供水管網管理系統及方法
2023-05-27 15:25:56
專利名稱：供水管網管理系統及方法
技術領域：
本申請涉及一種供水管網的管理系統及管理方法。
背景技術：
在用於供水的管網系統中經常會發生漏水現象，這些漏水現象將會造成水資源的 浪費並帶來經濟損失，因此需要及時發現管網中的漏損點並對其進行檢修。目前對管網系統的漏損監測往往僅依靠檢查發生了爆管事故的漏點，在爆管發生 後，再採取補救措施。然而，通常發生爆管事故前，這些漏點已經存在了較長時間，並由此造 成了大量的水資源損失和經濟損失。此外，一旦形成爆管事故，往往會造成大量的水資源浪 費、經濟損失甚至惡劣的社會影響。因此，需要提供一種能夠實現有效的管理供水管網的系 統和方法。
發明內容
本申請要解決的技術問題包括提供一種能夠有效的管理供水管網的系統和方法。根據本申請的一個方面，提供了一種供水管網的管理方法，包括建立供水管網地 理信息系統；監測供水管網中的水流數據；根據所述供水管網地理信息系統和所述水流數 據確定供水管網中的各個管網區域的漏損水平；以及根據所述各個管網區域的漏損水平， 確定需處理的管網區域，並確定所述需處理管網區域中需處理的漏點。根據本申請的另一個方面，提供了一種供水管網管理系統，其中，所述供水管網包 括多個管網區域，各個管網區域設置多個監測點，所述系統包括輸入裝置，用於輸入所述 供水管網的地理信息系統數據和水流數據；數據管理裝置，分析並管理從所述輸入模塊獲 取的所述供水管網的地理信息系統數據和水流數據，以確定各個管網區域的漏損水平；以 及漏損管理裝置，根據所述各個管網區域的漏損水平，確定需處理的管網區域，並確定所述 需處理管網區域中需處理的漏點。根據本申請的供水管網的管理系統和方法，能夠監控管網的水流數據，確定供水 管網的漏損情況，並提供了漏損的處理策略，從而減少了事後補救情況的發生，降低管網的 水量損失和運營成本。
圖1是根據本申請的一個方面的供水管網的管理方法流程圖；圖2是用於輸入水流數據的用戶界面示例；
圖3是根據本申請的一種實施方式的供水管網的管理方法中，綜合 慮了 SDBI指 標和ILI指標來確定需處理的管網區域的示意圖；圖4顯示了根據本申請的水量平衡表；圖5A-5B顯示了需處理的漏損區域的檢修成本曲線圖；圖6是根據本申請的一個實施例的供水管網的管理系統方框圖；以及
圖7是根據本申請的另一種實施方式的供水管網的管理系統方框圖。
具體實施例方式以下結合附圖及 實施方式，對本申請進行進一步詳細說明。圖1是根據本申請的一個方面的供水管網的管理方法流程圖。如圖1所示，為實 現對供水管網進行管理以控制和減少漏損，該方法包括在步驟101，建立供水管網的地理 信息系統(GIS)；在步驟102，監測供水管網中的水流數據；在步驟103中，根據所述供水管 網GIS和所述水流數據確定各個管網區域的漏損水平；步驟104，根據所述各個管網區域的 漏損水平確定需處理的管網區域，並確定所述需處理管網區域中需處理的漏點。在圖1的步驟101中建立的供水管網的地理信息系統(以下簡稱「供水管網的 GIS")中記錄了供水管網的管道位置信息。此外，供水管網的GIS還可以記錄供水管網的 管道特性信息。管道特性信息可以包括管道的管徑、管材等信息，還可以包括管道的埋深、 長度、管道鋪設年代、管網控制構件的參數(例如泵站、閥栓、檢查井、水錶的位置、數量、 啟閉規則、特徵曲線等)。供水管網GIS的建立可以利用已有的現場勘查的方法來獲取供水管網GIS數據。 例如，可以通過管線定位儀、高精度GPS儀器定位測量等測量設備對整個供水管網進行現 場勘查，以獲取供水管網GIS數據。當然，對於某些管網如有已經經過勘查的供水管網，則 可直接利用已經建立好的供水管網信息系統資料庫。可以理解，當供水管網的地理信息發生變化時，例如加入了新的水管節點，要對供 水管網GIS的數據進行相應的更新，以保證供水管網GIS能夠實時準確地反映當前供水管 網的地理信息。供水管網中的水流數據(在圖1的步驟102中監測)可以包括流量數據、壓力數 據、噪聲數據等。這些數據包括基於時間序列的水流數據，可以通過例如流量計、壓力計等 外部工具來測量。可以理解，一般供水管網的管線長度通常超過幾百公裡，而漏點的大小通常只有 幾毫米到幾釐米，因此很難實現對整個管網的漏點進行全面監控。根據本申請的一種實施方式，為了有效地監測供水管網中的水流數據，找到漏點， 可以將管網劃分為多個管網區域。在各個管網區域中分別設置多個監測點，並監測所述多 個監測點的水流數據。監測的方法可以是例如在多個監測點分別安裝流量計、和/或壓力 計等外部工具。這種分區安裝流量計等裝置以監測水流數據的方法稱為「分區裝表法」。區域劃分的原則和目標是劃分出永久獨立的子系統，使漏點的定位更為容易。這 裡的永久獨立是指分區裝表所劃分的子區域一旦通過在區域邊界安裝流量計/水錶和關 閉區域邊界上的部分閥栓完成劃分，則永久存在，不再改變。