ES2873940T3 - Sistema de gestión de demanda para redes de fluidos - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de gestión de demanda para redes de fluidos, donde dicho procedimiento incluye las etapas de: proporcionar una red de fluidos controlada por ordenador para el suministro de fluidos a al menos un cliente; mantener una base de datos en tiempo real (16), dentro de dicho fluido controlado por ordenador, red de parámetros predeterminados; permitir que dicho al menos un cliente acceda a una interfaz de usuario (22) y ordene un caudal y un tiempo de suministro de dicho fluido desde la red de fluidos a través de la interfaz de usuario (22); determinar, utilizando parámetros predeterminados de dicha base de datos en tiempo real (16), la disponibilidad de proporcionar dicho suministro de dicho fluido desde la red de fluidos a dicho al menos un cliente en función de la capacidad hidráulica de dicha red de fluidos; y si dicha capacidad hidráulica está disponible, calcular los parámetros utilizando dicha base de datos en tiempo real (16) para suministrar dicho fluido a dicho al menos un cliente a través de dicha red de fluidos controlada por ordenador.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de gestión de demanda para redes de fluidos
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de gestión de demanda y a un procedimiento de gestión de demanda para redes de fluidos, y se refiere en particular, aunque no exclusivamente, a sistemas de gestión de demanda para conductos abiertos (redes de canales) y conductos cerrados (tuberías).
Antecedentes de la invención
En nuestra Patente Estadounidense No. 7.152.001, se divulga un sistema basado en ordenador para predecir el nivel de fluido en una red de flujo de fluido. El sistema ha tenido mucho éxito, ya que puede utilizar mediciones pasadas y presentes de parámetros para predecir y controlar el nivel y el flujo de fluidos. El sistema reúne datos de niveles de fluido cronometrados y posiciones de apertura de reguladores o válvulas para proporcionar un modelo a partir del cual se pueden determinar los niveles de fluido y el flujo en tiempo real.
A los proveedores de agua, por ejemplo, las autoridades de riego, se les está exigiendo que proporcionen un suministro preciso de agua a sus clientes en un momento determinado por el cliente.
Objeto de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de gestión de demanda para redes de fluidos que proporcione un flujo de fluido medido bajo un régimen de tiempo.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento de gestión de demanda para redes de fluidos, dicho procedimiento incluye las etapas de proporcionar una red de fluidos controlada por ordenador para el suministro de fluidos a al menos un cliente, manteniendo una base de datos en tiempo real, dentro de dicha red de fluidos controlada por ordenador, de parámetros predeterminados, permitiendo que dicho al menos un cliente acceda a una interfaz de usuario y ordene un caudal y tiempo de suministro de dicho fluido desde la red de fluidos a través de la interfaz de usuario, determinar, utilizando parámetros predeterminados de dicha base de datos en tiempo real, la disponibilidad de proporcionar dicho suministro de dicho fluido de la red de fluidos a dicho al menos un cliente en base a la capacidad hidráulica de dicha red de fluidos, y, si dicha capacidad hidráulica está disponible, calcular los parámetros utilizando dicha base de datos en tiempo real para suministrar dicho fluido a dicho al menos un cliente a través de dicha red de fluidos controlada por ordenador.
Preferentemente, dicho procedimiento incluye las etapas de permitir que una pluralidad de clientes acceda a la interfaz de usuario y determinar una prioridad y ponderación de cada solicitud para garantizar la continuidad de dicha capacidad hidráulica.
La invención también puede proporcionar la etapa de simular la presión hidrostática dentro de dicha red de fluidos controlada por ordenador para determinar dicha capacidad hidráulica.
En otra realización, dicha red de fluidos controlada por ordenador puede incluir una selección de uno o más reguladores de fluidos, válvulas y sensores acoplados a una interfaz para proporcionar mediciones del sistema a dicha base de datos en tiempo real.
Preferentemente, los datos de una interfaz SCADA se utilizan para calibrar y afinar continuamente la red de fluidos controlada por ordenador utilizando un modelo de la red de tuberías en base a técnicas de identificación del sistema.
Breve descripción de los dibujos
La estructura y las características funcionales de una realización preferente de la presente invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada cuando se tome en conjunto con el dibujo adjunto, en el cual:
La Fig. 1 es un diagrama de flujo de un sistema de gestión de demanda de una realización de la presente invención.
