本申請涉及供水管網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法。

背景技術(shù)：

1、城市供水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施中至關(guān)重要的一部分，它承擔(dān)著向居民、工業(yè)和商業(yè)區(qū)域提供飲用水的重要任務(wù)。管網(wǎng)系統(tǒng)通過輸送和分配水資源，滿足城市居民和各種設(shè)施的日常生活和生產(chǎn)需求，從而保障了城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)展。

2、管網(wǎng)水力模型作為管網(wǎng)設(shè)計和運(yùn)行的重要工具，通過數(shù)學(xué)和物理原理模擬管網(wǎng)內(nèi)水流的特性和行為。它可以幫助工程師們預(yù)測管道中水的流速、流量、壓力及水頭損失，從而有效地優(yōu)化管網(wǎng)的設(shè)計方案、提高供水效率、減少能源消耗，并確保管網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。管網(wǎng)水力模型中的一個重要參數(shù)是節(jié)點(diǎn)需水量，描述了各個節(jié)點(diǎn)（如小區(qū)、住宅樓、建筑、工廠等）對水的需求情況，合理準(zhǔn)確地確定節(jié)點(diǎn)需水量，有助于管網(wǎng)系統(tǒng)合理配置水資源，保證各個節(jié)點(diǎn)的正常用水，同時最大限度地減少浪費(fèi)和損失，因此，節(jié)點(diǎn)需水量的準(zhǔn)確確定對于管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和運(yùn)行管理具有重要意義。

3、目前，對于水力模型中節(jié)點(diǎn)需水量的確定方法主要為平均分配法、比流量法以及根據(jù)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行分配，其中，前兩種方法忽視了沿線供水人數(shù)和用水量的差別，得出的需水量與實際情況相差較大，第三種方法需要依靠大量的抄表數(shù)據(jù)，成本高，且操作繁瑣，在實踐中實現(xiàn)較為困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供了一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，能夠根據(jù)當(dāng)前供水管網(wǎng)的工況信息，快速得到節(jié)點(diǎn)需水量的分配方案，以解決目前節(jié)點(diǎn)需水量確定方法所存在的誤差大以及成本高等問題。

2、本申請實施例提供一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，包括：

3、根據(jù)供水管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息建立供水管網(wǎng)水力模型，其中，所述基礎(chǔ)信息包括供水管道信息和管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息；

4、獲取供水管網(wǎng)在不同時刻的工況信息，其中，所述工況信息包括閥門和水泵的運(yùn)行狀態(tài)以及監(jiān)測設(shè)備的位置信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括壓力監(jiān)測值；

5、根據(jù)所述位置信息在所述供水管網(wǎng)水力模型中確定最為接近的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，將所述管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

6、根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)；

7、根據(jù)所述基礎(chǔ)信息、單位時間的流量數(shù)據(jù)以及對應(yīng)時刻的工況信息，計算不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量；

8、將所述不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量輸入所述供水管網(wǎng)水力模型，得到不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的壓力模擬值，將所述不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的壓力模擬值與對應(yīng)的壓力監(jiān)測值進(jìn)行對比，將誤差符合預(yù)設(shè)條件的壓力模擬值對應(yīng)的需水量以及流量數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)集；

9、建立水量實時分配模型，根據(jù)所述數(shù)據(jù)集對所述水量實時分配模型進(jìn)行訓(xùn)練，保存訓(xùn)練完成后的水量實時分配模型；

10、將當(dāng)前時刻的工況信息輸入所述訓(xùn)練完成后的水量實時分配模型，得到管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量。

11、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)后，將單位時間的流量數(shù)據(jù)以及對應(yīng)時刻的閥門和水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲。

12、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述基礎(chǔ)信息還包括水泵信息、閥門信息和水庫信息。

13、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述供水管道信息包括管道編碼、管徑、管長、hazen-williams系數(shù)、起始節(jié)點(diǎn)編碼和終止節(jié)點(diǎn)編碼；

14、所述管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息包括節(jié)點(diǎn)編碼、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和節(jié)點(diǎn)高程；

