CN202440876U - 一种智能管网控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能管网控制系统，包括：调节/减压阀(5)及其控制模块，用于水网进水压力和大小；第一智能流量/压力传感器(2)及其第一无线数据收发模块(3)，用于上传所述调节阀/减压阀之前的水网入口处的对应数据；第二智能流量/压力传感器(6)及其第二无线数据收发模块(7)，用于上传水网关键点的对应数据；计算控制模块，与各所述无线数据收发模块(3、7)和控制模块通讯，用于优化水网流量/压力分布。这种智能管网控制系统，能自动控制调整水管网及其使用模式下的流量/压力，从而大量优化节水且系统成本低，还能提供日常运行所需的性能数据的主机服务。

Description

一种智能管网控制系统

技术领域

本实用新型涉及供水控制，具体涉及一种智能管网控制系统。

背景技术

管道上数千个小漏点积累起来就是很大的水泄漏，因此各水务公司当务之急是要减少管道泄漏。然而，(一)主要水管的更新需要花费大量资金，而且对解决泄漏问题也不总是行之有效。同时，(二)许多水务公司也达到了寻找泄漏点和维修漏水管的技术和资金极限，其产生的费用也与漏水损耗费用相当，且并不能解决管道背景漏水的问题。较先进的压力管理解决方案可以起到立竿见影和经济实用的作用。然而，原先市场上存在的技术还很不完善，需要花费大量的时间来运作和维护，只能提供非常基本的压力控制方案。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是，如何提供一种智能管网控制系统，能自动控制调整水管网及其使用模式下的流量/压力，由此实现大量优化节水，进一步系统成本低，还能提供日常运行所需的性能数据的主机服务。

本实用新型的上述技术问题这样解决：构建一种智能管网控制系统，包括：

调节/减压阀及其控制模块，用于水网进水压力和大小；

第一智能流量/压力传感器及其第一无线数据收发模块，用于上传所述调节阀/减压阀之前的水网入口处的对应数据；

第二智能流量/压力传感器及其第二无线数据收发模块，用于上传水网关键点的对应数据；

计算控制模块，与各所述无线数据收发模块和控制模块通讯，用于优化水网流量/压力分布。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，所述控制模块通过电缆、有线网络(如：国际互连网INTELNET)或无线中的任一方式与所述计算控制中心通讯。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，所述控制模块包括依次连接的中央控制平台、智能控制器和先导阀。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，第一智能流量/压力传感器位于总入水泵与所述调节阀/减压阀之间。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，该控制系统还包括位于入口水泵与所述调节阀/减压阀之间的流量/压力计。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，第二智能流量/压力传感器及其第二无线数据收发模块是一对或一对以上。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，第二智能流量/压力传感器位于水网远端。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，第二智能流量/压力传感器位于各方向的水网远端。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，所述计算控制模块包括计算控制中心及其连接的客户服务器和WEB客户端。

按照本实用新型提供的智能管网控制系统，所述水网是区域水网，所述调节阀/减压阀是该区域的唯一进水口。

本实用新型提供的智能管网控制系统，采用独立计量分区计量(DMA)和高级流量/压力优化，与现有技术相比具有以下优点：

1、确保满足用户正常的流量/压力需求；

2、在低流量/压力的条件下，系统也能取得许多显著的收益，而不需要做修复每一个泄漏点，减少修复成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型智能管网控制系统安装和连接结构示意图。

其中附图标记：

1-入口水泵，2-第一智能流量/压力传感器，3-第一无线数据收发模块，4-流量/压力计，5-调节阀/减压阀，6-第二智能流量/压力传感器(远程传感器)，7-第二智能流量/压力传感器对应的无线数据收发模块，8-智能控制器，9-先导阀，10-中央集中控制平台，11-内置优化算法的计算控制中心，12-客户服务器，13-基于远程WEB控制的WEB客户端。

具体实施方式

首先，说明本实用新型的思想：

连续控制独立计量分区计量(DMA)或流量/压力管理区的流量/压力，这意味着在所有的需求条件下，平均区域流量/压力始终保持在用户所需的最小流量/压力水平，确保满足用户正常的流量/压力需求；

