本发明专利技术提供通过计算机控制的流体网络(100)将流体输送至至少一个客户(114)的方法。所述流体网络(100)具有多个调节器，用于控制沿着所述流体网络(100)的流体流以将预定量的流体输送至至少一个客户(114)。所述网络(100)包括用于在计算机控制下打开和关闭所述调节器的第一控制系统(102)。所述第一控制系统(102)基于对各调节器上游和下游液位及各调节器开放位置的定时测量来收集数据，使用数据分析来提供用于预测在调节器之间各液位的各模型。作为监控层的第二控制系统(104)与所述第一控制系统(102)交互，以基于限制条件和未来流负载对由所述第一控制系统(102)对所述调节器的控制提供调整。第三控制系统与所述第一(102)和第二(104)控制系统交互。所述第三控制系统(106)处理来自所述至少一个客户(114)的流体输送需求，以基于所述流体网络的水力容量来提供流负载输送日程表(118)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供通过计算机控制的流体网络(100)将流体输送至至少一个客户(114)的方法。所述流体网络(100)具有多个调节器，用于控制沿着所述流体网络(100)的流体流以将预定量的流体输送至至少一个客户(114)。所述网络(100)包括用于在计算机控制下打开和关闭所述调节器的第一控制系统(102)。所述第一控制系统(102)基于对各调节器上游和下游液位及各调节器开放位置的定时测量来收集数据，使用数据分析来提供用于预测在调节器之间各液位的各模型。作为监控层的第二控制系统(104)与所述第一控制系统(102)交互，以基于限制条件和未来流负载对由所述第一控制系统(102)对所述调节器的控制提供调整。第三控制系统与所述第一(102)和第二(104)控制系统交互。所述第三控制系统(106)处理来自所述至少一个客户(114)的流体输送需求，以基于所述流体网络的水力容量来提供流负载输送日程表(118)。【专利说明】自动化灌溉水渠的监控
本专利技术涉及用于流体网络的监控系统和监控方法，具体而非排他地涉及用于开放水道(水渠网络)和封闭水道(水管)。
技术介绍
在其整体被包含于此的美国专利号7152001中，揭示了一个用于预测流体流网络中流体液位的基于计算机的系统。所述系统非常成功，因为它能使用过去和现在的参数测量值来预测并控制流体液位和流。所述系统从定时的流体液位和调节器或阀门的开放位置中收集数据以提供模型，从所述流体模型中能够实时确定液位和流。灌溉水渠是开放的水力系统，其用于将水从供应源头传输至终端用户。沿着水渠，凭借位于分散点的控制闸门来调节流和水位。美国专利号7152001的图1示出通过上射式闸门来调节的典型水渠的侧面视图。闸门16和18之间的一段水渠标示为水池。在重力作用下，水从水源沿着水渠流到农场。鉴于此，沿着水渠的水位对应于可用于产生沿着水渠自身流进横向分配系统和要灌溉土地的水流的势能。因而将水位维持在满足流需求的水位以上很重要。 使灌溉水渠自动化的目标是，关于取自水源和输送至终端用户的水，改善分配效率。这通过利用美国专利号7152001中所示类型的先进设备和控制系统来获得，当沿着水渠系统的水位维持在由服务质量和安全考虑所规定的操作限制内时，其提供了在农户预订水量和沿水渠流动或流进水渠系统的水量之间更为接近的匹配。 美国专利号7152001包括传感器24、26、28、29和通过监控和数据采集(SCADA)通信网络44连接的执行器，以及先进的控制实施，它们相互协同工作以获得高的分配效率，减少传送损耗，并为客户/农户提供高水平的服务，从而从有限的水资源得到高的生产率。当水渠完全自动化时，水渠控制闸门16、18操作为使得它们满足控制闸门16、18下游的需求并维持每个水池中的闸门或调节器的上游水位。在每个水池中，必须超过某个水位以提供将水进一步向下游推动进入第二级水渠和相邻农场所需的势能。流入水渠系统的水量在上游或顶端被控制。当在指定水池中检测到水位下降时，流入水渠的水量增加，或者当水位上升以确保维持不变的水位时流入水渠的水量减少。 利用回应控制策略将水池中的水位维持在它们的设定点，即仅在受控变量(水池中的水位)偏离其设定点时才采取控制行动。这通常被称作反馈控制。在水池中的下游调节器18和侧面排水渠以及农场排水口(如果有)处所测量的流信息可被利用来增强反馈控制器并使得控制系统的响应性更好。上游闸门16立即发送所测量流出量的百分比，而不是等待流影响到水池中的水位和反馈控制器采取行动，这通常被称作前馈控制。 上述回应控制架构限制了流负载的变化(即开始或停止流出)向上游的瞬时传播。关于驱使水从上游源头被释放的对应要求，优点是，仅当存在因下游排水而产生的流出且该流出在排水停止时被切断时，水才从顶端被释放。