Descripción de la realización preferente
La Fig. 1 muestra un diagrama de flujo para un sistema de gestión de demanda para un conducto cerrado, es decir, tuberías. Aunque la realización preferente se refiere a un sistema de conductos cerrados, la invención no se limita a ese entorno, ya que es fácilmente adaptable para su uso con conductos abiertos, es decir, redes de canales, especialmente para el riego. En el caso de un sistema de conductos cerrados, los reguladores de fluido se sustituirían por válvulas y las mediciones de nivel de fluido por mediciones de presión.
Un sistema de gestión de demanda 10 tiene una interfaz de software de red o SCADA (Control de supervisión y Adquisición de Datos) 12 que controla el sistema de gestión de demanda 10. El término SCADA suele referirse a los sistemas centralizados que supervisan y controlan sistemas repartidos por grandes áreas. En la gestión de demanda de estas redes se utilizarían modelos conocidos de redes de tuberías. Los datos de la interfaz SCADA 12 se utilizarían para calibrar y afinar continuamente el modelo de la red de tuberías en base a técnicas de identificación del sistema. Las mediciones de caudal y de presión (no mostradas) se sitúan en puntos (no mostrados) de la red de tuberías y son interrogadas por la interfaz SCADA 12. La interfaz SCADA 12 interpretará los datos suministrados para calibrar un modelo de funcionamiento con la precisión deseada. Los puntos de suministro a los usuarios 14 son la principal forma de control utilizada con una red de tuberías. La interfaz SCADA 12 interactúa con una base de datos principal 16 que tiene asociados los modelos y el software de control. Las mediciones en tiempo real del sistema se transfieren a la base de datos principal 16. Un operador 18 puede interactuar con la interfaz 12 para permitir que el operador revise la supervisión remota, controle el sistema 10, compruebe y reaccione a los criterios de alarma, revise los datos históricos y en tiempo real y otros requisitos predeterminados.
Los clientes 20 se comunican con una interfaz 22 que permite al cliente pedir un caudal seleccionado en un momento determinado. La interfaz 22 puede estar basada en un ordenador, en un teclado o en Internet para permitir que las selecciones deseadas por el cliente se introduzcan en el sistema 10. Las selecciones deseadas pueden considerarse como una orden de asignación de agua. En la etapa 24, el software del sistema determina si el caudal y el tiempo seleccionados pueden ser satisfechos por la capacidad hidráulica de la red.
Si el sistema puede satisfacer el caudal y el tiempo seleccionados, el pedido se acepta en la etapa 26. La orden se añadirá a la base de datos principal 16 como se indica en el trayecto 28. La base de datos principal 16 programará el caudal seleccionado y el tiempo seleccionado en la etapa 30 para proporcionar las señales de control apropiadas a las válvulas requeridas (no mostradas) para suministrar el caudal seleccionado en el tiempo seleccionado en la etapa 32.
Si el sistema no puede satisfacer el caudal seleccionado en el momento seleccionado, entonces en la etapa 34 se proporcionará al cliente 20 una serie de alternativas, por ejemplo, diferentes momentos y/o diferentes caudales. La gestión de la demanda asegura que el rendimiento hidráulico de la red de fluidos no se deteriore cuando el caudal requerido supere la capacidad hidráulica de la red de fluidos. Las reglas de negocio, específicas de la autoridad de suministro de agua, pueden utilizarse para determinar la prioridad dada a los pedidos y la reprogramación de cualquier pedido que no pueda ser satisfecho. El cliente 20 puede entonces aceptar la reprogramación de la hora y/o el caudal seleccionados en la etapa 36 o cancelar el pedido.
La etapa 24 tiene otra entrada de la etapa 38 que calcula la capacidad de presión disponible del sistema y proporciona el caudal deseado a la etapa 24. La etapa 38 tendrá otras entradas sobre la presión máxima que la tubería puede tolerar en 40 y la presión mínima disponible para un servicio satisfactorio en 42. El software incluye una etapa 44 que proporciona un modelo que simula la presión hidrostática a lo largo de la tubería en base a los parámetros de demanda de la base de datos principal 16. El modelo en la etapa 44 proporciona información en tiempo real y será influenciado por la salida 46 del caudal suministrado a las válvulas requeridas (no mostradas) para suministrar el caudal seleccionado en el momento seleccionado de la etapa 32. La base de datos principal 16 proporciona una entrada 48 al modelo en la etapa 44 que contiene información de la demanda actual y futura. El modelo de la red de fluidos en las etapas 38, 44 asegura que cualquier demanda futura de flujo en la red de fluidos esté dentro de la capacidad hidráulica de la red de fluidos para suministrar el régimen de flujo requerido. Este procedimiento requiere que cualquier cambio futuro previsto en la demanda de caudal se procese utilizando el modelo 38, 44 de la red de fluidos antes de ser aceptado como cambio futuro en la demanda de la red de fluidos. Por lo tanto, los cambios futuros en la demanda de caudal son procesados por el modelo 38, 44 para determinar si el controlador de la red de fluidos es capaz de suministrar el caudal requerido. En este régimen, los cambios en la demanda de caudal se procesan como operaciones de pedido, tal y como se ha descrito anteriormente. El modelo establece si una solicitud de pedido no da como resultado que se superen los límites de caudal máximo y mínimo 40, 42 en ningún punto de la red.
