一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法，其特点是采用物联网技术对管网进行实时监测，通过管网模型分析和配合管网中的阀门操作，结合夜间流量和操作前后的压力变化对管网中流量影响，实现管网漏损的精确定位和漏损量判定。本发明专利技术与现有技术相比具有设备安装数量少，操作简单，定位利用模型软件反复计算分析，不需大量人工等优点，大大缩短漏点的感知时间，增强主动检漏能力，在当前漏损率较大的情况下，具有良好的工程应用前景。具有良好的工程应用前景。具有良好的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法


[0001]本专利技术涉及供水管网智能管理
，尤其是一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法。

技术介绍

[0002]供水管网的漏损与产销差控制问题，成为了供水企业和用水单位要面临重大难题，自来水漏损浪费了漏损水量的取水水资源、处理和输配的成本。为了保障用水，需要额外增加投资用于增加水量，提高部分地区的水压。而水压的增加会导致漏损量的增加，漏损量过大时，会导致部分地区服务压力偏低、供水量不足，影响生产和生活。管道出现破损可能影响管网水质，管道出现长时间漏损而未被发现，则可能会产生因泥土流失导致路面塌陷，影响建筑物和路面交通安全，严重时会造成人员和物资损失。
[0003]现有技术的供水管网管理一般都靠人力扫地毯式进行夜间探测，导致无法及时发现漏损和位置，对漏损情况无法做到精准掌握，在漏损治理的过程中，治理效果往往无法准确评估、漏损治理的投入及产出比更是无从考核，缺乏高效的漏损监测手段和方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法，采用模型模拟分析，通过管网模型分析和配合管网中的阀门操作，结合夜间流量和操作前后的压力变化对管网中流量影响，利用模型模拟分析得出漏损的位置，尽量少的安装必要的硬件监测设备，节约建设、维修以及人力地毯式探漏成本。管网利用物联网技术进行实时监测，以及夜间流量和压力的关联性分析发现漏点，缩短漏点的感知时间，增强主动检漏能力，在当前漏损率较大的情况下，具有良好的工程应用前景。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法，其特点是采用物联网技术对管网进行实时监测，通过管网水力模型模拟计算分析，管网漏损位置的查找及泄漏量，具体包括如下步骤：
[0006](一)管网水力模型的建立
[0007]根据掌握的现状管道情况绘制管网布置图，将基于拓扑联通性分析的GIS数据导入，建立管网拓扑结构；根据管网初始设计值或运行经验值对管网进行模拟水量分配赋值，根据水力学原理对管网进行水力计算，确定管网中各个节点、管段的流量、压力、压降、流向参数；多次调整修正后，形成管网水力模型。根据水力管网模型，模拟分析后合理确定所需硬件分区计量和重点监控设备数量，根据模拟的水力、水质和安全性要求，必要时可以关闭阀门形成闭合区域。
[0008](二)管网监测系统的搭建
[0009]根据管网水力模型的初步模拟结果，合理确定管网的关键节点和关键管段，并设置流量计、压力传感器等检测仪表，所述检测仪表均配置模/数转换装置并通过有线或无线方式搭建物联网络，安装管网监测设备，含压力监测点和流量监测点，形成管网监测系统，
以获取监测数据；所述管网监测系统可实时获取监测点的数据并上传汇总。所述系统可实时获取监测点的数据并上传汇总。
[0010](三)漏损状态的初步评判
[0011]将实时获取的监测数据导入管网水力模型，可掌握管网的运行动态，通过压力(或压降)实测值与理论计算值的对比分析，可初步判定管网的异常区域。
[0012](四)漏损量的确定
[0013]根据管网水力模型的流量计算并结合夜间最小流量数据，可初步明确出未明去向水量，供水压力与漏失量的关系模型为：水漏失量L与压力P成N次方的关系，即由下述a式确定的漏失流量Qj：
