專利名稱：用于C-Town型給水管網(wǎng)的分區(qū)域順序校核方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于C-Town型給水管網(wǎng)的分區(qū)域順序校核方法，屬于市政工程技術領域。
背景技術：
近年來，所有關于給水管網(wǎng)模型校核方法的研究都致力于能夠開發(fā)出一套可以通用于任何類型管網(wǎng)的方法體系，然后在應用于不同類型的系統(tǒng)時，再根據(jù)系統(tǒng)的特性進行適當?shù)恼{整，如算法預設參數(shù)的調整等。但是，由于給水管網(wǎng)構造本身的復雜性，在分析系統(tǒng)特性時往往需要大量的工作，而這些工作的復雜程度和耗時通常要遠遠超過模型校核過程其本身。因此，通用方法的優(yōu)勢其實并沒有得到發(fā)揮，不能夠增加實際校核工作的效率。 據(jù)此，可以從另一角度出發(fā)，對管網(wǎng)的各種構造進行細致研究，總結出不同類型管網(wǎng)構造的特點，并依據(jù)這些特點為其量身訂造最適宜的模型校核方法，然后將其記錄下來。如上所述，由于算法本身的效率更大程度上取決于前期系統(tǒng)分析結果的準確與否，所以這種方式實際上真正提高了校核的效率。因為再遇到類似的管網(wǎng)構造時，就能夠直接從已記錄的方法中選擇相匹配的模型校核方法，再做少量的分析調整便可使用。C-Town型給水管網(wǎng)實際上是依據(jù)一個實際工程案例中的給水管網(wǎng)來定義的。該給水管網(wǎng)服務于一個化名為C-Town的地區(qū)，目前已被作為行業(yè)內一個典型案例供專業(yè)人士進行分析研究。該管網(wǎng)處于一種特定的分區(qū)域管理模式下，系統(tǒng)構造的特點是每個分區(qū)的入口處都設置有加壓泵站，同時分區(qū)內部設置有水塔，泵站的運行狀態(tài)依據(jù)水塔水位的變化進行控制；各分區(qū)相互連接，且分區(qū)具有層級結構，這里的層級結構是按照分區(qū)間的上下游關系劃分，即水流必須首先通過一個分區(qū)才可到達另一個分區(qū)時，這兩個分區(qū)就處于不同的層級結果，上游分區(qū)為下游分區(qū)供水的基礎。C-Town型系統(tǒng)的這些構造特點，確保了只要對控制組件設置合理的控制規(guī)則，就能使該系統(tǒng)中每個分區(qū)都具有穩(wěn)定的周期行為，如水池水位變化成周期規(guī)律，泵站運行呈周期規(guī)律；且本質上不會受到其它同級分區(qū)狀態(tài)變化的影響，例如，一個分區(qū)發(fā)生了故障，不會導致其它同級分區(qū)的周期行為被打破而造成供水不利。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提出了一種專門用于C-Town型給水管網(wǎng)的分區(qū)域順序校核方法。本發(fā)明基于C-Town型系統(tǒng)的這一特性，采用首先確定該系統(tǒng)各分區(qū)間的層級關系；之后選取包含重要控制組件狀態(tài)變化的場景；再用這些場景結合相應的實測數(shù)據(jù)對各個分區(qū)按其層級結構依次進行管道粗糙度校核，層級越低的越先校核，同層級的可用并行計算同時進行；最后，按照同樣的排序原則，完成記錄時段內各分區(qū)用水量的校核。由于本方法完全是建立在對管網(wǎng)構造和行為的充分分析與理解的基礎上，因此最大程度的簡化了校核方法的復雜度，其大幅度提高了效率。隨著分區(qū)管理模式的不斷推廣，本方法的應用會更加得到推廣。
