RU2264652C2 - Method for automatic water provision control - Google Patents
Method for automatic water provision control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264652C2 RU2264652C2 RU2003132855/09A RU2003132855A RU2264652C2 RU 2264652 C2 RU2264652 C2 RU 2264652C2 RU 2003132855/09 A RU2003132855/09 A RU 2003132855/09A RU 2003132855 A RU2003132855 A RU 2003132855A RU 2264652 C2 RU2264652 C2 RU 2264652C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water supply
- water
- subroutine
- pumps
- supply system
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а именно к области управления системой водоснабжения, и может быть использовано при диспетчерском контроле и управлении системами водоснабжения города или региона, характеризуемых наличием как крупных и малых предприятий промышленности и городского хозяйства, так и жилого сектора.The invention relates to the field of public utilities, namely to the field of water supply system management, and can be used in supervisory control and management of water supply systems of a city or region, characterized by the presence of both large and small enterprises of industry and municipal services, and the residential sector.
В последнее время широко применяют математические модели (программы) системы водоснабжения для решения различных задач по совершенствованию системы водоснабжения города или региона. В первую очередь с помощью модели отрабатывают задачи перспективного развития системы водоснабжения. Применение расчетов на модели позволяет выяснить распределение напоров на сети, построить пьезометры по различным участкам сети, выявить узкие места системы водоснабжения, обнаружить закрытые задвижки. С помощью модели отрабатывают задачи оптимального распределения нагрузки между насосными станциями.Recently, mathematical models (programs) of the water supply system are widely used to solve various problems of improving the water supply system of a city or region. First of all, with the help of the model, they fulfill the tasks of the prospective development of the water supply system. Application of calculations on the model makes it possible to find out the distribution of pressures on the network, to build piezometers for various sections of the network, to identify bottlenecks in the water supply system, and to detect closed valves. Using the model, the tasks of optimal load distribution between pumping stations are worked out.
Подобные математические модели системы водоснабжения имеют определенные недостатки, не позволяющие более широкое их применение. На подобных моделях отрабатывают задачи для отдельных конкретных режимов (минимальное, максимальное, среднее водопотребление), при этом они совершенно не приспособлены для работы в режиме реального времени. Далеко не всегда модель соответствует фактическим данным системы. Необходимо осуществление специальной процедуры для обеспечения верификации модели действующей системы водоснабжения.Such mathematical models of the water supply system have certain disadvantages that do not allow their wider application. Such models work out tasks for individual specific modes (minimum, maximum, average water consumption), while they are completely unsuitable for working in real time. Not always the model corresponds to the actual data of the system. A special procedure is necessary to ensure verification of the model of the existing water supply system.
Из уровня техники известна (US, патент 4387368) система дистанционного управления системой водоснабжения, основанная на идеализированной математической модели. Известная система содержит множество датчиков, размещенных во всех звеньях системы водоснабжения, причем информация, характеризующая состояние системы, от датчиков поступает на диспетчерский пункт в виде набора числовых данных. Недостатком известной системы является применимость ее только для малых систем, поскольку при наличии большого количества датчиков диспетчер физически не может проконтролировать состояние системы водоснабжения.In the prior art (US patent 4387368), a remote control system for a water supply system based on an idealized mathematical model is known. The known system contains many sensors located in all parts of the water supply system, and information characterizing the state of the system from the sensors arrives at the control room in the form of a set of numerical data. A disadvantage of the known system is its applicability only for small systems, since in the presence of a large number of sensors, the dispatcher is physically unable to monitor the state of the water supply system.
Развитием известной системы (US, патент 4090193) явилось введение информации от датчиков в программу, заложенную в персональный компьютер и визуализацию результатов на дисплее. Однако данная система по тем же причинам также применима только для малых объектов водоснабжения.The development of the well-known system (US patent 4090193) was the introduction of information from sensors into a program embedded in a personal computer and the visualization of the results on the display. However, for the same reasons, this system is also applicable only to small water supply facilities.
