TW201635227A - 水網路之監控方法（二） - Google Patents

Abstract

一種水網路之監控方法，包含下列步驟：將水網路配置圖及管網監測系統以圖形的方式呈現於地理資訊系統的地圖。依據各個區域的需求水量及管網元件的屬性資料建立第一水力模型數據；在不同的季節的不同時段取得水網路上特定位置的監控數據，並與第一水力模型數據比對，藉以修正第一水力模型數據而得到複數個第二水力模型數據。而後依據目前的季節及時段擷取對應的一該第二水力模型數據，以與監測數據比對，當比對結果異常時發出警示訊號。藉此，監控人員可以直覺地了解水網路的配置及監測數據，以及使水網路監控的比對結果更為準確。

Description

水網路之監控方法(二)

本發明係與水網路監測有關；特別是指一種以圖形化呈現之水網路的監控方法。

隨著國家的經濟成長，城市化發展不斷地加快，自來水普及率迅速提高。由於自來水水網路之分佈錯綜複雜，且目前水網路之佈局和規劃有欠科學依據，使得水網路的管理困難，出現事故時影響範圍大、處理時間長，而影響自來水之用戶之權益。

隨著科技的進步，市面上已有遠端的管網監測系統，目前的管網監測系統會顯示其多個監測站所監測的監測數據，供水網路的管理人員進行監控。當發生異常時，管理人員只能得知異常的監測站之名稱，必須再與地圖比對後，才能得知異常之監測站與水網路之間的相對位置關係，以進行後續的處理，如水源的調度。如此，處理時間並無法有效減少。

此外，目前水網路之監測數據的比對基礎，在任何時刻皆採用單一的水力模型數據進行比對，然，水網路實際用水需求係隨著不同的時段而有所變動，僅以單一的水力模型數據進行比對將使得比對的結果不準確，而有誤判斷之虞，造成後續處理的困擾。

有鑑於此，本發明之目的用於提供一種水網路之監控方法，可以圖形化的方式呈現水網路配置圖及監測站之位置於地圖上，且可依據不同時段使用不同的水力模型數據作為比對基礎。

緣以達成上述目的，本發明所提供水網路之監控方法，包含下列步驟：A、將一水網路配置圖之檔案轉換為一特定的資料格式檔並匯入至一地理資訊系統，以使該水網路配置圖合併於該地理資訊系統的一地圖上，其中，該水網路配置圖包括複數個構成水網路的管網元件之配置及該些管網元件的地理座標，其中該些管網元件之中包括有複數個水管；B、將一管網監測系統的複數個監測站之地理座標輸入至該地理資訊系統，其中各該監測站係用以監測水網路之特定位置的一監測數據，該監測數據包括一實際壓力與一實際水流量；C、依據該些管網元件的地理座標及該些監測站之地理座標，將該水網路配置圖及該些監測站以圖形的方式呈現於該地圖上；D、依據該水網路配置圖之各個區域的需求水量，以及各該水管的管徑及材質建立至少一第一水力模型數據，該第一水力模型數據包括每一該水管的一第一理想壓力與一第一理想水流量；E、分別在複數個不同的時段執行下列步驟E1與E2，以得到對應該些時段的複數個第二水力模型數據，各該第二水力模型數據包括每一該水管的一第二理想壓力與一第二理想水流量，其中：E1、取得至少一部分的監測站的監測數據；E2、判斷於步驟E1中所取得的監測數據之實 際壓力與實際水流量是否分別落於根據對應之水管的該第一理想壓力而作預定擴充之一第一壓力範圍與根據對應之水管的該第一理想水流量而作預定擴充之一第一水流量範圍內：若是，則將該第一水力模型數據儲存成一該第二水力模型數據；若否，則進行以下步驟E2-1與E2-2，其中：E2-1、修正該第一水力模型數據相關於影響對應之水管的該第一理想壓力及該第一理想水流量之參數；E2-2、判斷於前述步驟E1中所取得的監測數據之實際壓力與實際水流量是否分別落於根據修正後對應之水管的該第一理想壓力而作預定擴充之該第一壓力範圍與根據修正後對應之水管的該第一理想水流量而作預定擴充之該第一水流量範圍，若是，則將修正後的該第一水力模型數據儲存成一該第二水力模型數據，若否，則回到步驟E2-1；F、依據目前的時間點擷取對應時段的一該第二水力模型數據，並與至少一部分的監測站的監測數據進行比對；當判斷比對結果異常時，發出一警示訊號。

