CN117369548A - 智能供水控制系统和供水控制方法 - Google Patents

智能供水控制系统和供水控制方法 Download PDF

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CN117369548A CN202311450838.6A CN202311450838A CN117369548A CN 117369548 A CN117369548 A CN 117369548A CN 202311450838 A CN202311450838 A CN 202311450838A CN 117369548 A CN117369548 A CN 117369548A
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water
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左卫广
王鹏涛
张伟博
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North China University of Water Resources and Electric Power
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Xinmi Water Resources Bureau
North China University of Water Resources and Electric Power
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    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
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Abstract

本发明公开了智能供水控制系统和供水控制方法，获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；通过对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。

Description

智能供水控制系统和供水控制方法
技术领域
本发明涉及供水控制技术领域，具体涉及智能供水控制系统和供水控制方法。
背景技术
现在高楼林立，普通的水路无法满足供水要求，需要在水路管线设置水泵，增加水的压力，以便向高处供水。
水泵在使用时一般需进行电气控制，最简易的控制方式是采用闸刀或空气开关或仅用液位浮球开关来进行水位控制，这样的方式，虽然成本低，但无水泵保护功能，无法改变电机工作频率，无法调节电机转速，如果电机一直大功率运转会导致能源浪费，电机小功率运转可能无法满足供水要求，最终导致泵工作压力无法恒定，水压不稳，影响用户的正常用水。
近些年来，大多水泵控制是以自动智能信息采集单元为主，其控制运行方式是通过信息采集单元面板按键操作来选择手动或自动运行，在自动方式下是根椐水位、水压检测信息及水泵运行状况实现调节控制。
但是现有的控制过程中当供水环境改变时，不能对供水设备的供水压力及时有效的调整，增加了供水成本，且由于无法灵活调整供水参数，导致泵出现工作压力无法恒定，水压不稳的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供智能供水控制系统和供水控制方法，将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，对不同的供水时间段内的目标用户的楼析总量、用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，在处理过程中结合供水设备中供水管道上的上泄漏点个数、弯道个数及管道损失值，从而从多个维度上对供水设备的压力调节基数值进行识别，并将得到的供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，完成对供水设备实际压力值的修正。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
智水控制方法，包括以下步骤:
步骤一：获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
步骤二：获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
步骤三：对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
步骤四：通过对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
步骤五：将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
作为本发明进一步的方案：供水设备的压力调节基数值的获取过程为：
将供水时间段内的楼析总量标记为Wi；
将供水时间段内目标用户的用水总量标记为Ui；
将供水设备运行过程中的工况值标记为Hi；
通过公式计算得到供水设备的压力调节基数值YLi，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，且a1、a2、a3均大于0，a4预设为压力换算系数,Fi为损失修正值。
作为本发明进一步的方案：损失修正值Fi的获取过程为：
对供水设备的供水管道路径进行监测，通过光纤温度传感器获取得到供水管道上泄漏点个数；
通过对供水管道整个路径进行识别，获取得到供水管道整个路径中的弯道个数；
将供水管道上泄漏点个数标记为F1,将供水管道整个路径中的弯道个数标记为F2，将供水设备在运行时供水管道上泄漏点个数与供水管道整个路径中的弯道个数相加；