Наиболее близким аналогом настоящего технического решения можно признать способ управления водоснабжением (RU, патент 2087036), включающий размещение множества датчиков на объектах системы водоснабжения, соединенных с входами персонального компьютера диспетчерского пункта, на носителе информации которого записана программа управления водоснабжением, получение информации от указанных датчиков и выработку управляющего сигнала для исполнительных механизмов системы водоснабжения. Данная программа содержит алгоритм математической обработки поступившей информации с вынесением решения о включении/выключении отдельных элементов системы. При поступлении информации от датчиков программа вырабатывает управляющий сигнал, включающий или выключающий исполнительные механизмы системы водоснабжения. Однако указанная система не пригодна для сложных объектов водоснабжения, характеризуемых большим количеством факторов, поскольку не предусматривает учета реального водопотребления на объектах. Кроме того, в качестве исполнительных механизмов использованы только насосные агрегаты, что не обеспечивает возможность плавного регулирования системой водоснабжения.The closest analogue of this technical solution can be recognized as a method of water supply management (RU, patent 2087036), which includes placing a plurality of sensors on the objects of the water supply system connected to the inputs of the personal computer of the control room, on the storage medium of which the water supply control program is recorded, receiving information from these sensors and generating a control signal for actuators of the water supply system. This program contains an algorithm for mathematical processing of the received information with a decision on the on / off of individual elements of the system. Upon receipt of information from the sensors, the program generates a control signal that turns on or off the actuators of the water supply system. However, this system is not suitable for complex water supply facilities characterized by a large number of factors, since it does not provide for accounting for real water consumption at the facilities. In addition, only pumping units were used as actuators, which does not provide the possibility of smooth regulation by the water supply system.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного технического решения, состоит в разработке способа автоматического управления водоснабжением, применимого для любых систем водоснабжения с обеспечением возможности оптимального распределения нагрузки между насосными станциями и плавного регулирования основных параметров работы системы водоснабжения.The technical problem solved by the proposed technical solution is to develop a method of automatic water supply management applicable to any water supply systems with the possibility of optimal load distribution between pumping stations and smooth regulation of the main parameters of the water supply system.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, состоит в обеспечении устойчивого водоснабжения потребителей при минимизации затрат энергии на подачу и распределение воды за счет оптимального распределения нагрузки между насосными станциями в течение всего времени работы и минимизации избыточных напоров в сети, а также в облегчении условий труда персонала диспетчерских пунктов и машинистов насосных установок за счет реализации автоматического режима управления системой и обеспечении возможности диагностики повреждений сети, включая скрытые, диагностики самопроизвольно закрытых задвижек на сети, определения направлений потоков воды в сети, изменения качественных показателей воды по мере ее транспортировки по сети.The technical result obtained by the implementation of the proposed method is to ensure sustainable water supply to consumers while minimizing energy costs for the supply and distribution of water due to the optimal load distribution between pumping stations throughout the entire operating time and minimizing excess pressure in the network, as well as facilitating working conditions personnel of control rooms and pumping unit drivers by implementing an automatic system control mode and providing diagnostic capabilities and a network fault, including hidden, diagnosis spontaneously closed valves on the network, determining trends in network water flows, changes in water quality indicators as its transport over the network.
Для получения указанного технического результата предложено использовать способ автоматического управления системой водоснабжения города или региона, включающий размещение множества датчиков на объектах системы водоснабжения, соединенных с входами персонального компьютера диспетчерского пункта, на носителе информации которого записана программа управления системой водоснабжения, получение информации от указанных датчиков и выработку управляющего сигнала для исполнительных механизмов системы водоснабжения, причем указанное множество датчиков содержит, по меньшей мере, один датчик контроля напора в сети, по меньшей мере, один датчик контроля потребления воды жилыми массивами, по меньшей мере, один датчик контроля потребления воды промышленными предприятиями, по меньшей мере, два датчика контроля напора воды на выходах насосных станций, по меньшей мере, один датчик контроля напора воды в диктующей точке, при этом указанная программа управления системой водоснабжением выполнена с возможностью записи и учета информации, получаемой от указанных датчиков, и выработки сигнала управления исполнительными механизмами системы водоснабжения (насосами подачи воды, регулируемым приводом, запорнорегулирующей арматурой), причем указанная программа дополнительно содержит подпрограмму прогноза водопотребления, подпрограмму планирования работы насосов станций второго подъема, подпрограмму оптимизации подачи воды, подпрограмму верификации и подпрограмму коррекции управляющих воздействий, при этом подпрограмма прогноза водопотребления, подпрограмма планирования работы насосов станций второго подъема и подпрограмма оптимизации связаны между собой, последняя, в свою очередь, обратимо связана с подпрограммой верификации, а также с возможностью приема управляющего сигнала, вырабатываемого подпрограммой планирования работы насосов станций второго подъема, передачей управляющего сигнала на подпрограмму оптимизации, управляющий сигнал которой поступает в подпрограмму верификации, связанную с подпрограммой коррекции воздействия на исполнительные механизмы, при этом сигнал, вырабатываемый подпрограммой коррекции, представляет собой управляющий сигнал для включения/отключения насосов станций второго подъема и изменения степени открытия