本發明之效果在於將水網路配置圖、管測監測系統之監測站之位置及監測數據與地圖結合上，並以圖形呈現於地圖上，可讓水網路的監控人員可以直覺地了解水網路的配置狀況，及了解即時的監測數據，方便後續的調度。藉由對應不同時段的該些第二水力模型數據，可以讓水網路之監控的比對結果更為準確。

〔本發明〕

10‧‧‧主機

20‧‧‧地理資訊系統

30‧‧‧管網監測系統

32‧‧‧監測站

32a‧‧‧監測站

32b‧‧‧監測站

40‧‧‧水力模型資料庫

50‧‧‧螢幕

52‧‧‧監控界面

60‧‧‧行動網路

62‧‧‧行動裝置

M‧‧‧地圖

N‧‧‧水網路配置圖

S201、S202‧‧‧步驟

圖1係本發明第一較佳實施例所應用的水網路監控平台之架構圖。

圖2係第一實施例水網路之監控方法的流程圖。

圖3係第一實施例建立水力模型資料庫的流程圖。

圖4係第一實施例監控界面，揭示局部顯示水網路配置圖。

圖5係第一實施例監控界面，揭示水網路配置圖以立體呈現。

圖6係第一實施例監控界面，揭示異常的監測站以不同的顏色顯示。

圖7係第二實施例建立水力模型資料庫的流程圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如后，請參圖1所示，為本發明第一較佳實施例水網路之監控方法所應用的水網路監控平台，水網路在本實施例中為自來水供應網路。該水網路監控平台包含有一主機10、以及與該主機10連接的一地理資訊系統20、一管網監測系統30、一水力模型資料庫40。

該主機10係用以處理該地理資訊系統20、該管網監測系統30及該水力模型資料庫40的資料，並且透過一螢幕50顯示一監控界面52，以供使用者操控。此外，該主機另透過一行動網路60與一行動裝置62連接，以與該行動裝置62通訊。

該地理資訊系統20包括有一地圖，本實施例中，該地圖為三維地圖。該地圖係供以立體圖形的方式呈現一特定區域的街道及建築物配置。

該管網監測系統30係連接複數個監測站32，該些監測站32係由自來水公司所設置，且分別設置於水網路中的特定位置，用以監測該水網路中特定位置的一監測數據，該監測數據包括水網路之水管的一實際壓力、一實際水流量及一實際水流向。

該水力模型資料庫40係儲存有不同的水力模型，以供該主機10擷取以與監測站32的監測數據進行比對運算。

藉由上述之架構，即可進行圖2及圖3所示水網路之監控方法。

將一水網路配置圖之檔案轉換為該地理資訊系統20可接受的一特定的資料格式檔，並將該資料格式檔匯入至該地理資訊系統20，以使該水網路配置圖合併於該地圖上。該水網路配置圖包括有水網路分佈區域的複數個管網元件以及該些管網元件的相對配置位置及屬性資料，其中，該些管網元件係構成水網路且包含複數水管、連接管、水閥門、水開關、水泵、消防栓、水表等元件；屬性資料包括管徑、長度、材質、埋設日、埋設的地理座標(例如經緯度)、以及埋設深度。在實施上，該水網路配置圖可為水網路之峻工圖或管路設施圖，經電腦輔助設計軟體轉換為該資料格式檔，例如shapefile檔案。

再將該管網監測系統30的該些監測站32之地理座標輸入至該地理資訊系統20。該地理資訊系統20將該水網路配置圖及該些監測站位置整合於該地圖；該主機10自該地理資訊系統20擷取具有該水網路配置圖及該些監測站32位置的該地圖，並透過該螢幕50顯示於該監控界面52，使該水網路配置圖及該些監測站32以圖形的方式呈現於該地圖上。本實施例中，該主機10係依據該些管網元件各自的埋設深度，將些管網元件以立體圖形的方式呈現於地 圖上，藉此，形成立體的模擬水網路。而該地圖、該水網路配置圖與該些監測站係以不同的圖層顯示，因此，人員可如圖4所示由監控介面52上選擇隱藏地圖M的局部區域，使對應於地圖M上被隱藏的局部區域的該水網路配置圖N局部地被呈現，藉以模擬施工時開挖的情形；或者如圖5所示選擇隱該地圖，以顯示立體的該水網路配置圖N。