即通过公式Fi＝Fs*(F1+F2)计算得到供水设备的损失修正值Fi，其中，Fs为供水管道的压力损失值。
作为本发明进一步的方案：供水管道的压力损失值的获取过程为：
获取供水管道所有同一尺寸的管道损失值Ftj,即通过公式Ftj＝ρgsLQ2计算得到同一尺寸的管道损失值；
其中，ρ是流体密度、g是重力加速度、s是管道比阻、L是管道长度、Q是管道流量；
对供水管道中不同尺寸的管道损失值进行求和并取均值，即得到供水管道的压力损失值Fs。
作为本发明进一步的方案：供水时间段内的楼析总量的获取过程为：
将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，将供水时间段内用水的用户标记为目标用户，对目标用户的楼层号进行索引，确定目标用户所对应的楼层号，设定楼层号均对应一个预设楼值，将目标用户的楼层号与所有楼层号进行匹配，配到得到目标用户的预设楼值。
将所有目标用户的楼层与分别与匹配到的预设楼值进行乘积计算，得到目标用户的楼析值，再将所有目标用户的楼析值进行求和，得到供水时间段内的楼析总量。
作为本发明进一步的方案：供水时间段内目标用户的用水总量的获取过程为：
获取目标用户在上述同一供水时间段内周期的用水总量，并对用水总量进行处理取其均值，得到目标用户的用水均值，将所有目标用户的用水均值进行求和得到供水时间段内目标用户的用水总量。
作为本发明进一步的方案：供水设备运行过程中的工况值的获取过程为：
获取供水设备的安装时刻与当前时间进行时间差计算，获取得到供水设备的使用时长，将供水设备的使用时长标记为H1；
获取供水设备的维修次数，将供水设备的维修次数标记为H2；
对获取的供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理得到供水设备运行过程中的工况值。
作为本发明进一步的方案：获取供水设备实际压力值，将供水设备实际压力值标记为YL，将供水设备实际压力值YL与供水设备压力调节基数值YLi进行比较；
根据公式∣YL-YLi∣＝Yi得到供水设备的压力偏差值Yi，预设供水设备的压力修正阈值YH；
若供水设备的压力偏差值Yi≤供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力正常；
若供水设备的压力偏差值Yi＞供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力异常。
作为本发明进一步的方案：供水设备的供水压力异常时：
若供水设备实际压力值YL＞供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过大，对供水设备的压力进行降低调节；
若供水设备实际压力值YL＜供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过小，对供水设备的压力进行增大调节。
智能供水控制系统,包括：
楼析识别模块用于获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
水量获取模块用于获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
工况解析模块用于对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
压力处理模块用于对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
水压调控模块用于将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
本发明的有益效果：
(1)本发明将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，对不同的供水时间段内的目标用户的楼析总量、用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，在处理过程中结合供水设备中供水管道上的上泄漏点个数、弯道个数及管道损失值，从而从多个维度上对供水设备的压力调节基数值进行识别，使得到的供水设备的压力调节基数值精准度高，可靠性强。
(2)本发明将供水设备实际压力值YL与供水设备压力调节基数值YLi进行比较得到供水设备的压力偏差值Yi，再将供水设备的压力偏差值Yi与预设供水设备的压力修正阈值YH进行比较，即供水设备的压力偏差值Yi≤供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力正常；即供水设备的压力偏差值Yi＞供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力异常；若供水设备实际压力值YL＞供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过大，对供水设备的压力进行降低调节；若供水设备实际压力值YL＜供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过小，对供水设备的压力进行增大调节。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的流程图；
图2是本发明损失修正值获取流程图；
图3是本发明的程序框图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图2所示，本发明为智能供水控制方法，包括以下步骤：
步骤一：获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
步骤二：获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
步骤三：对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
