流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理的方法。所述方法包括以下步驟：提供計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)，用于將流體供應(yīng)到至少一個客戶（14），在所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保持具有預(yù)定參數(shù)的實時數(shù)據(jù)庫（16），通過用戶接口（22）請求從所述流體網(wǎng)絡(luò)向客戶（20）供應(yīng)所述流體的流速和時間，使用來自所述實時數(shù)據(jù)庫（16）的預(yù)定參數(shù)，基于所述流體網(wǎng)絡(luò)的液力容量確定提供流體從所述流體網(wǎng)絡(luò)向所述客戶（14）的供應(yīng)的可得性（24），并且，如果所述液力容量可得，則使用所述實時數(shù)據(jù)庫（16）計算參數(shù)（38），以通過所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)將所述流體供應(yīng)到所述客戶（14）。
【專利說明】流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理的需求管理系統(tǒng)和方法，并具體非排他地涉及用于開放管道(通道網(wǎng)絡(luò))和封閉管道(管線)的需求管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我們的美國專利N0.7，152,001 (將其全部內(nèi)容合并到這里)中，公開了一種基于計算機的系統(tǒng)，用于預(yù)測流體流動網(wǎng)絡(luò)中的液位(fluid level)。該系統(tǒng)已經(jīng)非常成功，因為其可以使用過去和現(xiàn)在的參數(shù)測量值來預(yù)測和控制液位和流量(flow)。該系統(tǒng)從調(diào)節(jié)器或閥的時控液位和開口位置收集數(shù)據(jù)以提供一模型，通過該模型可以實時確定液位和流量。
[0003]供水者(例如灌溉當局(irrigation authority))需要在客戶確定的時間向他們的客戶提供準確水供應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理系統(tǒng)，以在時間制度(regime)下提供測量的流體流量。
[0005]本發(fā)明在一個方面中提供了一種用于流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理的方法，所述方法包括以下步驟:提供計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)，用于將流體供應(yīng)到至少一個客戶，在所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保持具有預(yù)定參數(shù)的實時數(shù)據(jù)庫，通過用戶接口請求從所述流體網(wǎng)絡(luò)向所述至少一個客戶供應(yīng)所述流體的流速(flow rate)和時間，使用來自所述實時數(shù)據(jù)庫的預(yù)定參數(shù)，基于所述流體網(wǎng)絡(luò)的液力容量(hydraulic capacity)確定提供所述流體從所述流體網(wǎng)絡(luò)向所述至少一個客戶的供應(yīng)的可得性，并且，如果所述液力容量可得，則使用所述實時數(shù)據(jù)庫計算參數(shù)，以通過所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)將所述流體供應(yīng)到所述至少一個客戶。
[0006]優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟:允許多個客戶訪問所述用戶接口，并且所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)確定每個請求的優(yōu)先級和權(quán)重以確保所述液力容量的持續(xù)性。
[0007]本發(fā)明還可以提供以下步驟:模擬所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的液體靜壓(hydrostatic pressure),以確定所述液力容量。
[0008]在再一實施例中，所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)可以包括從耦接到用于向所述實時數(shù)據(jù)庫提供系統(tǒng)測量值的接口的流體調(diào)節(jié)器、閥和傳感器中的一個或多個進行選擇。