於後請配合圖3，說明建立水力模型資料庫40的步驟。該主機10依據該水網路配置圖之各個區域的需求水量，以及各該水管的管徑、材質與埋設期建立一第一水力模型數據，該第一水力模型數據包括每一該水管的一第一理想壓力、一第一理想水流量與一第一理想水流向，第一理想壓力及第一理想水流量係指在水網路最末端的用戶有水可用且各個水管不至於發生爆管的壓力及水流量。前述之需求水量係由各個區域歷史用水量統計而得並輸入至該主機中；各該水管的管徑、材質及埋設期係由該主機10向該地理資訊系統20擷取水網路配置圖中的屬性資料而得，其中埋設期系由埋設日起算至當下的期間。本實施例中，建立第一水力模型數據之方式係使用赫茲-威廉公式(Hazen-Williams Formula)計算，赫茲-威廉公式為本發明技術領域中常用的水力模型計算公式，於此容不贅述。

接著，分別在不同季節中的不同時段執行以下步驟1及步驟2，以得到對應不同季節及不同時段的複數第二水力模型數據，各該第二水力模型數據包括每一水管的一第二理想壓力、一第二理想水流量與一第二理想水流向。其中：步驟1、該主機10自該管網監測系統30取得至少一部分的監測站32的監測數據；步驟2、判斷步驟1之監測數據是否與第一水力模型數據相符，其中，係由該主機10判斷步驟1中所取 得的監測數據是否落於根據對應之水管的第一理想壓力而作預定擴充之一第一壓力範圍與根據對應之水管的第一理想水流量之而作預定擴充之一第一水流量範圍內，本實施例的該第一壓力範圍為該第一理想壓力的0.9倍至1.1倍，該第一水流量範圍為該第一理想水流量的0.9倍至1.1倍：若是，該主機10將該第一水力模型數據儲存於該水力模型資料庫40中，形成一該第二水力模型數據；若否，則進行以下步驟2-1與2-2，其中：

步驟2-1、該主機10修正該第一水力模型數據相關於影響對應之水管的該第一理想壓力及該第一理想水流量之參數。本實施例中，修正第一水力模型數據的方法係調整所對應之水管的摩擦係數之參數，再次加入赫茲-威廉公式中計算，以得到修正後的第一水力模型數據。摩擦係數與水管內雜質累積的程度有關，雜質累積愈多摩擦係數愈大，藉由增加或減少摩擦係數來修正第一水力模型數據，即可對應到水管內雜質實際累積的程度，而使修正後的第一水力模型數據更為準確。當然，亦可直接給予管徑一修正值，以對應因雜質累積而縮小的水管內之空間。實務上，修正第一水力模型數據時，亦可再加入目前季節及時段之預估的需求水量進行計算。

步驟2-2、判斷步驟1之監測數據是否與修正後的第一水力模型數據相符。該主機10判斷於前述步驟1中所取得的監測數據之實際壓力與實際水流量是否分別落於根據修正後對應之水管的該第一理想壓力而作預定擴充之該第一壓力範圍與根據修正後對應之水管的該第一理想水流量而作預定擴充之該第一 水流量範圍，若是，則該主機10將修正後的該第一水力模型數據儲存於該水力模型資料庫40中，形成一該第二水力模型數據，若否，則回到步驟2-1執行。

藉由重覆前述步驟1與步驟2數次，即可得到該水力模型資料庫40。而後，該主機10依據目前的季節及時間點自該水力模型資料庫40擷取對應季節及時段的一該第二水力模型數據，並將所擷取的第二水力模型數據透過該螢幕50顯示於該監控界面52中的地圖上之水網路配置圖中對應的位置，並且該主機10擷取該管網監測系統30之該些監測站測得的實際水流向，並顯示於該地圖上的水網路配置圖。