步骤四：通过对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
步骤五：将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，将供水时间段内用水的用户标记为目标用户，对目标用户的楼层号进行索引，确定目标用户所对应的楼层号；
设定楼层号均对应一个预设楼值，其中，楼层号越大，预设楼值越大；
将目标用户的楼层号与所有楼层号进行匹配，配到得到目标用户的预设楼值；
将所有目标用户的楼层与分别与匹配到的预设楼值进行乘积计算，得到目标用户的楼析值，再将所有目标用户的楼析值进行求和，得到供水时间段内的楼析总量并标记为Wi；
获取目标用户在上述同一供水时间段内周期(一周)的用水总量，并对用水总量进行处理取其均值，得到目标用户的用水均值，将所有目标用户的用水均值进行求和，得到供水时间段内目标用户的用水总量并标记为Ui；
获取供水设备的安装时刻与当前时间进行时间差计算，获取得到供水设备的使用时长，将供水设备的使用时长标记为H1；
获取供水设备的维修次数，将供水设备的维修次数标记为H2；
对获取的供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，将获取的供水设备的使用时长H1的权重占比分配为n1；将供水设备的维修次数H2的权重占比分配为n2；其中，n1+n2＝1，n2>n1>0；
根据公式Hi＝H1*n1+H2*n2获取得到供水设备运行过程中的工况值Hi；
将供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行去量化处理并取其数值；
通过公式计算得到供水设备的压力调节基数值YLi，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，且a1、a2、a3均大于0，a4预设为压力换算系数,Fi为损失修正值；
其中，损失修正值Fi的获取过程为：
对供水设备的供水管道路径进行监测，即在供水管道的进行路径上设置若干个光纤温度传感器，通过光纤温度传感器获取得到供水管道上泄漏点个数；
通过对供水管道整个路径进行识别，获取得到供水管道整个路径中的弯道个数；
将供水管道上泄漏点个数标记为F1,将供水管道整个路径中的弯道个数标记为F2，将供水设备在运行时供水管道上泄漏点个数与供水管道整个路径中的弯道个数相加；
即通过公式Fi＝Fs*(F1+F2)计算得到供水设备的损失修正值Fi；
其中，Fs为供水管道的压力损失值，供水管道的压力损失值的获取过程为：
获取供水管道所有同一尺寸的管道损失值Ftj,即通过公式Ftj＝ρgsLQ2计算得到同一尺寸的管道损失值；
其中，ρ是流体密度、g是重力加速度、s是管道比阻(可查水力计算手册获得)、L是管道长度、Q是管道流量；
对供水管道中不同尺寸的管道损失值进行求和并取均值，即得到供水管道的压力损失值Fs。
获取供水设备实际压力值，将供水设备实际压力值标记为YL，将供水设备实际压力值YL与供水设备压力调节基数值YLi进行比较；
根据公式∣YL-YLi∣＝Yi得到供水设备的压力偏差值Yi，预设供水设备的压力修正阈值YH；
若供水设备的压力偏差值Yi≤供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力正常；
若供水设备的压力偏差值Yi＞供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力异常；
具体的：
若供水设备实际压力值YL＞供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过大，对供水设备的压力进行降低调节；
若供水设备实际压力值YL＜供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过小，对供水设备的压力进行增大调节。
实施例2
请参阅图3所示，本发明为智能供水控制系统，包括：
楼析识别模块用于获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
水量获取模块用于获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
工况解析模块用于对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
压力处理模块用于对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
水压调控模块用于将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
本发明的核心点之一：在于对将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，对不同的供水时间段内的目标用户的楼析总量、用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，在处理过程中结合供水设备中供水管道上的上泄漏点个数、弯道个数及管道损失值，从而从多个维度上对供水设备的压力调节基数值进行识别，使得到的供水设备的压力调节基数值精准度高，可靠性强；
本发明的核心点之一：在于将供水设备实际压力值YL与供水设备压力调节基数值YLi进行比较得到供水设备的压力偏差值Yi，再将供水设备的压力偏差值Yi与预设供水设备的压力修正阈值YH进行比较，即供水设备的压力偏差值Yi≤供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力正常；即供水设备的压力偏差值Yi＞供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力异常；若供水设备实际压力值YL＞供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过大，对供水设备的压力进行降低调节；若供水设备实际压力值YL＜供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过小，对供水设备的压力进行增大调节。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种供水控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一：获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