為實現該目標，可以參考GIS 數據，確定管網區域，使每個管網區域都具備以下特徵邊界永久關閉，能夠實施常規監測， 這樣一旦發生變化，能夠及時察覺；分區入口由有限的一根或幾根管道供水，且每根供水管 上裝有流量計以改善入流的測量精度。可以理解，如果分區太小，建設與管理成本較高；如 果分區太大，則會對確定新漏點造成較大困難。因此，管網分區的方式還可以綜合考慮管網 的水力特點和運營狀況來進行。根據一種實施方式，可以對管網系統設置多層分區。例如，在規模較大的管網中，可以首先將供水管網劃分為多個管網區域(第一層分區)，然後再選擇一個或多個管網區 域將其進一步劃分成多個管網子區域(第二層分區)。這樣，可以合理地規劃分區的大小， 有利於區域監測和管理。 通過對管網進行分區，可在各個管網區域中分別設置多個監測點，並監測多個監 測點的水流數據，可以通過分區的監測和管理實現對整個供水管網系統的監控。如上所述，根據本申請的供水管網中的水流數據可以包括流量數據、壓力數據、噪 聲數據等。其中流量數據是供水管網中的與水流量相關的數據，包括流量計監測到的供水 管網中的流量數據、各個管網區域中的流量數據、和/或管網區域中的管線的流量數據，以 及統計到的系統供水量和用水量數據等。壓力數據是與水的壓力相關的數據，包括監測到 的供水管網中的、各個管網區域中的、和/或管網區域中的管線的壓力數據。噪聲數據是指 監測和記錄的漏點噪聲數據。為了更準確地監測當前的供水管網工作狀態，供水管網中的水流數據還可以進一 步包括漏損報修數據。漏損報修數據包括用戶投訴的信息，例如路面上有水、壓力下降等。 每個投訴信息都被存檔在一個報告中。漏點位置還可以用圖像或地圖報告。根據一個實施例，供水管網中的水流數據還可以進一步包括漏損定位數據和漏損 修補數據。漏損定位數據包括已定位的漏損的相關信息，如已有漏點的位置、大小等信息。 漏損修補數據包括進行修復的漏損的相關信息，如在什麼時候發現的該已有漏點、通過何 種方式對其進行修復的。當獲取到上述水流數據後，可以將各種水流數據存儲到資料庫中。圖2示出了為 用戶提供的將水流數據導入資料庫的一種輸入界面。可以理解，各種水流數據可以以表格 等形式存儲到資料庫中。可選地，部分水流數據可以通過形成表格並以人工填寫的方式輸 入資料庫，例如，漏損報修數據、漏損定位數據和漏損修補數據。在資料庫中，可以為各種水 流數據分配數據ID，以便於通過查詢數據ID來調用相關水流數據。此外，對於資料庫中所 存儲的各種水流數據，可以例如按照時間序列以圖形、表格等方式顯示出來並可以列印，或 者以文本(text)格式導出。根據本申請的一實施例，還可以進一步對水流數據進行初步篩選。例如，可以檢查 存儲在資料庫中的水流數據，如果存在負值或者極大的值，則說明這些數值是錯誤的，可以 清除這些數值並生成初步篩選報告，報告相關的錯誤情況。當水錶分區進入運營狀態後，就通過獲得的水流數據和GIS數據來確定供水管網 中的各個管網區域的漏損水平。管網區域的漏損水平能夠表示管網區域的漏損的嚴重程度。為了衡量這種漏損的 嚴重程度(漏損水平)，需要一定的指標作為參考。根據本申請的一種實施方式，可以通過獲得的水流數據結合GIS數據來計算各個 管網區域的以下的一個或者多個漏損性能指標(具體的計算過程將在後文詳細描述)來確 定供水管網中的各個管網區域的漏損水平，其中，具有高的漏損性能指標的區域，表示該區 域的漏損水平高，而具有低的漏損性能指標的區域表示該區域的漏損水平低。1)產銷差指標，即總漏水量(水損耗)相對於供水總量的百分比。2)漏損基準指標，該漏損性能指標能夠考慮管網中具有不同連接密度的管線的漏 損情況。即，對於連接密度為每千米大於20個管線連接的管網，漏損基準指標一般用每天在若干連接點的漏水量來表示，可簡寫為漏水量/連接數/天(ml/cormections/day)；對於 連接密度為每千米小於20個管線連接的管網，漏損基準指標按每天在主管線長度(千米) 上的漏水量表示，簡寫為漏水量/主管線長度/天(m3/Km of mains/day)。3)基礎設施漏損指數(Infrastructure Loss Index :ILI)，該指標是國際水協 (IWA)推薦的漏損性能指標，其計算公式如下
權利要求
1.一種供水管網的管理方法，包括 建立供水管網地理信息系統； 監測供水管網中的水流數據；根據所述供水管網地理信息系統和所述水流數據確定所述供水管網中的各個管網區 域的漏損水平；以及根據所述各個管網區域的漏損水平，確定需處理的管網區域，並確定所述需處理管網 區域中需處理的漏點。