藉此，監控水網路的人員即可由該螢幕50的監控界面52中觀看目前的水網路中各個水管於目前時段的理想壓力、理想水流量及實際水流向。人員由該監控界面52中點選地圖上的一該監測站32後，該監控界面52中則顯示被點選的該監測站32的監測數據，包括即時的實際壓力、實際水流量、實際水流向。

而後，該主機10自該管網監測系統持續擷取至少一部分的監測站32的監測數據並與所擷取的第二水力模型數據進行比對，當判斷比對結果異常時，該主機10發出一警示訊號，該警示訊號包含異常之監測站的一位置資訊及實際水流向，該位置資訊可為監測站名稱、地理座標等可表明位置之資訊。

本實施例中，該主機10係於監測數據之實際壓力或實際水流量超出對應之水管的第二理想壓力作預定擴充之一第二壓力範圍或跟根對應之水管的第二理想水流量作預定擴充之一第二水流量範圍時，判斷比對結果為異常，本實施例的該第二壓力範圍為該第二理想壓力的0.9倍至1.1倍，該第二水流量範圍為該第二理想水流量的0.9倍 至1.1倍。

該主機10將發出的警示訊號傳送到該螢幕50以文字的方式顯示於該監控界面52，說明發生異常的監測站32之位置，並且依據該警示訊號中異常之監測站的位置資訊將異常的監測站以圖形的方式顯示於該地圖上相對應的位置，如圖6所示之範例，將發生異常的監測站32a之顏色以不同於其它正常的監測站32b之顏色顯示。

此外，該主機10亦將該警示訊號透過該行動網路60傳送至維修人員所持有的該行動裝置62，並於將發生異常的監測站32之位置資訊傳送至該行動裝置62，以通知維修人員進行後續處理。此外，該主機10亦於監測數據的實際水流向與所擷取的第二水力模型數據中對應的水管之第二理想水流向不同時，判斷比對結果為異常，且發出的該警示訊號包含異常之監測站的位置資訊及該實際水流向，藉此，維修人員可以依據實際水流向調整位於上游的水閥或關閉位於上游的水開關，以利於後續的檢修。

以下再提供本發明第二較佳實施例水網路之監控方法，具有大致相同於第一實施例之方法，不同的是，於圖7所示建立水力模型資料庫的步驟中，在步驟S201中該主機10係依據該水網路配置圖之各個區域於不同季節的不同時段之需求水量來建立複數個第一水力模型數據。而於步驟S202中，係判斷監測數據是否與對應目前季節及時段的一該第一水力模型數據相符，其中，係由該主機10判斷所取得的監測數據是否落於對應季節及時段的該第一水力模型數據中對應之水管的第一壓力範圍與第一水流量範圍內。

前述各實施例係依據不同季節及不同時段建立水力模型資料庫，實務上，亦可只用不同時段建立建立水力模型資料庫。

據上所述，透過本發明水網路之監控方法，可將水網路配置圖、管測監測系統之監測站之位置及監測數據與地圖結合上，並以圖形呈現於地圖上，讓水網路的監控人員可以直覺地了解水網路的配置狀況，以及了解即時的監測數據，方便後續的調度。此外，藉由水力模型資料庫中對應不同季節及不同時段的該些第二水力模型數據，可以讓水網路之監控的比對更為準確。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (14)