El sistema requiere que los pedidos se procesen primero con cierta antelación al cambio de flujo deseado. La realización preferente utiliza una aplicación o programa informático para procesar los pedidos individuales en línea con el modelo 38, 44 que determina si la demanda puede ser satisfecha dado el conocimiento agregado de todos los pedidos en la red de fluidos. Los pedidos también pueden procesarse por lotes, en los que se preprocesa un grupo de pedidos y se da a cada uno de ellos una prioridad o ponderación predeterminada. Si se utiliza una bomba como parte de la red de fluidos, la bomba también puede proporcionar un control regulado de la red de fluidos para lograr los caudales, niveles y presiones requeridos.
Aunque la realización preferente utiliza un conducto cerrado (red de tuberías), la gestión de demanda es igualmente aplicable a las redes de canales (conductos abiertos). Las tuberías suelen operar dentro de un intervalo más amplio de presión de cabeza y por lo tanto no requieren tanto control de la red como una red de canales. El controlador de una red de tuberías es mucho más sencillo en el caso de una red de tuberías, siendo la principal forma de control el mantenimiento del caudal en el punto de suministro igual al de la demanda. La gestión de la demanda es especialmente aplicable a las redes de tuberías por gravedad utilizadas habitualmente para el suministro de agua de riego. Las redes de tuberías por gravedad suelen funcionar con una altura de presión limitada y, por lo tanto, su capacidad para satisfacer continuamente la demanda es limitada. Las bombas también pueden utilizarse en conductos abiertos.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de gestión de demanda para redes de fluidos, donde dicho procedimiento incluye las etapas de:
proporcionar una red de fluidos controlada por ordenador para el suministro de fluidos a al menos un cliente; mantener una base de datos en tiempo real (16), dentro de dicho fluido controlado por ordenador, red de parámetros predeterminados;
permitir que dicho al menos un cliente acceda a una interfaz de usuario (22) y ordene un caudal y un tiempo de suministro de dicho fluido desde la red de fluidos a través de la interfaz de usuario (22);
determinar, utilizando parámetros predeterminados de dicha base de datos en tiempo real (16), la disponibilidad de proporcionar dicho suministro de dicho fluido desde la red de fluidos a dicho al menos un cliente en función de la capacidad hidráulica de dicha red de fluidos; y
si dicha capacidad hidráulica está disponible, calcular los parámetros utilizando dicha base de datos en tiempo real (16) para suministrar dicho fluido a dicho al menos un cliente a través de dicha red de fluidos controlada por ordenador.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que además incluye las etapas de permitir que una pluralidad de clientes accedan a la interfaz de usuario (22) y determinar una prioridad y ponderación de cada pedido para garantizar la continuidad de dicha capacidad hidráulica.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, que además incluye la etapa de simular la presión hidrostática dentro de dicha red de fluidos controlada por ordenador para determinar dicha capacidad hidráulica.
4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha red de fluidos controlada por ordenador incluye una selección de uno o más reguladores de fluidos, válvulas y sensores acoplados a una interfaz para proporcionar mediciones del sistema a dicha base de datos en tiempo real (16).
5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los datos de una interfaz SCADA se utilizan para calibrar y afinar continuamente la red de fluidos controlada por ordenador utilizando un modelo de la red de tuberías en base a técnicas de identificación del sistema.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, que además incluye una interfaz de operador que interactúa con dicha interfaz SCADA para supervisar el funcionamiento de la red de fluidos controlada por ordenador.
7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además incluye la etapa de reprogramar dicho caudal y tiempo de suministro de dicho fluido desde la red de fluidos si dicha capacidad hidráulica no está disponible.
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