2.如權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括，將所述供水管網劃分為多個所述 管網區域，在所述管網區域中設置至少一個監測點，並且所述監測供水管網中的水流數據 包括檢測所述多個監測點的水流數據。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述水流數據包括流量數據、壓力數據、噪聲數據。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述水流數據進一步包括漏損報修數據、漏損定位 數據和漏損修補數據。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述根據水管網地理信息系統和水流數據確定各 個管網區域的漏損水平的步驟進一步包括計算所述各個管網區域的漏損性能指標，並根 據漏損性能指標確定漏損水平。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述漏損性能指標包括產銷差指標、漏損基準指 標、或者基礎設施漏損指數。
7.如權利要求5所述的方法，其中，所述確定需處理的管網區域的步驟進一步包括，計 算所述各個管網區域的水資源充沛指標，並根據各個管網區域的漏損性能指標和水資源充 沛指標確定需處理的管網區域。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述水資源充沛指標包括供給要求平衡指標。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述確定所述需處理管網區域中需處理的漏點的 步驟進一步包括，計算各個漏點主動漏損控制運營成本和損耗水的成本，以確定各個漏點 的處理優先級別。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述確定所述需處理管網區域中需處理的漏點的 步驟進一步包括，確定所述需處理管網區域的漏損經濟級別指標，以確定需處理的漏點數量。
11.如權利要求2所述的方法，其中，所述方法進一步包括建立供水管網數學模型，通 過供水管網數學模型模擬各個管網區域的劃分，並根據模擬的結果更新管網區域的劃分。
12.如權利要求2所述的方法，其中，所述方法進一步包括建立供水管網數學模型，通 過供水管網數學模型模擬管網區域中各個監測點的設置，並根據模擬的結果更新監測點的設置。
13.如權利要求1所述的方法，其中，所述方法進一步包括建立供水管網數學模型，通 過供水管網數學模型模擬所述需處理管網區域的各個漏點的處理方案，並根據模擬的結果 確定最終處理方案。
14.一種供水管網管理系統，其中，所述供水管網包括多個管網區域，各個管網區域設 置多個監測點，所述系統包括輸入裝置，用於輸入所述供水管網的地理信息系統數據和水流數據；數據管理裝置，分析並管理從所述輸入模塊獲取的所述供水管網的地理信息系統數據 和水流數據，以確定各個管網區域的漏損水平；以及漏損管理裝置，根據所述各個管網區域的漏損水平，確定需處理的管網區域，並確定所 述需處理管網區域中需處理的漏點。
15.如權利要求14所述的系統，其中，所述數據管理裝置進一步被配置為計算所述各 個管網區域的漏損性能指標，並根據漏損性能指標確定漏損水平。
16.如權利要求14所述的系統，所述漏損管理裝置進一步被配置為計算各個管網區域 的水資源充沛指標，並根據各個管網區域的漏損水平和水資源充沛指標確定需處理的管網 區域。
17.如權利要求16所述的系統，所述漏損管理裝置進一步被配置為計算主動漏損控制 運營成本和損耗水的成本，並確定需處理管網區域中需要進行處理的漏點。
18.如權利要求14所述的系統，進一步包括導入管理器和資料庫，從輸入裝置輸入的 供水管網的地理信息系統數據和水流數據通過導入管理器導入並存儲到資料庫中。
19.如權利要求14所述的系統，進一步包括模型管理模塊，建立供水管網數學模型，根據從所述資料庫中得到的供水管網的地理 信息系統數據和水流數據，利用所述模型模擬供水管網的分區、監測點的設置、以及各種處 理方案；以及優化模塊，通過所述模擬的結果，更新供水管網的分區、監測點的設置，並選擇處理方案。
全文摘要
本申請提供了一種供水管網的管理方法，包括建立供水管網地理信息系統；監測供水管網中的水流數據；根據所述供水管網地理信息系統和所述水流數據確定供水管網中的各個管網區域的漏損水平；以及根據所述各個管網區域的漏損水平，確定需處理的管網區域，並確定所述需處理管網區域中需處理的漏點。此外，本申請還提供了一種供水管網的管理系統。該供水管網的管理方法和系統能夠監控管網的水流數據，確定供水管網的漏損情況，並提供了漏損的處理策略，降低了管網的水量損失和運營成本。
文檔編號G06F17/50GK102033969SQ20091017886
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者亞歷山德羅·貝坦, 奧古斯託·普雷特納 申請人:Sgi工程有限公司