1. 一種水網路之監控方法，包含下列步驟：A、將一水網路配置圖之檔案轉換為一特定的資料格式檔並匯入至一地理資訊系統，以使該水網路配置圖合併於該地理資訊系統的一地圖上，其中，該水網路配置圖包括複數個構成水網路的管網元件之配置及該些管網元件的地理座標，其中該些管網元件之中包括有複數個水管；B、將一管網監測系統的複數個監測站之地理座標輸入至該地理資訊系統，其中各該監測站係用以監測水網路之特定位置的一監測數據，該監測數據包括一實際壓力與一實際水流量；C、依據該些管網元件的地理座標及該些監測站之地理座標，將該水網路配置圖及該些監測站以圖形的方式呈現於該地圖上；D、依據該水網路配置圖之各個區域的需求水量，以及各該水管的管徑及材質建立至少一第一水力模型數據，該第一水力模型數據包括每一該水管的一第一理想壓力與一第一理想水流量；E、分別在複數個不同的時段執行下列步驟E1與E2，以得到對應該些時段的複數個第二水力模型數據，各該第二水力模型數據包括每一該水管的一第二理想壓力與一第二理想水流量，其中： E1、取得至少一部分的監測站的監測數據；E2、判斷於步驟E1中所取得的監測數據之實際壓力與實際水流量是否分別落於根據對應之水管的該第一理想壓力而作預定擴充之一第一壓力範圍與根據對應之水管的該第一理想水流量而作預定擴充之一第一水流量範圍內：若是，則將該第一水力模型數據儲存成一該第二水力模型數據；若否，則進行以下步驟E2-1與E2-2，其中：E2-1、修正該第一水力模型數據相關於影響對應之水管的該第一理想壓力及該第一理想水流量之參數；E2-2、判斷於前述步驟E1中所取得的監測數據之實際壓力與實際水流量是否分別落於根據修正後對應之水管的該第一理想壓力而作預定擴充之該第一壓力範圍與根據修正後對應之水管的該第一理想水流量而作預定擴充之該第一水流量範圍，若是，則將修正後的該第一水力模型數據儲存成一該第二水力模型數據，若否，則回到步驟E2-1；F、依據目前的時間點擷取對應時段的一該第二水力模型數據，並與至少一部分的監測站的監測數據進行比對；當判斷比對結果異常時，發出一警示訊號。
2. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中該地圖為三維地圖；步驟A中，該水網路配置圖包含有該些管網元件的埋設深度；步驟C中係將該些管網元件依其埋設深度以立體圖形的方式呈現於該地圖上。
3. 如請求項2所述水網路之監控方法，其中包含有隱藏該地圖的局部區域，使對應於該地圖上被隱藏的局部區域的該水網路配置圖局部地被呈現。
4. 如請求項2所述水網路之監控方法，包含有隱藏該地圖，以顯示該水網路配置圖。
5. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟E中係分別於複數個不同季節的不同的時段執行步驟E1與E2，以得到對應不同季節及不同時段的第二水力模型數據；步驟F中係依據目前的季節及目前的時間點擷取對應季節及時段的一該第二水力模型數據以進行比對。
6. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟D中該至少一第一水力模型數據的數量為複數個，且該些第一水力模型數據係依據不同時段的需求水量所建立；步驟E2中係判斷步驟E1所取得的監測數據之實際壓力與實際水流量是否分別落於對應時段的對應之水管的該該第一壓力範圍與該第一水流量範圍內。
7. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟E2-1中該參數包括所對應之水管的摩擦係數。
8. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟B中，各該監測數據更包括一實際水流向；步驟F之前包含於該地圖上之水網路配置圖呈現該些監測站測得的實際水流向。
9. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟F之前包含將所擷取的第二水力模型數據呈現於該地圖上水網路配置圖中對應的位置。
10. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟F中，係於監測數據之實際壓力或實際水流量超出根據對應之水管的該第二理想壓力作預定擴充之一第二壓力範圍或根據對應之水管的該第二理想水流量作預定擴充之一第二水流量範圍時，判斷比對結果為異常。
11. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟B中，該監測數據更包括一實際水流向；步驟D中，該第一水力模型數據更包括各該水管的第一理想水流向；步驟E中，該第二水力模型數據更包括各該水管的第二理想水流向；步驟F中，係於該監測數據的實際水流量與所擷取該第二水力模型數據中對應的水管之該第二理想水流向不同時判斷比對結果為異常，且發出的該警示訊號包含異常之監測站的一位置資訊及該實際水流向。
12. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟F中該警示訊號包含異常之監測站的一位置資訊；步驟F之後包 含有，依據該位置資訊將異常的監測站以圖形的方式顯示於該地圖上相對應的位置。
13. 如請求項1所述水網路之監控方法，其中步驟F之後包含有，將該警示訊號傳送至一行動裝置上。
14. 如請求項1所述水網路之監控方法，包含有點選該地圖上的一該監測站後，顯示被點選的該監測站的監測數據。