задвижек на выходе насосов станций второго подъема. При реализации способа могут дополнительно использовать датчики, характеризующие уровень воды в регулирующих резервуарах питьевой воды, датчики состояния работы насосов станций первого подъема, причем выходы дополнительных датчиков подключены к входам указанного персонального компьютера. В этом варианте реализации способа используемая программа может дополнительно содержать подпрограмму коррекции воздействия, выполненную с возможностью приема управляющего сигнала от подпрограмм оптимизации и верификации и выработки управляющего сигнала для изменения степени открытия запорной арматуры и включения/отключения насосов станции первого подъема, при этом на трубопроводах, подающих воду в регулирующие резервуары питьевой воды, могут дополнительно устанавливать средства регулирования степени открытия задвижек на трубопроводах.To obtain the indicated technical result, it is proposed to use a method of automatic control of a water supply system of a city or region, including placing a plurality of sensors on water supply system objects connected to the inputs of a personal computer in a control room, on the storage medium of which the water supply system control program is recorded, obtaining information from these sensors and generating control signal for actuators of the water supply system, moreover, the specified pl A number of sensors contain at least one sensor for monitoring the pressure in the network, at least one sensor for monitoring the consumption of water by residential areas, at least one sensor for controlling the consumption of water by industrial enterprises, at least two sensors for monitoring the pressure of water at the outputs pumping stations, at least one sensor for monitoring the pressure of water at the dictating point, while the specified program for managing the water supply system is configured to record and record information received from these sensors, and control signal for actuating mechanisms of the water supply system (water supply pumps, variable-speed drive, shut-off valves), moreover, this program additionally contains a subroutine for forecasting water consumption, a subroutine for planning the operation of pumps of second lift stations, a subroutine for optimizing water supply, a subroutine for verification and a subroutine for correcting control actions, when this subprogram of the forecast of water consumption, subprogram of the planning of the operation of the pumps of the second lift stations and the optimization subroutine are interconnected, the latter, in turn, is reversibly connected with the verification subroutine, as well as with the possibility of receiving a control signal generated by the scheduling sub-program of the pumps of the second lift stations, by transmitting a control signal to the optimization subroutine, the control signal of which is fed into the verification subroutine associated with the subroutine correction of the impact on the actuators, while the signal generated by the correction subroutine is directs a signal to activate / deactivate the pump stations of the second lifting and changing the degree of opening of valves at the outlet stations of the second lift pumps. When implementing the method, sensors that characterize the water level in the regulating tanks of drinking water, sensors of the state of operation of the pumps of the first lift stations can be additionally used, and the outputs of additional sensors are connected to the inputs of the specified personal computer. In this embodiment of the method, the program used may further comprise an exposure correction subroutine configured to receive a control signal from optimization and verification routines and generate a control signal to change the degree of opening of the stop valves and turn on / off the pumps of the first lift station, while on pipelines supplying water in the regulating reservoirs of drinking water, can additionally install means for regulating the degree of opening of valves on the pipe Gadfly.
При разработке предложенного способа на основании статистических материалов создано программное обеспечение (в дальнейшем, программа) водоснабжения нового класса. Основное отличие указанной программы от известных состоит в том, что используемая математическая модель выполнена с возможностью учета данных мониторинга основных параметров водопроводной сети, насосных станций и крупных, а также мелких потребителей. Это позволяет осуществить полное соответствие модели действующей системе водоснабжения, применить ее для решения задач оперативного управления, что позволяет резко повысить эффективность использования модели.When developing the proposed method on the basis of statistical materials created software (hereinafter, the program) water supply of a new class. The main difference between this program and the known ones is that the mathematical model used is capable of taking into account monitoring data of the main parameters of the water supply network, pumping stations and large as well as small consumers. This allows for full compliance of the model with the current water supply system, apply it to solve operational management problems, which can dramatically increase the efficiency of the model.
Принципиальная схема, применяемая для реализации предложенного способа в базовом варианте, приведена на чертеже, при этом использованы следующие обозначения: персональный компьютер 1 с программой управления водоснабжением, подпрограмма 2 прогноза, подпрограмма 3 планирования работы насосов станций второго подъема, подпрограмма 4 оптимизации, подпрограмма 5 верификации, подпрограмма 6 коррекции, датчики 7 на выходе насосов станций второго подъема, датчики 8 состояния насосов и задвижек, датчики 9 напоров в контрольных точках, датчик 10 напора в диктующей точке, датчики 11 расхода воды населением, датчики 12 расхода воды крупными потребителями, исполнительные механизмы 13, водопроводная сеть 14, потребители 15.The schematic diagram used to implement the proposed method in the basic version is shown in the drawing, with the following notation: a personal computer 1 with a water supply management program, a forecast subprogram 2, a second-stage pump operation planning program 3, an optimization subprogram 4, a verification subprogram 5 , correction subprogram 6, sensors 7 at the outlet of the pumps of the second lift stations, sensors 8 of the state of the pumps and valves, sensors 9 of the pressure at the control points, sensor 10 and in dictating point, water flow sensors 11 population flow sensors 12 large consumers, actuators 13, pipe network 14, the consumers 15.
