一種供水管網仿真模擬實驗平臺的製作方法
2023-06-08 18:55:46
專利名稱：一種供水管網仿真模擬實驗平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種仿真模擬實驗平臺，尤其是一種供水管網仿真模擬實驗平臺。
背景技術：
現有對城市供水管網的研究思路為根據研究的需要，收集城市供水管網的基礎資料，在所收集資料的基礎上建立管網的模型，通過管網的運行情況的數據來校核模型，在校核好的模型中對管網進行分析研究。由於供水管網的基礎資料不完整性，造成基礎資料的收集工作需要耗費大量的人力物力，同時基礎資料的不完全準確性的限制，管網模型的精度與實際管網存在不同程度的誤差，無法準確的反應管網的狀態。城市供水管網敷設於地下，其隱蔽性給供水管網的研究帶來了很大的困難。隨著供水管網的使用年限的增加，供水管網的腐蝕與結垢等情況無法確定，且管網中壓力、流量及各種水質的監測點的固定，使得對供水管網水力、水質情況的掌握有很大的局限性。如果通過開挖來了解供水管網的現狀以及增加水力、水質監測點，將會造成很大的人力、物力的浪費，也會在一定程度上給城市的交通帶來壓力。加之在城市管網系統上進行原型試驗，即使試驗準備充分，方案合適，實驗時必定會給自來水造成一定的汙染，影響居民的用水，影響自來水的水質。原型試驗存在很大的局限性，數據採集困難，缺失嚴重，容易受到外部環境幹擾，數據的可比性較差，模擬試驗破壞性影響大。目前，國內尚未有較為成熟的能夠應用於城市供水管網仿真模擬的實驗平臺。以往是通過建立單一建立物理模型，依據基本物理現象相同情況下的模擬，即模型與原型的所有物理量相同、物理本質一致，區別只在於各物理量的大小比例不同，主要存在以下幾個方面的問題(1)物理模型的建立一次性投入大，不能重複使用，只能針對原管網進行模擬實驗；(2)模型規模較小，針對水力、水質監測的傳感器設置較少，模擬實驗只能通過人工記錄實驗數據；(3)同一組實驗數據不能同一時間採集，數據之間存在較大的時間差，給實驗造成很大的誤差。(4)由於是人工記錄數據，數據的準確性、精度都有一定的限制，效率比較低。
發明內容
針對上述缺點，本發明從上述問題出發，探索開發一種城市供水管網仿真模擬實驗平臺，從而實現在實驗室中對供水管網的運行狀態進行仿真性實驗。供水管網仿真模擬實驗平臺，有效的彌補了現有技術方案的不足，可根據實驗方案方便快捷的調整管網的拓撲結構，平臺配備強大的數據採集系統，提高了數據採集與系統控制的效率，簡單實現多種拓撲結構、多水源、多工況的供水管網的水力與水質實驗。為城市供水管網仿真模擬提供所必需的硬體基礎，為較為精準的掌握供水系統的運行規律，實現供水系統的科學化、合理化運行管理提供支持。該平臺的開發與使用，能夠簡化對供水管網的研究工作，並提高研究效率，全面推動對供水管網研究的發展，為保障供水系統安全、合理運行奠定良好的基礎。本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的供水管網仿真模擬實驗平臺包括管網系統、在線數據採集系統、監測控制與管理運行系統三大部分。管網系統中設有供水水箱、加壓水泵、進水點、控制閥門、在線壓力傳感器、在線流量傳感器、餘氯在線監測儀、濁度在線監測儀。在線數據採集系統採集壓力傳感器、流量傳感器、餘氯監測儀、濁度監測儀的信號信息，並預留備用容量與通道。監測控制與管理運行系統可以實現對管網中兩臺水泵無級變頻的控制，並將在線數據採集系統的所採集的數據實時的以數字及曲線的形式顯示。該平臺只需要按照實驗的要求，調整控制閥門，設置系統參數即可進行仿真模擬實驗，系統能實時記錄實驗數據，實時顯示實驗平臺的運行狀態，為實驗人員對平臺的運行情況的判定提供參考。該發明為供水管網仿真模擬提供了一種精度高、使用方便的實驗平臺。該仿真平臺的推廣與應用，將極大的推動我國城市供水管網仿真建模技術與供水系統科學化運行管理技術的發展。
下面結合附圖對本發明的具體實施例作進一步詳細的說明。圖1是本發明的結構示意圖1-管網系統2-數據採集系統3-監測控制與管理運行系統