即使在管网已经在低流量/压力的条件下，系统也能取得许多显著的收益，而不需要做修复任何一个泄漏点。同时，通过对水泵的优化运营管理，节能节水效果非常显著；

高级压力管理的目标是保持关键点的流量/压力尽可能稳定，且稍高于流量/压力参考值。由于在DMA里介于减压阀和关键点之间的水头抑损量随需求模式变化而变化，调节阀/减压阀的流量/压力必须连续可调。以前的控制器是使用固定的数据表值给调节阀/减压阀的流量/压力进行赋值，但是这种方式有很多缺点，这数据表必须靠人工进行输入，没有考虑控制器动作按时间不同时需求压力随时变化情况，也不考虑DMA状态的变化影响，这就限制了压力优化和由水的最大化节约。

第二，说明本实用新型的关键：

在一个适应开环配置里使用智能自我学习的算法。这个算法能够渐进地学习DMA的水头抑损特性，且随使用时间的积累而越来越符合实际需要，这算法也能适应DMA的变化和有规律地给控制器下载优化的控制参数。由此，控制参数总是最优化的，以实现最大程度的节水；

智能控制器通过安全协议由无线电信网与本实用新型计算控制中心(服务器)进行通讯。每次通讯中，最新纪录的流量/压力信息上传给服务器；同时，将优化的控制参数下载给智能控制器；

一个在关键点的远程传感器按规划也由无线电信网将最新的关键点的流量/压力数据传给本实用新型计算控制中心。关键点的流量/压力数据结合在本实用新型计算控制中心里的控制器数据，升级优化算法和监视系统性能；

智能控制器和远程传感器两者都各具有智能告警功能，用于监测压力、流量和系统状态。根据告警性质的严重性，分别可以通过短信、电邮或嵌入日志文件来进行告警；

为了转换调节阀/减压阀从固定输出压力控制配置到可变流量/压力输出配置，使用先导阀改进调节阀/减压阀中原来的导向阀。先导阀根据控制器的指令调整调节阀/减压阀输出。这种设计仅用非常小的能量就能平顺和精确地调整调节阀/减压阀的流量/压力；

中央集中控制平台承担一系列的重要角色。它们处理所有的设备通讯、承载基于网页的本实用新型、监测界面、发送告警、执行数据处理(包括本实用新型优化)和存储未处理和已处理的数据；

在一些DMA，关键点的位置可能会随时间变动，由DMA的流量特性而确定。在这情况下，关键点的流量/压力传感器安装到所有可能变成关键点的位置。优化算法按同样的方式工作，这些点在变成关键点时，自动学习维持关键点的流量/压力略高于关键点的流量/压力参考值。

最后，结合本实用新型具体实施例的智能管网控制系统进行详细说明：

该智能管网控制系统，结构如图1所示，包括调节/减压阀5及其控制模块，用于区域水网进水压力和大小；第一智能流量/压力传感器2及其第一无线数据收发模块3，用于上传所述调节阀/减压阀之前的区域水网入口处的对应数据；第二智能流量/压力传感器6及其第二无线数据收发模块7，用于上传区域水网关键点的对应数据；计算控制模块与第一无线数据收发模块3、第二无线数据收发模块7通过空中链路通讯，计算控制模块与控制模块通过网络连接，用于优化区域水网流量/压力分布，还包括位于入口水泵1及其与所述调节阀/减压阀5之间的流量/压力计4。其中：

控制模块包括依次连接的中央控制平台10、智能控制器8和先导阀9；计算控制模块包括计算控制中心11及其连接的客户服务器12和二个WEB客户端13；第二智能流量/压力传感器6位于区域水网。

该智能管网控制系统主要由调节/减压阀5优化控制系统和泵优化控制系统来具体实施，其工作原理如下：

智能控制器使用其控制参数连续调整调节阀/减压阀到优化值。对应于DMA的变化，DMA的特性会被逐步掌握，这些参数上传和下载到智能控制器；

为监测DMA的变化，智能控制器连续记录要求升级本智能管网的优化算法的数据，基于用户定义的规则基础，典型应用是用内置的无线调制解调器每天传送给本智能管网系统中央集中控制平台的服务器。在传送前，数据是存贮在控制器记忆体的。智能告警可以设置触发短信、电邮和无线告警。在没有无线网络的情况下，这些数据可以人工地通过蓝牙接口下载到计算机或其他的手持终端；

本智能管网系统的智能精确算法用于自动产生和升级控制参数。

该智能管网控制系统具体使用如下：

当系统第一次安装时，调节/减压阀5的流量/压力被设置于一个安全固定的水平(如果调节/减压阀5输出压力是固定的，则按相似的值上传)；

基于规则，智能控制器8的流量和压力数据以及远程传感器6的流量/压力数据上传到服务器。每次上传后，计算控制中心11通过算法优化算法处理这些数据，渐进地学习DMA的水头抑损特性；