В предложенную программу постоянно поступают данные с различных объектов:The proposed program constantly receives data from various objects:
- с насосов станций второго подъема о подаче в сеть и напорах на выходе насосных станций первого и второго подъема, что характеризует состояние исполнительных механизмов;- from the pumps of the second lift stations about the supply to the network and the pressures at the outlet of the pumping stations of the first and second lift, which characterizes the state of the actuators;
- с водопроводной сети о напорах в контрольных и диктующих точках;- from a water supply network about pressure in control and dictating points;
- с жилых массивов о потреблении воды населением;- from residential areas about water consumption by the population;
- с крупных предприятий о расходах воды.- from large enterprises on water consumption.
Кроме того, в репрограммируемую часть программы заложена информация, полученная в течение статистически достоверного промежутка времени, о напорах в контрольных и диктующих точках сети, о подаче воды в сеть, о подаче воды в регулирующие резервуары от источников водоснабжения, о потреблении воды различными потребителями, а также информация о состоянии насосов и запорно-регулирующей арматуры насосных станций первого и второго подъемов и напорах на выходе насосов станций второго подъема. В ходе реализации способа указанную информацию постоянно обновляют. При этом происходит изменение состояния носителя информации используемого персонального компьютера.In addition, the reprogrammable part of the program contains information obtained over a statistically significant period of time about pressures at control and dictating points of the network, about water supply to the network, about water supply to control tanks from water sources, about water consumption by various consumers, and also information about the condition of the pumps and shut-off and control valves of the pumping stations of the first and second rises and the pressure at the outlet of the pumps of the second rise stations. During the implementation of the method, this information is constantly updated. In this case, the state of the information carrier of the used personal computer changes.
Программа содержит подпрограмму верификации, посредством которой осуществляют коррекцию гидравлических характеристик математической модели для обеспечения соответствия модели действующей системе водоснабжения. Функция подпрограммы верификации состоит в приведении в соответствие расчетных значений напоров в контрольных точках сети и фактических значений напоров в контрольных точках сети. Для реализации указанной функции подпрограммы верификации в нее поступают сигналы от множества датчиков, характеризующих величины напоров и водопотребления. На основе поступивших сигналов, а также заложенного алгоритма их обработки, подпрограмма вырабатывает корректирующие значения гидравлических коэффициентов, поступающих в персональный компьютер, содержащий программу управления водоснабжением. Для решения различных задач по управлению системой водоснабжения программа управления водоснабжением содержит в своем составе подпрограмму прогноза водопотребления и подпрограмму планирования работы насосов станций второго подъема. Функция подпрограммы прогноза водопотребления состоит в проведении на базе имеющейся предшествующей информации о потреблении воды различными категориями потребителей обработки данных, поступающих от датчиков, известными методами математической статистики временных рядов и расчета прогноза водопотребления на ближайшие сутки по каждой категории потребителей. Суммируя полученные прогнозы, подпрограмма составляет прогноз водопотребления по системе водоснабжения в целом. С учетом выбранного пользователем процента обеспеченности подпрограмма рассчитывает доверительные интервалы прогноза, позволяющие учесть возможные отклонения фактических расходов от прогноза водопотребления. Прогнозы перерассчитывают через каждые три часа, что позволяет ввести коррективы в случае существенных отклонений прогноза по какой-либо из категорий потребителей. Рассчитанные прогнозы водопотребления по системе водоснабжения в целом вместе с доверительными интервалами поступают в подпрограмму планирования работы насосов станций второго подъема. Подпрограмма планирования на основе заложенного в ней алгоритма составляет план работы насосов станций второго подъема. Планирование работы конкретных насосов осуществляют с учетом их мощности, кпд, а так же плана регламентных работ. В обязательном порядке планируют работу в течение всех 24 часов в сутки, по крайней мере, одного агрегата с регулируемым приводом. Планирование работы насосов станций второго подъема осуществляют с ориентированием на базовый прогноз с учетом, что расходы, предусмотренные доверительными интервалами, должны быть обеспечены за счет изменения производительности насосного агрегата с регулируемым приводом. Одновременно предусмотрена ситуация недостаточности регулирования привода в связи с увеличением или уменьшением расходов от базового уровня до доверительных интервалов. С учетом этого предусмотрена для любого промежутка времени возможность подключения резервного насоса или отключения одного из запланированных к отключению работающего насоса. Функция подпрограммы оптимизации нагрузки между насосными станциями состоит в оптимальном распределении нагрузки между насосными станциями с целью обеспечения наименьших затрат энергии на перекачку воды, что позволяет уменьшить расходы электроэнергии в процессе подачи воды потребителям. В качестве исходного сигнала, поступающего на подпрограмму оптимизации, используют информацию от подпрограммы планирования работы станций второго подъема. Основой для отработки оптимизационных решений является математическая модель системы водоснабжения. На данной модели с учетом принципа минимизации энергозатрат отрабатывают оптимальную комбинацию работающих станций второго подъема и подключаемых на них насосных агрегатов. Реализация принципа минимизации энергозатрат происходит за счет уменьшения транзитных потоков в сети и соответствующего снижения потерь напоров. С учетом произведенных расчетов подпрограммой оптимизации вводят коррективы в ранее рассчитанный план работы насосов станций второго подъема. Успешная работа подпрограммы оптимизации во многом зависит от калибровки математической модели системы водоснабжения и соответствия реальных данных системы расчетным. С этой целью предложенным способом предусмотрена подпрограмма верификации. Данные рассчитанных на математической модели подпрограммой оптимизации значений напоров воды в контрольных точках сети и откорректированный план работы станций второго подъема передают в подпрограмму верификации. Подпрограмма верификации сравнивает расчетные данные напоров в контрольных точках сети с фактическими напорами от датчиков напоров. В случае их различия подпрограмма верификации по предусмотренному алгоритму рассчитывает корректирующие