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護範圍。供水管網仿真模擬實驗平臺包括管網系統、在線數據採集系統、監測控制與管理運行系統三大部分。管網系統中設有2個供水水箱，2臺加壓水泵，4個進水點，17個在線壓力傳感器、 5個在線流量傳感器、2個餘氯在線監測儀、2個濁度在線監測儀，控制閥門的數量根據實驗的需要進行設定，一般為十幾個。在線數據採集系統採集17個壓力傳感器、5個流量傳感器、2個餘氯監測儀、2個濁度監測儀的信號信息，並預留備用容量與通道。監測控制與管理運行系統可以實現對管網中兩臺水泵無級變頻的控制，並將在線數據採集系統的所採集的數據實時的以數字及曲線的形式顯示。通過該實驗平臺進行模擬實驗時，按照如下的步驟進行(1)按照實驗的要求，調整控制閥門數量如40個；(2)根據需要設置17個在線壓力傳感器、5個在線流量傳感器、2個餘氯在線監測儀、2個濁度在線監測儀；
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(3)調節管網系統中的閥門，組成需要的管網拓撲結構；(4)設置系統參數，對水泵的變頻調速控制；(5)實時記錄實驗數據，進行該平臺運行工況的監測與控制。
權利要求
1.一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於實驗平臺包括管網系統、在線數據採集系統、監測控制與管理運行系統三大部分。
2.如權利要求1所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於管網系統中設有供水水箱、加壓水泵、進水點、控制閥門、在線壓力傳感器、在線流量傳感器、餘氯在線監測儀、濁度在線監測儀。
3.如權利要求2所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於管網系統中為2 個供水水箱，2臺加壓水泵，4個進水點及17個在線壓力傳感器、5個在線流量傳感器、2個餘氯在線監測儀、2個濁度在線監測儀。
4.如權利要求1所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於在線數據採集系統採集17個壓力傳感器、5個流量傳感器、2個餘氯監測儀、2個濁度監測儀的信號信息， 並預留備用容量與通道。
5.如權利要求1所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於監測控制與管理運行系統可以實現對管網中兩臺水泵無級變頻的控制，並將在線數據採集系統的所採集的數據實時的以數字及曲線的形式顯示。
6.如權利要求3所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於按照實驗的要求，調整控制閥門的數量。
7.按照權利要求1所述的水管網仿真模擬實驗平臺，其仿真模擬實驗方法為(1)按照實驗的要求，調整控制閥門數量；(2)根據需要設置水力、水質等傳感器；(3)調節管網系統中的閥門，組成需要的管網拓撲結構；(4)設置系統參數，對水泵的變頻調速控制；(5)實時記錄實驗數據，進行該平臺運行工況的監測與控制
8.如權利要求1-7所述的一種供水管網仿真模擬實驗平臺，其特徵在於實驗平臺可以實現多種拓撲結構、多水源、多工況的供水管網的水力與水質實驗。
全文摘要
一種供水管網仿真模擬實驗平臺，包括管網系統、在線數據採集系統、監測控制與管理運行系統三大部分，管網系統中設有個供水水箱、加壓水泵、進水點及數十個控制閥門、在線壓力傳感器、在線流量傳感器等傳感器，在線數據採集系統採集壓力傳感器、流量傳感器等的信號信息，監測控制與管理運行系統可以實現對管網中兩臺水泵無級變頻的控制，並將在線數據採集系統的所採集的數據實時的以數字及曲線的形式顯示。
文檔編號G05B17/02GK102566448SQ201210024878
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月6日 優先權日2012年2月6日
發明者劉傑, 呂謀, 李紅衛, 李紅豔, 王夢琳, 盛澤斌, 董深 申請人:青島理工大學