15、所述水泵信息包括水泵編碼、起始節(jié)點(diǎn)編碼、終止節(jié)點(diǎn)編碼、水泵類型和揚(yáng)程-流量曲線；

16、所述閥門信息包括閥門編碼、起始節(jié)點(diǎn)編碼、終止節(jié)點(diǎn)編碼和閥門類型；

17、所述水庫信息包括水庫編碼、水庫坐標(biāo)和水位高程。

18、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述監(jiān)測設(shè)備包括流量計和壓力計，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括瞬時流量和累計流量；

19、所述根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)，包括：根據(jù)相鄰時刻的累計流量計算單位時間的流量數(shù)據(jù)。

20、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述將所述不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量輸入所述供水管網(wǎng)水力模型，得到不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的壓力模擬值，包括：

21、根據(jù)所述不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量計算水頭損失；

22、根據(jù)所述水頭損失確定管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的壓力模擬值。

23、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述水頭損失的計算公式為：

24、

25、式中，為水頭損失，為h-w系數(shù)，為管徑，為管長，為管道中的瞬時流量。

26、在一種可行的實現(xiàn)方式中，將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集，所述訓(xùn)練集、所述驗證集和所述測試集的比例為7：2：1。

27、在一種可行的實現(xiàn)方式中，基于lightgbm算法建立所述水量實時分配模型。

28、在一種可行的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)條件為所述壓力模擬值與所述壓力監(jiān)測值的差值小于所述壓力監(jiān)測值的5%。

29、本申請實施例提供的一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)，再根據(jù)單位時間的流量數(shù)據(jù)等計算不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量，進(jìn)而得到壓力模擬值，再將其與監(jiān)測設(shè)備實際監(jiān)測到的壓力監(jiān)測值進(jìn)行對比，將誤差符合預(yù)設(shè)條件的壓力模擬值對應(yīng)的需水量確定為對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的需水量，以此對水量實時分配模型進(jìn)行訓(xùn)練。在供水系統(tǒng)實時運(yùn)行的情況下，將當(dāng)前時刻的工況信息輸入訓(xùn)練后的水量實時分配模型，能夠快速精準(zhǔn)地確定管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量，有效提升供水管網(wǎng)水力模型的模擬精度，從而解決現(xiàn)有技術(shù)誤差大、成本高且難以實現(xiàn)的問題。

技術(shù)特征：

1.一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)后，將單位時間的流量數(shù)據(jù)以及對應(yīng)時刻的閥門和水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)信息還包括水泵信息、閥門信息和水庫信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述供水管道信息包括管道編碼、管徑、管長、hazen-williams系數(shù)、起始節(jié)點(diǎn)編碼和終止節(jié)點(diǎn)編碼；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述監(jiān)測設(shè)備包括流量計和壓力計，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括瞬時流量和累計流量；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述將所述不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量輸入所述供水管網(wǎng)水力模型，得到不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的壓力模擬值，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述水頭損失的計算公式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集，所述訓(xùn)練集、所述驗證集和所述測試集的比例為7：2：1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，基于lightgbm算法建立所述水量實時分配模型。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)條件為所述壓力模擬值與所述壓力監(jiān)測值的差值小于所述壓力監(jiān)測值的5%。

技術(shù)總結(jié)
本申請實施例提供一種供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量在線分配方法，涉及供水管網(wǎng)領(lǐng)域，根據(jù)相鄰時刻的工況信息計算單位時間的流量數(shù)據(jù)，再根據(jù)單位時間的流量數(shù)據(jù)等計算不同管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量，進(jìn)而通過供水管網(wǎng)水力模型計算得到壓力模擬值，再將其與監(jiān)測設(shè)備實際監(jiān)測到的壓力監(jiān)測值進(jìn)行對比，將誤差符合預(yù)設(shè)條件的壓力模擬值對應(yīng)的需水量確定為對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的需水量，以此對水量實時分配模型進(jìn)行訓(xùn)練。在供水系統(tǒng)實時運(yùn)行的情況下，將當(dāng)前時刻的工況信息輸入訓(xùn)練后的水量實時分配模型，能夠快速精準(zhǔn)地確定管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的需水量，有效提升供水管網(wǎng)水力模型的模擬精度，從而解決現(xiàn)有技術(shù)誤差大、成本高且難以實現(xiàn)的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陶怡,嚴(yán)棟飛,張建奇,白春玲,陸鵬澤,范馨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安航天自動化股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19