значения гидравлических коэффициентов водопроводной сети для обеспечения соответствия математической модели реальной системе водоснабжения. Скорректированную математическую модель передают в программу автоматического управления водоснабжением и в подпрограмму оптимизации, где происходит новая итерация плана работы насосов станций второго подъема. После проверки скорректированной математической модели путем сравнения расчетных и фактических напоров в случае сходимости этих данных план работы станций второго подъема поступает в подпрограмму корректирующих воздействий на исполнительные механизмы. Подпрограмма корректирующих воздействий получает информацию с блока оптимизации о графиках работы станций второго подъема, а также информацию о напорах в контрольных точках водопроводной сети, о состоянии насосов станций второго подъема и о степени открытия запорно-регулирующей арматуры на выходе насосов станций второго подъема с центрального компьютера системы управления водоснабжением.The program contains a verification subroutine, by means of which the hydraulic characteristics of the mathematical model are corrected to ensure that the model matches the current water supply system. The function of the verification subroutine is to bring the calculated pressure values at the control points of the network into line with the actual pressure values at the control points of the network. To implement the specified function of the verification subroutine, it receives signals from a variety of sensors characterizing the pressure and water consumption. Based on the received signals, as well as the inherent algorithm for their processing, the subprogram produces corrective values of the hydraulic coefficients received in a personal computer containing a water supply control program. To solve various problems of managing the water supply system, the water supply management program includes a subprogram for forecasting water consumption and a subprogram for planning the operation of pumps of second-lift stations. The function of the water consumption forecast subroutine consists in processing, based on the available previous information on water consumption, various categories of consumers of data received from sensors, using known methods of mathematical statistics of time series and calculating the forecast of water consumption for the next day for each category of consumers. Summing up the forecasts, the subprogram makes a forecast of water consumption for the water supply system as a whole. Taking into account the percentage of security selected by the user, the subprogram calculates forecast confidence intervals, allowing to take into account possible deviations of actual costs from the forecast of water consumption. Forecasts are recalculated every three hours, which allows you to introduce adjustments in case of significant deviations of the forecast for any of the categories of consumers. The calculated forecasts of water consumption for the water supply system as a whole, together with confidence intervals, enter the subroutine for planning the operation of pumps of the second lift stations. Based on the algorithm laid down in it, the planning subprogram draws up a work plan for the pumps of the second lift stations. The planning of the operation of specific pumps is carried out taking into account their capacity, efficiency, as well as the scheduled maintenance plan. They plan to work for all 24 hours a day of at least one unit with an adjustable drive. The planning of the work of the pumps of the second lift stations is carried out with orientation to the basic forecast, taking into account that the costs provided for at confidence intervals should be ensured by changing the performance of the pump unit with an adjustable drive. At the same time, there is a situation of insufficient regulation of the drive due to an increase or decrease in costs from the base level to confidence intervals. With this in mind, it is possible for any period of time to connect a standby pump or turn off one of the planned ones to turn off a running pump. The function of the load optimization subroutine between pumping stations is to optimally distribute the load between the pumping stations in order to ensure the lowest energy consumption for pumping water, which reduces energy consumption in the process of supplying water to consumers. As the initial signal arriving at the optimization subroutine, information is used from the subroutine for scheduling the work of the second lift stations. The basis for developing optimization solutions is a mathematical model of a water supply system. On this model, taking into account the principle of minimizing energy consumption, they work out the optimal combination of operating second lift stations and pump units connected to them. The principle of minimizing energy costs is implemented by reducing transit flows in the network and a corresponding reduction in pressure losses. Based on the calculations, the optimization subroutine introduces adjustments to the previously calculated work plan of the pumps of the second lift stations. The success of the optimization routine largely depends on the calibration of the mathematical model of the water supply system and the compliance of the real system data with the calculated ones. For this purpose, the proposed method provides a verification routine. The data calculated on the mathematical model by the optimization subroutine of the water pressure values at the control points of the network and the adjusted work plan of the second lift stations are transferred to the verification subroutine. The verification routine compares the calculated head data at the control points of the network with the actual head from the head sensors. If they differ, the verification subroutine, according to the provided algorithm, calculates the correcting values of the hydraulic coefficients of the water supply network to ensure that the mathematical model matches the real water supply system. The adjusted mathematical model is transferred to the automatic water supply control program and to the optimization subroutine, where a new iteration of the work plan of the pumps of the second lift station takes place. After checking the adjusted mathematical model by comparing the calculated and actual pressures in the case of convergence of these data, the work plan of the second lift stations enters the subprogram of corrective actions on the actuators. The corrective actions subprogram receives information from the optimization unit on the schedules of the second lift stations, as well as information about the pressures at the control points of the water supply network, the status of the pumps of the second lift stations and the degree of opening of shut-off and control valves at the output of the pumps of the second lift stations from the central computer of the system water supply management.
