流体调节制造技术

本发明专利技术公开了一种预测液流网络（１０）中预定位置处的液面的方法，该液流网络具有至少一个调节器（１６，１８），以控制流体沿液流网络（１０）的流动。该方法包括以下步骤：收集基于至少一个调节器（１６，１８）的上游（２４，２８）液面、至少一个调节器（１６，１８）的下游（２６，２９）液面及至少一个调节器（１６，１８）的开口位置（３０，３２）的定时测量结果的数据，以及利用数据分析（４０）以提供基于该些数据的模型，由此通过定时测量至少一个调节器（１６，１８）的上游（２４，２８）液面及至少一个调节器（１６，１８）的开口位置（３０，３２），该模型可提供对预定位置处的液面的预测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Fluid regulation

The invention discloses a network flow prediction method of liquid (10) surface in a predetermined position, having at least one regulator of the fluid flow network (16, 18), to control the fluid flow along the flow network (10). The method comprises the following steps: collecting at least one regulator based on (16, 18) (24, 28) of the upper surface, at least one regulator (16, 18) (26, 29) of the lower level and at least one regulator (16, 18) of the opening (30, 32) the timing of measurement data, and the use of data analysis (40) to provide some data based on this model, by measuring at least one timing regulator (16, 18) (24, 28) of the upper surface and at least one regulator (16, 18) of the opening (30, 32) the prediction, the model can provide a level of a predetermined position.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在具有至少一个流体调节器的流体网络中预测、校验、测定和/或控制液面的方法，特别地涉及，但不局限于，一种在具有多个流体调节器的管道系统中预测、校验、测定和/或控制水位的方法。
技术介绍
因为水是一种宝贵的资源，一个问题是如何精确地为最终用户供水。此问题是使用(灌溉)管道的特性，例如在供水的制约下满足最终用户的供水需求。为此，水从蓄水池调度出来并沿管道传送至最终用户。操作上的制约典型地包括为了适当地向用户供水所需的水流额度和规定水位。(在某种意义上所述的水位代表服务措施的质量。)对调节器的其它限制和水位变化的速率也可以施加影响。这些限制是基于特殊的基础设施并且根据管道的设计和操作经验得出的。其目的是尽可能合理地按需要和很少的损失来供水，即，所调度的水满足需求，但不过量供给。这一点很关键，因为在大多数的管道中未使用的所调度的水是不能回收的。为了实现最小损失的运行，即，尽可能以“按需”的方式供水，管道必须视作非常象自来水的加压水网络来运行。当然，在任何水需求的条件下，管道的结构不允许这种运行方式。因为非常合理的条件依赖于管道的实际短期动态行为，因而这种运行方式不曾被应用过。世界范围内实际使用的典型的管道运行条件仅依赖于长期动态行为，即操作人员通过经验可以评估和获得的东西。这种运行方式不允许人们企图实现按需供水。对于灌溉渠和河流现已提出了各种模型。大多数的模型采用圣维南(Saint-Venant)公式并结合其它由基于在一个开放的管道中水的流动的质量和/或动量守恒的第一原理导出的模型。基于圣维南公式的模型提供了沿整个通道中心线水位的详细表达，而本专利技术所考虑的模型只提供对那些水位被测量以及水位必须加以调节的结点处的水位的预测。
技术实现思路
在本专利技术中提出了一类模型，从该模型中可以选择特定的表达式，其可以在计算机中计算，而且通过这种计算方法，该表达式能够精确地再现特定的水池和调节器的组合的短期和长期的动态行为。从这类模型中选择特定的表达式是基于已有的对水位和调节器随时间的变动的观察。现已发现，通过引入水位传感器和可控调节器闸门，通过收集水位和闸门的测量以及利用一种算法以确定它们之间的关系使得获悉管道的短期动态行为变得可行。在本文中，“获悉”意指从给定类型的模型中选择表达式，因而使计算机能够再现所做的测量，这好像它们是取自管道或水池。这种算法的结果是构建了管道行为模型。该模型的软件执行使得可以预测管道将来的行为。本专利技术的一个目的是提供一种利用算法预测管道中的水位的方法，该算法使用管道系统中过去的和当前的水位测量结果以及当前的和将来的调节器闸门位置的信息。