本發(fā)明的技術方案如下一種用于C-Town型給水管網(wǎng)模型的分區(qū)域順序校核方法，其特征在于所述方法具體步驟如下(I)收集各分區(qū)的消防流量測試記錄，一段時期內各分區(qū)的加壓泵站流量記錄、水塔水位變化記錄以及所有控制組件的控制規(guī)則、泵站特性曲線；(2)確定所研究的C-Town型系統(tǒng)中各分區(qū)間的層級關系；(3)選取具有重要控制組件狀態(tài)變化的場景，其中，這些重要控制組件指的是其狀態(tài)變化會對各分區(qū)校核結果產(chǎn)生重要影響的管網(wǎng)設備；選取的所有場景應包含不同控制組件所能出現(xiàn)的所有狀態(tài)組合；以實例說明，假設一管網(wǎng)的重要控制組件為節(jié)流控制閥A和節(jié)流控制閥B，則選取的場景應包括A開啟，B開啟；A關閉，B開啟；A開啟，B關閉；A關閉， B關閉；(4)用步驟(3)中選取的動態(tài)場景結合這些場景所對應的真實管網(wǎng)狀態(tài)的實測數(shù)據(jù)，與消防流量測試場景一起對各個分區(qū)按其層級結構依次進行管道粗糙度校核，即將管網(wǎng)按分區(qū)邊界分解，各個分區(qū)分別校核；層級越低的越先校核，同層級的可用并行計算同時進行；對任一分區(qū)，實測數(shù)據(jù)應至少包含至該區(qū)域的加壓泵站的流量，區(qū)域內水塔的水位變化記錄，以及消防流量測試；(5)依據(jù)各分區(qū)的水塔水位變化記錄和加壓泵站流量記錄，估算該區(qū)域在該時期內每個時間間隔的用水量平均值，其中，對于水泵狀態(tài)發(fā)生開閉變化的時段，該用水量平均值無法估算，這些時段必須標識出來，稱之為“用水量待定時段”;(6)對各分區(qū)用水量分別校核，對于用水量平均值已經(jīng)由步驟(5)確定的時段，用水量無需進行校核，而直接采用該平均值；而對于“用水量待定時段”，則需對用水量進行校核，同時確定水泵狀態(tài)變化發(fā)生的時間；由于C-Town型系統(tǒng)中，每個分區(qū)的總用水量，即所有該分區(qū)內節(jié)點流量的總和，對該分區(qū)的狀態(tài)起決定作用，因此假設一個分區(qū)內所有節(jié)點的流量變化都遵從一個模式，分配一個統(tǒng)一的流量系數(shù)，并通過校核此流量系數(shù)的值完成用水量校核；(7)如需進一步校核各分區(qū)內各個節(jié)點的流量，則進行此步驟，即將一個分區(qū)的總用水量按照該區(qū)域內人口分布、用地類型、用水類別和規(guī)模進一步分配至各個節(jié)點，但是， 需再次用消防流量測試場景和步驟(3)所選定的動態(tài)場景對節(jié)點流量更新后的管網(wǎng)模型進行檢驗，以確定模型精度是否受到不利影響；如果模型精度降低至不能達到要求，則需重復步驟(4)-步驟(7)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(I)對于C-Town型系統(tǒng)，在所需數(shù)據(jù)完備的前提下，此方法可直接使用，省去了大量的前期系統(tǒng)分析；(2)同層級分區(qū)系統(tǒng)的校核可同時進行，極大的提高了效率；(3)由于分區(qū)系統(tǒng)的規(guī)模和復雜度都要低于整個管網(wǎng)，因此這種將每個分區(qū)系統(tǒng)單獨校核的方式在整體上進一步提高了計算效率；(4)用水量的校核只針對“用水量待定時段”，從而大幅度縮減了所需校核的時段總數(shù)，提高了校核算法的效率；此外，由于各分區(qū)用水量分別校核，因此，每個“用水量待定時段”的用水量校核也是按分區(qū)層級依次進行，極大降低了算法的時間復雜度。