当获知DMA的特性到一定程度后，算法启动优化以产生控制参数文件。当下此次计算控制中心11与智能控制器8通讯时，控制参数文件下载到智能控制器8。智能控制器8开始使用控制参数控制调节/减压阀5的流量/压力。因为第一次的控制参数仅仅是基于几天的数据，调节/减压阀5的流量/压力还不能可靠地得到确定，当设置调节/减压阀5的流量/压力时，算法因此使用一个较大的偏离值(安全边际)。随着每天的累计，计算控制中心11有了更多的数据，因此可以升级和完善优化算法。这意味着关键点的流量/压力开始跟踪关键点的流量/压力的参考值，逐步合理地降低和调整水管网的平均压力，开始稳定地减少水泄漏，实现节水。算法可以随时间持续得以完善，甚至经过几年都在产生效果。

进一步，如果DMA有变化，比如修建房屋、工厂变动等，优化算法会适应新的用水需求模式。对于DMA突然的变化，比如：数据改变是由大的爆管、边界阀门的开闭等引起的，会触发告警信号，而不会导致优化算法变化。

本智能管网系统的先导阀9替代调节/减压阀5附着的传统导向阀，通常传统导向阀通过调整弹簧松紧来设置调节/减压阀5的流量/压力，它为偶尔的、人工调整的情况而设计的，不适合在高级压力管理系统需要的连续调整。

根据本智能管网系统控制器的指令要求，先导阀9被设计成可平顺和连续地调整调节/减压阀5的流量/压力到满意数值，避免突发地改变调节/减压阀5的流量/压力。当调节/减压阀5的流量/压力到满意数值达到后，先导阀9自动维持这个数值，直至智能控制器8要求一个新的调节/减压阀5的流量/压力优化值。

水管网中的关键点的智能流量/压力传感器6持续监测关键点的流量/压力。如果有多个关键点，则远程传感器6需要安装在每个关键点。对于DMA监测，远程传感器连续记录压力数据以升级本智能管网系统优化算法。

本实用新型的水泵优化控制应用可以最小化增压给水泵和分布式给水泵的能耗，减少水管网泄漏和爆管。这是由平顺和持续调整泵输出的多种流量/压力实现的，始终处于低流量/压力水平，同时确保给客户提供满意的供水服务。这种应用也避免了损坏性的流量/压力瞬变，使贯穿分布区域里的流量/压力保持特定的最小水平。

高级智能优化算法自动学习主管和支管的供给特性，以及连续地优化泵传递流量/压力。

本实用新型的水泵优化控制应用结合本智能管网系统的调节阀/减压阀优化控制应用，整个供水管网中的流量/压力可以实现完全优化。

最后，在本领域普通技术人员理解范围内，在本实用新型权利要求范围内，各种变化都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能管网控制系统，其特征在于，包括：

调节/减压阀(5)及其控制模块，用于水网进水压力和大小；

第一智能流量/压力传感器(2)及其第一无线数据收发模块(3)，用于上传所述调节阀/减压阀之前的水网入口处的对应数据；

第二智能流量/压力传感器(6)及其第二无线数据收发模块(7)，用于上传水网关键点的对应数据；

计算控制模块，与第一无线数据收发模块(3)、第二无线数据收发模块(7)和控制模块通讯，用于优化水网流量/压力分布。

2.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，所述控制模块通过电缆、有线网络或无线中的任一方式与所述计算控制中心通讯。

3.根据权利要求1或2所述智能管网控制系统，其特征在于，所述控制模块包括依次连接的中央控制平台(10)、智能控制器(8)和先导阀(9)。

4.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，第一智能流量/压力传感器(2)位于总入水泵与所述调节阀/减压阀之间。

5.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，该控制系统还包括位于入口水泵(1)与所述调节阀/减压阀(5)之间的流量/压力计(4)。

6.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，第二智能流量/压力传感器(6)及其第二无线数据收发模块(7)是一对或一对以上。

7.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，第二智能流量/压力传感器(6)位于水网远端。

8.根据权利要求6或7所述智能管网控制系统，其特征在于，第二智能流量/压力传感器(6)位于各方向的水网远端。

9.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，所述计算控制模块包括计算控制中心(11)及其连接的客户服务器(12)和WEB客户端(13)。

10.根据权利要求1所述智能管网控制系统，其特征在于，所述水网是区域水网，所述调节阀/减压阀(5)是该区域的唯一进水口。

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