本专利技术的另一个目的是提供一种计算机程序，其包括称为“模型”的算法，该算法可以描述任意水池的行为，而且通过扩展可以描述任意管道的行为。考虑到这些目的，本专利技术的第一方面提供了一种在液流网络中预测预定位置处的液面的方法，该液流网络具有至少一个调节器以控制沿所述液流网络的流体流动，所述方法包括收集所述至少一个调节器的上游液面、至少一个调节器的下游液面以及至少一个调节器的开放位置处的定时测量数据，和使用数据分析来构建基于所述数据的模型，由此基于所述至少一个调节器的上游液面和至少一个调节器的开放位置处的定时测量，所述模型可以提供所述预定位置处液面的所述的预测。所述数据分析优选地采用系统识别技术。所述液流网络优选地为管道系统或河流系统，而所述至少一个调节器为上射型(overshot)闸门。在一优选实施例中，设置有多个调节器，每个调节器与所述模型的模块相关联，而每个模块与各自的调节器的上游液面位置、各自的调节器的下游液面位置以及各自的调节器的开放位置相关联。每个模块优选地与作为管道池的上游末端和下游末端的调节器相关联。优选地每个模块彼此串联以形成所述模型。在本专利技术的另一个方面，提供了一种用于预测液流网络中预定位置处的液面的系统，所述系统具有用于控制沿液流网络方向的流体流动的至少一个调节器和用于收集所述至少一个调节器的上游液面、所述至少一个调节器的下游液面以及所述至少一个调节器的开放位置处的定时测量数据的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置适合于使用系统识别分析以根据所述数据构建模型，由此基于所述至少一个调节器的上游液面和所述至少一个调节器的开放位置处的定时测量，所述模型可以提供所述预定位置处液面的所述的预测。在本专利技术的再一个方面，提供了一种基于计算机的程序，由此，依据所述水池/管道的调节器位置和水位的已有测量结果可以确定用于水池/管道的可调(tuned)模型，根据已有的测量结果以及当前的和将来的调节器闸门位置所述程序还提供对将来的水位的预测，而且所述程序可以确定优化的当前和将来的调节器位置/移动以利用可利用的水资源。附图说明为了使本专利技术更易于理解和实施，现参考附图，其中图1示意地表示了沿包括流体调节器的河流或管道系统的中心线的剖面；图2模块化地表示了对图1所示的河流或管道系统的模拟；图3为一框图，显示了图1和图2所示系统的接口。具体实施例方式为了帮助理解本专利技术，在本说明书的结尾附有术语表。在整个说明书及附图中，相似的整体采用了相同的参考标记，以避免赘述。图1示出了具有底板12的管道系统10，水14可以顺着该管道沿箭头15的方向流动。沿该管道系统分布有多个控制顺着管道方向的水流的水调节器16和18。水调节器16和18最好为如我们的待审的澳大利亚专利申请第PQ 9554号和第PR 1217号(现在国际申请号为PCT/AU01/01036)中所示类型的上射型闸门，这里将上述专利申请的内容结合到本说明书中。典型的上射型闸门具有绞接在底部的闸门，如图中20和22处所示。该些闸门可以绕枢轴旋离垂直位置至朝向底板12的任何角度位置，在垂直位置时闸门处于关闭且没有水流动，在其它任何角度时由于水流过闸门的顶部，故而可通过调节闸门的角度来决定流速。在本优选实施例中，示出了两个闸门，但是本专利技术可以应用于单个或多于两个闸门的情况。水位传感器24、26、28和29被设置在管道10中以监视从相同基准点算起的水位高度。传感器24位于闸门16的上游方向，而传感器26位于闸门16的下游方向。类似地，传感器28位于闸门18的上游方向，这里不一而足。水位传感器24、26、28和29应该具有高精度，水位绝对测量误差小于1厘米。典型的传感器可以为超声型的或压力型的。超声型传感器基于测量声纳波(sonarwave)经过安放在水面上方的传感器并被从表面反射回传感器所花费的时间。这种类型的传感器例如为Milltronics公司制造的“探针(Probe)”系列和Hawk Measurement System公司制造的“LP”系列。压力型传感器测量表面下的水压以获得从水下传感器至水面的距离。该些传感器例如为Greenspan公司制造的“PS200”系列和Hawk Measurement System公司制造的“PCS”系列。每个闸门16和18具有一传感器(未示出)以确定相同基准点上方各个闸门顶部的高度，如图中30和32处所示。闸门位置通常通过将一传感器安装到闸门驱动装置(未示出)上来确定，其使得闸门驱动装置内轴的旋转位置与闸门的实际位置相关。通常采用根据旋转位置输出数字信号的电位装置或编码器来确定旋转位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测液流网络中预定位置处的液面的方法，该液流网络具有至少一个调节器，以控制流体沿所述液流网络的流动，所述方法包括步骤如下：收集基于所述至少一个调节器上游的液面、所述至少一个调节器下游的液面及所述至少一个调节器的开口位置的定时测量结果的数据，以及利用数据分析以提供基于所述数据的模型，由此通过定时测量所述至少一个调节器上游的液面及所述至少一个调节器的开口位置，所述模型可提供对所述预定位置处的液面的所述预测。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维奥顿，艾文MY马里尔斯，埃里克韦耶，
申请(专利权)人：鲁比康研究有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]