生态调节策略、水安全调节策略和水平衡调节策略；所述用水调节策略用于根据不同功能用水的耗量对整个水网的水量分配进行动态调节；所述水生态调节策略用于根据监测到的环境数据对城市各水聚集点的水生态进行维护调节；所述水安全调节策略用于对整个城市的新增水量引发的安全性问题以及各水务站点的安全问题进行综合管控；所述水平衡调节策略用于动态调节整个城市水网维持水网的动态平衡状态。

4.根据权利要求3所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述动态平衡状态包括水处理平衡和水务资源平衡，所述水处理平衡为，城市每天新增的废水不超过所有水处理站点每天的处理量总和阈值；所述水务资源平衡为，河道、水库、湖泊等大型水存储点的容量不超过安全阈值。

5.根据权利要求3所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述水安全调节策略中，通过分析雨量计实时监测得到的数据得到城市水量的新增情况，预测水库水位的变化趋势，并通过压力传感器实时监测水库堤坝的压力值，判断是否有溃堤的风险，若有，则通过排水减少水库的水量，若无，则对水库的安全状态进行持续监测。

6.根据权利要求3所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述水生态调节策略中，在雷雨天气，则通过水质监测器持续监测河道的水质，若监测表明当前河道的水质正在持续恶化，则控制污水向河道的汇入量，并在各汇入点预先打捞收集污染物，并从水处理站点调控处理后的净水从河道的上游汇入河道。

7.根据权利要求1所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：还包括突发水务处置模块，所述突发水务处置模块用于根据监测到的城市各点出现的突发水务事件，来动态调控城市水网的水资源并采取对应的应急措施。

8.根据权利要求7所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：所述突发水务事件包括水网意外爆管、城市积水点洪涝和水厂设备损坏。

9.根据权利要求1所述的一种智能水务管控系统，其特征在于：还包括场景模拟模块，所述场景模拟模块用于根据预设的水务变化情况模拟水务场景，来测试系统进行水务管控的执行力。

10.一种智能水务管控方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的一种智能水务管控系统中，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1，实时在线监测并采集各关键水站点的综合数据以及其他相关数据，并利用水务态势分析模块对城市水务的发展态势进行预测分析；

步骤S2，分析出城市水务的发展态势情况后，从预设的多个水务调节管控策略中选择对应的水务调节管控策略，对城市水网的水务进行综合调节管控；

步骤S3，水务调节完成后，统计水务管控的整体情况，并根据不同水务的功能差异，将水务管控工作分类后进行动态展示。

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