城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法，该控制器包括：数据采集模块用于采集数据；专家模块用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值；预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期；调度模块，用于计算在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。本发明专利技术可实现加压泵站供水压力、流量的科学调度。

Unattended controller and control method of regional booster pump station for urban water supply

【技术实现步骤摘要】
城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法
本专利技术涉及城市供水
，尤其涉及一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法。
技术介绍
为了解决城市不断扩大的边远地区供水压力不够而无法正常给当地居民供水的现象，通常采用增设区域性加压泵站进行二次加压的方法来解决该区域的供水问题。区域性加压泵站主要由进水管、进水阀、蓄水池、送水泵、出水管、出水阀以及相应的自动控制监测系统构成，其中进水管都在加压站附近城市供水管网的主干道上开T接入。但现有加压泵站基本采用分时段恒压供水和人工手动控制加压泵站的进水量和出水量，这种依托调度值班人员经验的调度模式有很大的随机性，缺乏科学调度。但是区域性加压泵站在运行调度方面如果不科学调度运行则会造成加压站进水口附近管网压力波动大，并对自来水厂二泵房运行造成不利影响，会造成经济效益和社会效益双重影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法，用以解决现有加压泵站缺乏科学调度的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，包括：数据采集模块，用于采集加压泵站的进水阀门开度、进水流量、当前蓄水池水位、出水阀门开度、出水流量、以及出水泵的变频器频率，存储至历史数据并发送至调度模块；专家模块，用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值；并将前述三种设定值发送给至调度模块；r>预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期，将三者输入调度模块；调度模块，用于根据未来一段时间内的各时段单位时间的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，计算满足：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，的条件时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。优选地，调度模块调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量时，通过数据采集模块获取当前的进水流量并将当前的出水流量作为负反馈，以在下一次调节加压泵站的进水阀门开度时，根据负反馈校准后的各时段单位时间的进水量进行调节。优选地，各时段单位时间的进水量通过以下计算：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位时，对用水低谷期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与高水位之间的蓄水池的剩余蓄水量换算并均分为分摊流量，根据蓄水目标进水流量＝预测流量平均值+分摊流量，分摊得到该时段的蓄水进水量；在用水高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，对用水高峰期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与低水位之间的蓄水池的剩余泄水量均分为分摊流量，根据泄水目标进水流量＝预测流量平均值－分摊流量，分摊得到该时段的泄水进水量。优选地，在用水高峰期设置进水口最小流量，在用水高峰期进行泄水时，调度模块还控制泄水进水量始终大于等于进水口最小流量；在用水低谷期设置进水口最大流量，在用水低谷期进行蓄水时，调度模块还控制蓄水进水量始终小于等于进水口最大流量。优选地，数据采集模块，还用于采集加压泵站的出水压力，并发送至专家模块；专家模块，还用于根据各时段送水压力设定值，并结合出水压力作为负反馈，自动调整变频器频率，以使出水压力调至用户需求的各时段送水压力设定值。优选地，专家模块，用于设定蓄水池的最低水位和最高水位的设定值，发送至调度模块；调度模块，还用于在当前蓄水池水位达到或超出最高水位时，控制加压泵站的进水阀门开度调小为零或者调至进水流量小于出水流量；还用于在当前蓄水池水位达到或低于最低水位时，控制加压泵站的出水阀门开度调小为零或者调至进水流量大于出水流量。优选地，用水高峰期和用水低谷期按照以下方式划分：取一天平均用水量直线与每单位时间出水流量曲线的交点为划分点，将每单位时间用水量大于等于平均值的时段划分为用水高峰期，将每单位时间出水流量小于平均值的时段划分为用水低谷期，并将相邻的单位时间的用水高峰期时段或用水低谷期时段分别连续起来。优选地，单位时间为1小时或半小时，进行时间序列分析时，获取至少14天的历史数据队列进行计算，并以新产生的每天的数据对历史数据队列进行更新。本专利技术还提供一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守的控制方法，包括以下步骤：采集加压泵站的进水阀门开度、进水流量、当前蓄水池水位、出水阀门开度、出水流量、出水压力、以及出水泵的变频器频率，存储至历史数据；设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值；根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期；根据未来一段时间内的各时段单位时间的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，计算满足：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，的条件时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。优选地，调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量时，通过数据采集模块获取当前的进水流量并将当前的出水流量作为负反馈，以在下一次调节加压泵站的进水阀门开度时，根据负反馈校准后的各时段单位时间的进水量进行调节。优选地，各时段单位时间的进水量通过以下计算：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位时，对用水低谷期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与高水位之间的蓄水池的剩余蓄水量换算并均分为分摊流量，根据蓄水目标进水流量＝预测流量平均值+分摊流量，分摊得到该时段的蓄水进水量；在用水高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，对用水高峰期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与低水位之间的蓄水池的剩余泄水量均分为分摊流量，根据泄水目标进水流量＝预测流量平均值－分摊流量，分摊得到该时段的泄水进水量。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，结合用水量变化规律，从稳定蓄水和发挥蓄水池调蓄作用两个方面出发提出合理的调度策略，以“高峰补水，低峰蓄水”为原则充分发挥蓄水池的调蓄能力，达到自动调蓄错峰进水，实现加压泵站供水压力、流量的科学调度，不仅实现了蓄水池自动调蓄的自动化，而且达到了区域性加压泵站无人值守的目的。2、本专利技术的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制方法，将时滞、非线性、时变、干扰因素众多的复杂过程都包括在反馈环内，形成闭环系统，实现城市供水区域性加压泵站无人值守的自动化控制。除了上面所描述的目的、特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，包括：/n数据采集模块，用于采集加压泵站的进水阀门开度、进水流量、当前蓄水池水位、出水阀门开度、出水流量、以及出水泵的变频器频率，存储至历史数据并发送至调度模块；/n专家模块，用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值；并将前述三种设定值发送给至调度模块；/n预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期，将三者输入调度模块；/n调度模块，用于根据所述未来一段时间内的各时段单位时间的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，计算满足：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，的条件时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。/n