[0009]優(yōu)選地，來自SCADA接口的數(shù)據(jù)被用于基于系統(tǒng)識別技術(shù)使用管網(wǎng)的模型校正和連續(xù)微調(diào)所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]從下面結(jié)合附圖進行的詳細描述中，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)和功能特征將變得更明顯，其中:[0011]圖1是本發(fā)明的實施例的需求管理系統(tǒng)的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]圖1示出了用于封閉管道(即管線)的需求管理系統(tǒng)的流程圖。雖然優(yōu)選實施例引用封閉管道系統(tǒng)，但本發(fā)明不限于該環(huán)境，因為其可以容易地適配于對開放管道(即通道網(wǎng)絡(luò)，特別是灌溉)使用。該系統(tǒng)可以容易地合并到美國專利N0.7，152，001 (其已被合并到這里)中公開的流體調(diào)節(jié)器系統(tǒng)中。對于封閉管道系統(tǒng)，流體調(diào)節(jié)器將被閥取代，并且液位測量將被壓力測量代替。
[0013]需求管理系統(tǒng)10具有SCADA (數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)或網(wǎng)絡(luò)軟件接口 12，其控制需求管理系統(tǒng)10。術(shù)語“SCADA”通常指監(jiān)視和控制散布在大區(qū)域上的系統(tǒng)的集中式系統(tǒng)。用于管網(wǎng)的已知模型將用于對這些網(wǎng)絡(luò)的需求管理中。來自SCADA接口 12的數(shù)據(jù)將用于基于系統(tǒng)識別技術(shù)而校準和連續(xù)微調(diào)管網(wǎng)的模型。流量測量和壓頭測量(未示出)位于管網(wǎng)上的點(未示出)上，并由SCADA接口 12詢問。SCADA接口 12將解析所提供的數(shù)據(jù)，以將操作的模型校準到期望的精度。對用戶14的供應(yīng)點是對管網(wǎng)使用的控制的主要形式。SCADA接口 12與主數(shù)據(jù)庫16交互，該主數(shù)據(jù)庫16具有模型和與其關(guān)聯(lián)的控制軟件。來自系統(tǒng)的實時測量值全部被傳送到主數(shù)據(jù)庫16。操作員18可以與接口 12交互以允許操作員檢閱遠程監(jiān)視、控制系統(tǒng)10、檢查和響應(yīng)警報標準、檢閱實時和歷史數(shù)據(jù)以及其它預(yù)定要求。
[0014]客戶20與接口 22通信，接口 22允許客戶訂約在所選時間的所選流速。接口 22可以是計算機、鍵盤或因特網(wǎng)，基于它們允許向系統(tǒng)10輸入客戶的期望選擇。期望選擇可被認為是水分配的訂單。系統(tǒng)軟件在步驟24確認所選流速和所選時間是否能夠被網(wǎng)絡(luò)的液力容量所滿足。
[0015]如果系統(tǒng)可以滿足所選流速和所選時間，則在步驟26接受該訂單。訂單將被添加到主數(shù)據(jù)庫16，如路徑28所指示的。主數(shù)據(jù)庫16將在步驟30調(diào)度所選流速和所選時間，以向需要的閥(未示出)提供合適的控制信號，以便在步驟32在所選時間提供所選流速。
[0016]如果系統(tǒng)不能在所選時間滿足所選流速，則在步驟34，將向客戶20提供替代的陣列(例如不同的時間和/或不同的流速)。需求管理確保在所需要的流速超過流體網(wǎng)絡(luò)的液力容量時流體網(wǎng)絡(luò)的液力性能不惡化。供水當局特定的商業(yè)規(guī)則可被用于確定賦予訂單的優(yōu)先級以及不能被滿足的任何訂單的重新調(diào)度。客戶20接著可以在步驟36接受所選時間和/或流速的重新調(diào)度，或取消訂單。
[0017]步驟24具有來自步驟38的其它輸入，步驟38計算系統(tǒng)的可用壓力能力并將期望的流速提供到步驟24。步驟38將在40具有關(guān)于管線可以承受的最大壓力的其它輸入、以及在42具有關(guān)于可用于滿意服務(wù)的最小壓力的其它輸入。軟件包括步驟44，其提供基于來自主數(shù)據(jù)庫16的需求參數(shù)模擬沿著管線的液體靜壓的模型。在步驟44的模型實時提供信息，并且將被來自從步驟32供應(yīng)到所需要的閥(未示出)以在所選時間供應(yīng)所選流速的流速的輸出46所影響。主數(shù)據(jù)庫16將輸入48提供到在步驟44的模型，其包含當前和未來的需求信息。在步驟38、44的流體網(wǎng)絡(luò)模型確保對流體網(wǎng)絡(luò)的任何未來的流體流量需求在流體網(wǎng)絡(luò)的液力容量內(nèi)，以供應(yīng)需要的流態(tài)(flow regime)ο該過程要求任何計劃的未來的流量需求改變在被接受作為對流體網(wǎng)絡(luò)的未來的需求改變之前使用流體網(wǎng)絡(luò)的模型38、44被處理。未來的流量需求改變因此被模型38、44處理，以確定流體網(wǎng)絡(luò)的控制器是否能夠供應(yīng)所需要的流量。在此制度下，流量需求的改變被處理作為之前描述的訂單交易。如果訂單請求不導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)上的任何點超出最大和最小流量邊界40、42，則模型建立。