Предложенная система позволяет, кроме всего прочего, решить две кардинальных проблемы водоснабжения: управление напорами и управление запасами.The proposed system allows, among other things, to solve two cardinal problems of water supply: pressure management and inventory management.
Управление запасами воды в резервуарах тесно связано с задачей по управлению насосами станции второго подъема. Подпрограмма планирования работы насосов станций второго подъема решает эту задачу на основе прогноза водопотребления. На основании указанных управляющих сигналов, поступающих от подпрограмм прогноза и оптимизации, а также с использованием заложенного в подпрограмму планирования алгоритма обработки указанных управляющих сигналов, указанная подпрограмма планирования работы вырабатывает управляющие сигналы для насосов станций второго подъема, которые проходят процедуру уточнения в подпрограммах оптимизации и верификации. Результаты плана работы насосов станций второго подъема являются основой для планирования работы насосов станции первого подъема соответствующей подпрограммой. В эту подпрограмму поступают в качестве управляющих сигналов данные о подаче воды насосов станцией первого подъема и данные о состоянии насосных агрегатов, а также данные об уровнях и запасах воды в резервуарах питьевой воды и данные о состоянии телеуправляемых задвижек перед входом в резервуары. На основании поступивших сигналов с учетом заложенного в подпрограмму алгоритма обработки поступившей информации подпрограмма планирования работы насосов станций второго подъема вырабатывает управляющий сигнал для пересчета плана работы насосов станций второго и первого подъемов, который поступает в качестве управляющего сигнала в подпрограмму оптимизации нагрузки. После обработки с использованием заложенного алгоритма в подпрограмме верификации выработанный на основе указанной обработки управляющий сигнал поступает в подпрограмму корректирующих воздействий, которая, в свою очередь, на основании заложенного в ней алгоритма обсчета поступившего сигнала, вырабатывает управляющие сигналы на включение/выключение насосных агрегатов или изменение степени открытия телеуправляемых задвижек.The management of water reserves in tanks is closely related to the task of managing the pumps of the second lift station. The sub-program for planning the operation of the pumps of the second lift stations solves this problem based on the forecast of water consumption. Based on the specified control signals coming from the forecast and optimization subprograms, as well as using the processing algorithm for the specified control signals embedded in the planning subprogram, the specified work planning subprogram generates control signals for the pumps of the second lift stations, which go through the refinement procedure in the optimization and verification subprograms. The results of the work plan of the pumps of the second lift stations are the basis for planning the work of the pumps of the first lift stations by the corresponding subprogram. This subroutine receives as control signals data on the water supply to the pumps by the first lift station and data on the status of pumping units, as well as data on the levels and reserves of water in the drinking water tanks and data on the status of the remote-controlled valves before entering the tanks. Based on the received signals, taking into account the algorithm for processing the received information embedded in the subroutine, the operation planning subroutine for the pumps of the second lift station generates a control signal for recalculating the work plan of the pumps of the second and first lift stations, which is supplied as a control signal to the load optimization subroutine. After processing using the embedded algorithm in the verification subroutine, the control signal generated on the basis of the specified processing is fed to the corrective actions subroutine, which, in turn, based on the algorithm for calculating the received signal, generates control signals for switching on / off the pump units or changing the degree opening remote-controlled valves.
Большую помощь в качественном решении этой задачи может оказать применение регулируемого привода насосов станций второго подъема. В первую очередь, важно выбрать базовую насосную станцию, оказывающую сильное влияние на водопроводную сеть, и найти для этой станции диктующую точку.Of great help in the qualitative solution of this problem can be the use of an adjustable pump drive of second-lift stations. First of all, it is important to choose a base pumping station that has a strong influence on the water supply network and find a dictating point for this station.