【技术特征摘要】
1.一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集加压泵站的进水阀门开度、进水流量、当前蓄水池水位、出水阀门开度、出水流量、以及出水泵的变频器频率，存储至历史数据并发送至调度模块；
专家模块，用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值；并将前述三种设定值发送给至调度模块；
预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期，将三者输入调度模块；
调度模块，用于根据所述未来一段时间内的各时段单位时间的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，计算满足：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，的条件时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。


2.根据权利要求1所述的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，所述调度模块调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量时，通过数据采集模块获取当前的进水流量并将当前的出水流量作为负反馈，以在下一次调节加压泵站的进水阀门开度时，根据负反馈校准后的各时段单位时间的进水量进行调节。


3.根据权利要求1所述的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，所述各时段单位时间的进水量通过以下计算：
在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位时，对用水低谷期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与高水位之间的蓄水池的剩余蓄水量换算并均分为分摊流量，根据蓄水目标进水流量＝预测流量平均值+分摊流量，分摊得到该时段的蓄水进水量；
在用水高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，对用水高峰期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与低水位之间的蓄水池的剩余泄水量均分为分摊流量，根据泄水目标进水流量＝预测流量平均值－分摊流量，分摊得该时段的泄水进水量。


4.根据权利要求3所述的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，
在用水高峰期设置进水口最小流量，在用水高峰期进行泄水时，所述调度模块还控制所述泄水进水量始终大于等于所述进水口最小流量；
在用水低谷期设置进水口最大流量，在用水低谷期进行蓄水时，所述调度模块还控制所述蓄水进水量始终小于等于所述进水口最大流量。


5.根据权利要求1所述的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，
所述数据采集模块，还用于采集加压泵站的出水压力，并发送至专家模块；
所述专家模块，还用于根据各时段送水压力设定值，并结合出水压力作为负反馈，自动调整变频器频率，以使出水压力调至用户需求的各时段送水压力设定值。


6.根据权利要求1所述的城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器，其特征在于，所述专家模块，用于设定蓄水池的最低水...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁卓异，赵琰，黄骞，李鹏，石迎春，
申请(专利权)人：湖南华博信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43