然而，具体就响应于流负载增加而控制闸门流指令和水位偏离的瞬时峰值以及当流负载减少时的类似不期望的效果而言，可获得的瞬时性能基本受内在的传输延迟限制。 图1示出沿着使用美国专利号7152001操作的水渠的流峰值幅度图表，其中来自水渠中底端控制闸门的流以55兆升/天为步长20增加。图1所述控制策略的第一个而且是主要的限制是受限的瞬时流特性。随着负载变化的效果向上游传播，用于控制闸门16的瞬时流指令中的峰值被增大。如图1所述的瞬时行为可导致执行器(即控制闸门)饱和，从而触发不期望的行为。这是在美国专利号7152001中使用的现有策略的第二个限制。在控制行业中通常被称作抗饱和的抵消饱和机制被设计为美国专利号7152001的补充，这可能不是很有效。在具有有限存储容量的长水池(例如大于5公里)的情况下，流瞬时特性可能导致不可接受的水位偏移，其可能影响对客户/农户的服务或违反安全操作限制。这是现有策略的第三个限制。这第三个限制意味着现有控制策略不适用于其超高是非常有限的开放灌溉水渠。这是第四个限制。“超高”是指预期最高水位以上的渠岸高度。 专利技术目的 本专利技术的目的是提供通过灌溉网络准确地将水输送至客户的方法和系统。 本专利技术进一步的目的是提供减少通过灌溉网络送水的管理费用的方法或系统。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供通过计算机控制的流体网络将流体输送至至少一个客户的方法，所述流体网络具有多个调节器来控制沿着所述流体网络的流体流以将预定量的流体输送至所述至少一个客户，所述网络包括用于在计算机控制下打开和关闭所述调节器的第一控制系统，所述第一控制系统基于对各调节器上游和下游液位及各调节器开放位置的定时测量来收集数据，使用数据分析来提供用于预测在调节器之间各液位的各模型，作为监控层的第二控制系统与所述第一控制系统交互以基于限制条件和未来流负载对由所述第一控制系统对所述调节器的控制提供调整，第三控制系统与所述第一和第二控制系统交互，所述第三控制系统处理来自所述至少一个客户的流体输送需求，以基于所述流体网络的水力容量来提供流负载输送日程表。 本专利技术还提供用于通过计算机控制的流体网络将流体输送至至少一个客户的输送系统，所述流体网络具有多个调节器来控制沿着所述流体网络的流体流以将预定量的流体输送至所述至少一个客户，所述网络包括用于在计算机控制下打开和关闭所述调节器的第一控制系统，所述第一控制系统基于对各调节器上游和下游液位及各调节器开放位置的定时测量来收集数据，所述第一控制系统适配为使用数据分析来提供用于预测在调节器之间各液位的各模型，作为监控层的第二控制系统与所述第一控制系统交互以基于限制条件和未来流负载对由所述第一控制系统对所述调节器的控制提供调整，第三控制系统与所述第一和第二控制系统交互，所述第三控制系统处理来自所述至少一个客户的流体输送需求，以基于所述流体网络的水力容量来提供流负载输送日程表。 优选实施例中，所述第二控制系统使用模型预测控制来提供抢先控制。 优选的，来自SCADA接口的数据用于通过使用基于系统识别技术的管道网络模型来校准并持续微调计算机控制的流体网络。 本专利技术还提供通过计算机控制的流体网络将流体输送至至少一个客户的方法，所述流体网络具有多个调节器来控制沿着所述流体网络的流体流以将预定量的流体输送至所述至少一个客户，所述网络包括用于在计算机控制下打开和关闭本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过计算机控制的流体网络将流体输送至至少一个客户的方法，所述流体网络具有多个调节器，用于控制沿着所述流体网络的流体流以将预定量的流体输送至所述至少一个客户，所述网络包括用于在计算机控制下打开和关闭所述调节器的第一控制系统、作为监控层的第二控制系统，和与所述第一和第二控制系统交互的第三控制系统，其中所述第一控制系统基于对各调节器上游和下游的液位及各调节器开放位置的定时测量来收集数据，使用数据分析来提供用于预测在调节器之间的各液位的各模型，所述第二控制系统与所述第一控制系统交互，以基于限制条件和未来流负载对由所述第一控制系统对所述调节器的控制提供调整，所述第三控制系统处理来自所述至少一个客户的流体输送需求，以基于所述流体网络的水力容量来提供流负载输送日程表。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S乔伊，MW坎托尼，PM道尔，MP卡尼，
申请(专利权)人：鲁比康研究有限公司，墨尔本大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU
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