步骤二：获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
步骤三：对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
步骤四：通过对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
步骤五：将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
2.根据权利要求1所述的供水控制方法,其特征在于，供水设备的压力调节基数值的获取过程为：
将供水时间段内的楼析总量标记为Wi；
将供水时间段内目标用户的用水总量标记为Ui；
将供水设备运行过程中的工况值标记为Hi；
通过公式计算得到供水设备的压力调节基数值YLi，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，且a1、a2、a3均大于0，a4预设为压力换算系数,Fi为损失修正值。
3.根据权利要求2所述的供水控制方法,其特征在于，损失修正值Fi的获取过程为：
对供水设备的供水管道路径进行监测，通过光纤温度传感器获取得到供水管道上泄漏点个数；
通过对供水管道整个路径进行识别，获取得到供水管道整个路径中的弯道个数；
将供水管道上泄漏点个数标记为F1,将供水管道整个路径中的弯道个数标记为F2，将供水设备在运行时供水管道上泄漏点个数与供水管道整个路径中的弯道个数相加；
即通过公式Fi＝Fs*(F1+F2)计算得到供水设备的损失修正值Fi，其中，Fs为供水管道的压力损失值。
4.根据权利要求3所述的供水控制方法,其特征在于，供水管道的压力损失值的获取过程为：
获取供水管道所有同一尺寸的管道损失值Ftj,即通过公式Ftj＝ρgsLQ2计算得到同一尺寸的管道损失值；
其中，ρ是流体密度、g是重力加速度、s是管道比阻、L是管道长度、Q是管道流量；
对供水管道中不同尺寸的管道损失值进行求和并取均值，即得到供水管道的压力损失值Fs。
5.根据权利要求2所述的供水控制方法,其特征在于，供水时间段内的楼析总量的获取过程为：
将每天按时间区分为若干个不同的供水时间段，将供水时间段内用水的用户标记为目标用户，对目标用户的楼层号进行索引，确定目标用户所对应的楼层号，设定楼层号均对应一个预设楼值，将目标用户的楼层号与所有楼层号进行匹配，配到得到目标用户的预设楼值；
将所有目标用户的楼层与分别与匹配到的预设楼值进行乘积计算，得到目标用户的楼析值，再将所有目标用户的楼析值进行求和，得到供水时间段内的楼析总量。
6.根据权利要求2所述的供水控制方法,其特征在于，供水时间段内目标用户的用水总量的获取过程为：
获取目标用户在上述同一供水时间段内周期的用水总量，并对用水总量进行处理取其均值，得到目标用户的用水均值，将所有目标用户的用水均值进行求和得到供水时间段内目标用户的用水总量。
7.根据权利要求2所述的供水控制方法,其特征在于，供水设备运行过程中的工况值的获取过程为：
获取供水设备的安装时刻与当前时间进行时间差计算，获取得到供水设备的使用时长，将供水设备的使用时长标记为H1；
获取供水设备的维修次数，将供水设备的维修次数标记为H2；
对获取的供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理得到供水设备运行过程中的工况值。
8.根据权利要求2所述的供水控制方法,其特征在于，获取供水设备实际压力值，将供水设备实际压力值标记为YL，将供水设备实际压力值YL与供水设备压力调节基数值YLi进行比较；
根据公式∣YL-YLi∣＝Yi得到供水设备的压力偏差值Yi，预设供水设备的压力修正阈值YH；
若供水设备的压力偏差值Yi≤供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力正常；
若供水设备的压力偏差值Yi＞供水设备的压力修正阈值YH时，则表示供水设备的供水压力异常。
9.根据权利要求1所述的供水控制方法,其特征在于，供水设备的供水压力异常时：
若供水设备实际压力值YL＞供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过大，对供水设备的压力进行降低调节；
若供水设备实际压力值YL＜供水设备压力调节基数值YLi时，则表示当前供水设备的供水压力过小，对供水设备的压力进行增大调节。
10.一种智能供水控制系统,其特征在于，该系统实现如权利要求1-9任一项所述的供水控制方法，包括：
楼析识别模块用于获取供水时间段内用水的目标用户，将目标用户与所对应的楼层进行匹配，得到目标用户的楼析值，通过所有目标用户的楼析值得到供水时间段内的楼析总量；
水量获取模块用于获取目标用户在供水时间段周期用水总量，进而得到同一供水时间段内所述目标用户的用水总量；
工况解析模块用于对供水设备的使用时长和供水设备的维修次数进行加权处理，计算得到供水设备运行过程中的工况值；
压力处理模块用于对供水时间段内的楼析总量、供水时间段内目标用户的用水总量及供水设备运行过程中的工况值进行处理，得到供水设备的压力调节基数值；
水压调控模块用于将供水设备的压力调节基数值与供水设备实际压力值进行比较，对供水设备的压力状态及压力调整方向进行识别。
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