Понятие «базовая станция» означает крупную насосную станцию второго подъема, находящуюся в работе в течение 24 часов в сутки и оказывающую воздействие на распределение напоров в большей части водопроводной сети относительно воздействия других станций. Понятие «диктующая точка» означает ограниченный район городской или региональной сети, наиболее удаленный от источников подачи воды или расположенный на возвышенном районе местности и в первую очередь ощущающий недостаток напора в сети. Подключив регулируемый привод, установленный на самом мощном насосном агрегате этой насосной станции, к диктующей точке сети и используя сигнал, выработанный датчиком напора, установленным в диктующей точке, как управляющий сигнал для изменения числа оборотов регулируемого привода, получают систему автоматического регулирования напоров, работающую в режиме локальной автоматики. Однако ее возможности ограничены глубиной регулирования привода, и время от времени необходимо регулируемый привод этой системы переводить в рабочую зону путем включения/выключения насосного агрегата на любой из станций второго подъема и/или изменением положения задвижки в магистрали, отводящей воду от станций второго подъема.The term "base station" means a large pumping station of the second lift, which is in operation for 24 hours a day and has an impact on the distribution of pressures in most of the water supply network relative to the effects of other stations. The term “dictating point” means a limited area of a city or regional network, the most distant from water supply sources or located on an elevated area, and primarily experiencing a lack of pressure in the network. By connecting the adjustable drive installed on the most powerful pumping unit of this pump station to the dictating point of the network and using the signal generated by the pressure sensor installed at the dictating point as a control signal to change the speed of the adjustable drive, an automatic pressure control system operating in the mode local automation. However, its capabilities are limited by the depth of control of the actuator, and from time to time it is necessary to transfer the adjustable actuator of this system to the working area by turning the pump unit on / off at any of the second lift stations and / or by changing the position of the valve in the main that takes water from the second lift stations.
Изобретение в г. Зеленограде реализовано следующим образом.The invention in the city of Zelenograd is implemented as follows.
Датчики напора воды установлены на водопроводной сети микрорайонов города, причем большая часть из них размещена в районах 9-этажной застройки, обеспечиваемой водой непосредственно от водопроводной сети без подкачивающих насосов, по одному датчику напора установлено на выходах каждой из 11 насосных станций второго подъема, датчики водопотребления установлены в двух крупных жилых массивах города, а также на вводах четырех крупнейших потребителях воды (районных тепловых станциях). В качестве базовых насосных станций выбраны водопроводный регулирующий узел, оказывающий сильное влияние на старую часть города, и водопроводный регулирующий узел, оказывающий сильное влияние на новую часть города. Регулируемый привод первого водопроводного регулирующего узла подключен к датчику напора («диктующей точке»), установленного в районе 9-этажных домов старой части города, а регулируемый привод второго водопроводного регулирующего узла присоединен к датчику напора, установленного в одном из центральных тепловых пунктов новой части города. Предварительно в течение двух лет была накоплена статистика водопотребления населения и предприятий промышленности и городского хозяйства. На базе указанной статистики была создана математическая модель системы водоснабжения города программа автоматического управления водоснабжением города с подпрограммами прогноза водопотребления, планирования работы насосов второго подъема, оптимизации, верификации и коррекции воздействия на исполнительные механизмы, которая выполнена с возможностью учета информации, получаемой от указанных датчиков. Указанная программа записана на носитель информации персонального компьютера диспетчерского пункта и содержит все указанные подпрограммы. При отклонении на одном из указанных датчиков показаний от заданного уровня напора в диктующей точке сигнал от датчика напора в диктующей точки, обработанный вышеуказанным образом, поступает на управление регулируемым приводом базовой насосной станции и увеличивает или уменьшает подачу воды в магистраль. При необходимости подпрограмма коррекции воздействия вырабатывает управляющий сигнал, который включает или выключает насосы на остальных станциях второго подъема, а также регулирует степень открытия задвижек. Одновременно с вышеуказанными действиями программа автоматического управления с использованием подпрограммы планирования работы насосов первого подъема и подпрограммы коррекции воздействия решает задачу управления запасами воды в резервуарах.Water pressure sensors are installed on the water supply network of the city’s microdistricts, most of which are located in 9-story building areas, provided with water directly from the water supply network without booster pumps, one pressure sensor is installed at the outputs of each of the 11 second-rise pumping stations, water consumption sensors installed in two large residential areas of the city, as well as at the inlets of the four largest consumers of water (district thermal stations). As the base pumping stations, a water regulating unit that has a strong influence on the old part of the city and a water regulating unit that has a strong influence on the new part of the city are selected. The adjustable drive of the first plumbing regulating unit is connected to a pressure sensor (“dictating point”) installed in the area of 9-storey buildings in the old part of the city, and the adjustable drive of the second plumbing regulating unit is connected to a pressure sensor installed in one of the central heating centers of the new part of the city . Preliminary, within two years, statistics on water consumption of the population and industrial enterprises and municipal services were accumulated. Based on these statistics, a mathematical model of the city’s water supply system was created, a program for automatic city water supply management with subroutines for forecasting water consumption, scheduling second-stage pumps, optimization, verification and correction of the impact on actuators, which is designed to take into account information received from these sensors. The specified program is recorded on the storage medium of the personal computer of the control room and contains all of the specified routines. If the readings at one of the indicated sensors deviate from the set pressure level at the dictating point, the signal from the pressure sensor at the dictating point, processed in the above manner, is controlled by the adjustable drive of the base pump station and increases or decreases the water supply to the main. If necessary, the impact correction subroutine generates a control signal that turns the pumps on or off at the other stations of the second lift, and also controls the degree of valve opening. Simultaneously with the above actions, the automatic control program using the first-stage pump operation planning subprogram and the exposure correction subprogram solves the problem of managing the water reserves in the tanks.