[0018]系統(tǒng)需要訂單在期望的流量改變之前一段時間被首先處理。優(yōu)選實施例使用計算機應(yīng)用或程序以在線處理各個訂單，其中利用模型38、44在給定流體網(wǎng)絡(luò)上的所有訂單的總信息(aggregate knowledge)的情況下確定需求是否可以被滿足。也可以批處理模式處理訂單，在批處理模式中，預(yù)處理一組訂單，其中每個訂單可以被賦予預(yù)定優(yōu)先級或權(quán)重。如果泵被用作流體網(wǎng)絡(luò)的一部分，則該泵也可以提供對流體網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)控制，以實現(xiàn)所需要的流量、液位和壓力。
[0019]雖然優(yōu)選實施例使用封閉管道(管線網(wǎng)絡(luò))，但需求管理可等同地應(yīng)用于通道網(wǎng)絡(luò)(開放管道)。管子通常在較寬范圍的頭壓內(nèi)操作，因此不需要與通道網(wǎng)絡(luò)一樣多的網(wǎng)絡(luò)控制。對于具有保持供應(yīng)點處的流量等于訂單的流量的控制的原理形式的管網(wǎng)，管網(wǎng)的控制器簡單得多。需求管理特別可應(yīng)用于通常用于供應(yīng)灌溉水的重力管網(wǎng)。重力管網(wǎng)通常在受限的壓頭內(nèi)操作，因此它們連續(xù)滿足需求的能力受到限制。在開放管道中也可以使用泵。
[0020]本發(fā)明將被理解為包含許多進一步的修改，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易想到的，并且所述修改將被認為是在本發(fā)明的廣泛范圍和界限內(nèi)。本文僅通過示例闡述了本發(fā)明的一般本質(zhì)以及某些具體實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于流體網(wǎng)絡(luò)的需求管理的方法，所述方法包括以下步驟: 提供計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)，用于將流體供應(yīng)到至少一個客戶， 在所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保持具有預(yù)定參數(shù)的實時數(shù)據(jù)庫， 通過用戶接口請求從所述流體網(wǎng)絡(luò)向所述至少一個客戶供應(yīng)所述流體的流速和時間， 使用來自所述實時數(shù)據(jù)庫的預(yù)定參數(shù)，基于所述流體網(wǎng)絡(luò)的液力容量確定提供所述流體從所述流體網(wǎng)絡(luò)向所述至少一個客戶的供應(yīng)的可得性，并且 如果所述液力容量可得，則使用所述實時數(shù)據(jù)庫計算參數(shù)，以通過所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)將所述流體供應(yīng)到所述至少一個客戶。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:允許多個客戶訪問所述用戶接口，并且所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)確定每個請求的優(yōu)先級和權(quán)重以確保所述液力容量的持續(xù)性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括以下步驟:模擬所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的液體靜壓，以確定所述液力容量。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)包括從耦接到用于向所述實時數(shù)據(jù)庫提供系統(tǒng)測量值的接口的流體調(diào)節(jié)器、閥和傳感器中的一個或多個進行選擇。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中來自SCADA接口的數(shù)據(jù)被用于基于系統(tǒng)識別技術(shù)使用管網(wǎng)的模型校正和連續(xù)微調(diào)所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括與所述SCADA接口交互的操作員接口，以監(jiān)視所述計算機控制的流體網(wǎng)絡(luò)的操作。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟:如果所述液力容量不可得，則重新調(diào)度從所述流體網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)所述流體的所述流速和時間。
【文檔編號】G06F19/00GK103999085SQ201280046810
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月2日
【發(fā)明者】D.J.奧格頓, S.喬伊 申請人:魯比康研究有限公司