圖I是本發(fā)明用于C-Town型給水管網(wǎng)的分區(qū)域順序校核方法的流程圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的一種用于C-Town型給水管網(wǎng)模型的分區(qū)域順序校核方法， 具體步驟如下(I)收集各分區(qū)的消防流量測試記錄；一段時期內(如一周、一個月)各分區(qū)的加壓泵站流量記錄、水塔水位變化記錄；以及所有控制組件的控制規(guī)則、泵站特性曲線；(2)確定所研究的C-Town型系統(tǒng)中各分區(qū)間的層級關系，如一級分區(qū)、二級分區(qū)等；一級分區(qū)為最高等級，二級分區(qū)為一級分區(qū)進一步劃分后的子分區(qū)，以此類推；(3)選取具有重要控制組件狀態(tài)變化的場景，選取的所有場景應包含不同控制組件所能出現(xiàn)的所有狀態(tài)組合；以實例說明，假設一管網(wǎng)的重要控制組件為節(jié)流控制閥A和節(jié)流控制閥B，則選取的場景應包括A開啟，B開啟；A關閉，B開啟；A開啟，B關閉；A關閉， B關閉。這些重要控制組件指的是其狀態(tài)變化會對各分區(qū)校核結果產(chǎn)生重要影響的管網(wǎng)設備，如控制閥，加壓泵等；(4)用步驟(3)中選取的動態(tài)場景結合這些場景所對應的真實管網(wǎng)狀態(tài)的實測數(shù)據(jù)，與消防流量測試場景一起對各個分區(qū)按其層級結構依次進行管道粗糙度校核。即將管網(wǎng)按分區(qū)邊界分解，各個分區(qū)分別校核；層級越低的越先校核，同層級的可用并行計算同時進行。對任一分區(qū)，實測數(shù)據(jù)應至少包含至該區(qū)域的加壓泵站的流量，區(qū)域內水塔的水位變化記錄，以及消防流量測試(包含水塔流量，泵站流量，測點靜壓力，殘余壓力)；(5)依據(jù)各分區(qū)的水塔水位變化記錄和加壓泵站流量記錄，估算該區(qū)域在該時期內每個時間間隔的用水量平均值；其中，對于水泵狀態(tài)發(fā)生開閉變化的時段，該用水量平均值無法估算，這些時段必須標識出來，可稱之為“用水量待定時段”;(6)對各分區(qū)用水量分別校核，對于用水量平均值已經(jīng)由步驟(5)確定的時段，用水量無需進行校核，而直接采用該平均值；而對于“用水量待定時段”，則需對用水量進行校核，同時確定水泵狀態(tài)變化發(fā)生的時間。由于C-Town型系統(tǒng)中，每個分區(qū)的總用水量，即所有該分區(qū)內節(jié)點流量的總和，對該分區(qū)的狀態(tài)起決定作用，因此可假設一個分區(qū)內所有節(jié)點的流量變化都遵從一個模式，可分配一個統(tǒng)一的流量系數(shù)，并通過校核此流量系數(shù)的值完成用水量校核。(7)如需進一步校核各分區(qū)內各個節(jié)點的流量，則可進行此步驟，即將一個分區(qū)的總用水量按照該區(qū)域內人口分布、用地類型、用水類別和規(guī)模等進一步分配至各個節(jié)點。但是，需再次用消防流量測試場景和步驟(3)所選定的動態(tài)場景對節(jié)點流量更新后的管網(wǎng)模型進行檢驗，以確定模型精度是否受到不利影響；如果模型精度降低至不能達到要求，則需重復步驟(4)-步驟(7)。
權利要求