Использование системы позволяет обеспечить устойчивое водоснабжение потребителей при уменьшении затрат энергии на подачу и распределении воды за счет оптимального распределения нагрузки между насосными станциями в течение всего времени работы. Одновременно происходит уменьшение потерь воды в масштабе г. Зеленограда на 19,2% при уменьшении затрат электроэнергии на 7,8%. При этом происходит облегчение условий труда персонала диспетчерской службы и машинистов насосных установок за счет реализации автоматического режима управления системой водоснабжения. Персонал диспетчерского пункта участвует в работе системы только в случае форс-мажорных обстоятельств.Using the system allows to ensure a steady supply of water to consumers while reducing energy costs for the supply and distribution of water due to the optimal load distribution between pumping stations throughout the entire operating time. At the same time, there is a decrease in water losses on the scale of Zelenograd by 19.2% with a decrease in electricity costs by 7.8%. In this case, the working conditions of the dispatching service personnel and pumping unit drivers are alleviated due to the implementation of an automatic control mode for the water supply system. The control room personnel participate in the system only in case of force majeure.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003132855/09A RU2264652C2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Method for automatic water provision control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003132855/09A RU2264652C2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Method for automatic water provision control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003132855A RU2003132855A (en) | 2005-05-10 |
| RU2264652C2 true RU2264652C2 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35746327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003132855/09A RU2264652C2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Method for automatic water provision control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2264652C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597749C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-09-20 | Рустам Рифович Галиуллин | Method for automatic monitoring and control of water supply to residential areas |
-
2003
- 2003-11-12 RU RU2003132855/09A patent/RU2264652C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597749C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-09-20 | Рустам Рифович Галиуллин | Method for automatic monitoring and control of water supply to residential areas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003132855A (en) | 2005-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Manjarres et al. | An energy-efficient predictive control for HVAC systems applied to tertiary buildings based on regression techniques | |
| JP4600235B2 (en) | Cogeneration facility control system and cogeneration facility control method | |
| CN107726546B (en) | The central air-conditioning intelligence system and its control method of unmanned operation | |
| CN101858095B (en) | Processing method and device for providing auxiliary dispatching data of water supply network | |
| CN111340316B (en) | Intelligent water supply management method and system | |
| CN115936449B (en) | Emergency processing method based on intelligent gas call center and Internet of things system | |
| KR20160043845A (en) | System and method for managing water in water pipe network | |
| KR100741691B1 (en) | Water Management System and method for Optimal Operation and Control in Wide-area Waterworks using ubiquitous technology | |
| KR20200084454A (en) | A Device and Method for Predictively Operating An ESS Charging Based On Artificial Intelligence | |
| CN114777193B (en) | Method and system for switching household regulation and control modes of secondary network of heating system | |
| KR20190019346A (en) | A system for managing the manufacturing water | |
| JP4037065B2 (en) | Water treatment management center and network system | |
| CN116109104A (en) | Intelligent gas repair management method, internet of things system, device and medium | |
| Berhane et al. | Optimization of water distribution system using WaterGEMS: the case of Wukro Town, Ethiopia | |
| RU2264652C2 (en) | Method for automatic water provision control | |
| US11781772B2 (en) | Air conditioning system, server system, network, method for controlling air conditioning system and method for controlling network with self-tuning for optimal configuration of the air conditioning system | |
| JP3974294B2 (en) | Water and sewage monitoring and control system | |
| AbdelMeguid et al. | Pressure and leakage management in water distribution systems via flow modulation PRVs | |
| US20230119984A1 (en) | System and Method for Development of an AI Computational Intelligence Platform for Energy Resilience in Buildings | |
| Giannetti et al. | Agent-based control of a municipal water system | |
| RU27710U1 (en) | AUTOMATIC WATER SUPPLY SYSTEM | |
| CN113266555B (en) | Cloud edge end cooperative intelligent water supply control scheduling method | |
| CN114529103A (en) | Source network collaborative predictive scheduling method based on steam load prediction | |
| Rao et al. | Optimising water supply and distribution operations | |
| Maturana et al. | Agent-based water\waste water control system architecture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051113 |