1.用于C-Town型給水管網(wǎng)模型的分區(qū)域順序校核方法，其特征在于所述方法具體步驟如下(1)收集各分區(qū)的消防流量測試記錄，一段時期內各分區(qū)的加壓泵站流量記錄、水塔水位變化記錄以及所有控制組件的控制規(guī)則、泵站特性曲線；(2)確定所研究的C-Town型系統(tǒng)中各分區(qū)間的層級關系；(3)選取具有重要控制組件狀態(tài)變化的場景，其中，這些重要控制組件指的是其狀態(tài)變化會對各分區(qū)校核結果產(chǎn)生重要影響的管網(wǎng)設備；選取的所有場景應包含不同控制組件所能出現(xiàn)的所有狀態(tài)組合；(4)用步驟(3)中選取的動態(tài)場景結合這些場景所對應的真實管網(wǎng)狀態(tài)的實測數(shù)據(jù)， 與消防流量測試場景一起對各個分區(qū)按其層級結構依次進行管道粗糙度校核，即將管網(wǎng)按分區(qū)邊界分解，各個分區(qū)分別校核；層級越低的越先校核，同層級的可用并行計算同時進行；對任一分區(qū)，實測數(shù)據(jù)應至少包含至該區(qū)域的加壓泵站的流量，區(qū)域內水塔的水位變化記錄，以及消防流量測試；(5)依據(jù)各分區(qū)的水塔水位變化記錄和加壓泵站流量記錄，估算該區(qū)域在該時期內每個時間間隔的用水量平均值，其中，對于水泵狀態(tài)發(fā)生開閉變化的時段，該用水量平均值無法估算，這些時段必須標識出來，稱之為“用水量待定時段”；(6)對各分區(qū)用水量分別校核，對于用水量平均值已經(jīng)由步驟(5)確定的時段，用水量無需進行校核，而直接采用該平均值；而對于“用水量待定時段”，則需對用水量進行校核， 同時確定水泵狀態(tài)變化發(fā)生的時間；由于C-Town型系統(tǒng)中，每個分區(qū)的總用水量，即所有該分區(qū)內節(jié)點流量的總和，對該分區(qū)的狀態(tài)起決定作用，因此假設一個分區(qū)內所有節(jié)點的流量變化都遵從一個模式，分配一個統(tǒng)一的流量系數(shù)，并通過校核此流量系數(shù)的值完成用水量校核；(7)如需進一步校核各分區(qū)內各個節(jié)點的流量，則進行此步驟，即將一個分區(qū)的總用水量按照該區(qū)域內人口分布、用地類型、用水類別和規(guī)模進一步分配至各個節(jié)點，但是，需再次用消防流量測試場景和步驟(3)所選定的動態(tài)場景對節(jié)點流量更新后的管網(wǎng)模型進行檢驗，以確定模型精度是否受到不利影響；如果模型精度降低至不能達到要求，則需重復步驟(4)-步驟(7)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種專門用于C-Town型給水管網(wǎng)的分區(qū)域順序校核方法，屬于市政工程技術領域。本方法基于C-Town型管網(wǎng)系統(tǒng)的特性即處于一種特定的分區(qū)域管理模式下，每個分區(qū)在合理控制規(guī)則的控制下都具有穩(wěn)定的周期行為，本質上不會受到其它分區(qū)狀態(tài)變化的影響，采用首先確定該系統(tǒng)各分區(qū)間的層級關系；之后選取包含重要控制組件狀態(tài)變化的場景；再用這些場景結合相應的實測數(shù)據(jù)對各個分區(qū)按其層級結構依次進行管道粗糙度校核，層級越低的越先校核，同層級的可用并行計算同時進行；最后，按照同樣的排序原則，完成記錄時段內各分區(qū)用水量的校核的方法流程。本方法最大程度的簡化了校核方法的復雜度，大幅度提高了效率。
文檔編號G06Q10/00GK102609770SQ20111002343
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月20日
發(fā)明者付亞平, 刁克功, 劉姍姍, 劉子龍, 葉婉露, 周玉文, 常勝昆, 曾玉蛟, 楊小艷, 王昊, 王正吉, 翁窈瑤 申請人:北京工業(yè)大學