[0014]Qj＝k(P)
N
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(a)；
[0015]式中：k为漏失系数；P为节点自由水压；N的取值范围为0.5～2.5，平均值为1.15，接近线形关系。
[0016]根据管网水力模型的流量计算并结合夜间最小流量数据，初步确定未明去向水量，并由下述a式确定漏失流量Qj：
[0017]Qj＝k(P)
N
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(a)；
[0018]式中：k为漏失系数；P为节点自由水压；N的取值范围为0.5～2.5，平均值为1.15，接近线形关系；
[0019]根据上述压力和漏损的数学关联，通过管网水力模型的反复计算修正，可将实际漏损水量从未明去向水量中进一步分离出来。
[0020](五)漏损位置的定位
[0021]以步骤三初定的漏损区域为研究对象，通过切换区域内各管段的分隔阀门，改变管网内流量的分配，模拟出不同的工况，根据不同流量下各管段的压力(或压降)实测数据与理论计算值的比对，采用逐步排除的模式缩小范围，获取漏损管段的精确定位。
[0022](六)漏损分析
[0023]通过反复试算和调整，当模拟计算值与实测值达到设定的逼近度时，视为分析完成，成果包括漏损点数量、漏损点定位、漏损量等内容，作为现场排查、修复的依据。
[0024]所述给水管网模型通过模拟软件的水力分析，计算得出管网中节点的压力和管段的流量、流速，利用误差校正算法，对环状网进行水力计算，所述水力计算以节点连续性方程和管道能量方程—管网基本方程组为基础，具体包括：解环方程、管段方程和节点方程。
[0025]本专利技术与现有技术相比具有设备安装数量少，操作简单，定位利用模型软件反复计算分析，不需大量人工等优点。利用物联网技术对管网进行实时监测，通过管网水力模型模拟计算分析和实测数据比对查找管网漏损，实现精确定位和漏损量判定，缩短漏点的感知时间，增强主动检漏能力，利用物联网技术实现数据实时上传和分析，可及时发现漏损，实现快速处置，最大限度减少水量损失，在当前漏损率较大的情况下，具有良好的工程应用前景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术流程图。
具体实施方式
[0027]参阅附图1，本专利技术基于软件和硬件结合的方式进行漏损定位，通过管网水力模型分析，结合夜间流量和一些人为模拟工况的数据变化，通过模拟计算数值与实测数值的比对，查找出具体漏损位置和漏损量，具体包括如下步骤：
[0028](一)管网水力模型建立
[0029]根据掌握的现状管道情况绘制管网布置图，将基于拓扑联通性分析的GIS数据导入，建立管网拓扑结构；根据管网初始设计值或运行经验值对管网进行模拟水量分配赋值，根据水力学原理对管网进行水力计算，确定管网中各个节点、管段的流量、压力、压降、流向参数；多次调整修正后，形成管网水力模型；所述管网水力模型进行模拟分析后合理确定所需硬件分区计量和重点监控设备数量，根据模拟的水力、水质和安全性要求，必要时可以关闭阀门形成闭合区域。
[0030](二)搭建物联网络的管网监测系统
[0031]根据管网水力模型的初步模拟结果，合理确定管网的关键节点和关键管段，并设置流量计、压力传感器等监测仪表。检测仪表均配置模/数转换装置，并通过有线或无线方式搭建物联网络，安装管网监测设备，含压力监测点和流量监测点，形成管网监测系统，以获取监测数据；所述管网监测系统可实时获取监测点的数据并上传汇总。
[0032](三)根据监测数据更新模型，漏损状态初步评判
[0033]将实时获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网和水力模型的漏损定位方法，其特征在于采用物联网技术对管网进行实时监测，通过管网水力模型模拟计算分析，管网漏损位置的查找及泄漏量，具体包括如下步骤：（一）管网水力模型的建立将基于拓扑联通性分析的GIS数据导入管网布置图，建立管网拓扑结构，根据管网初始设计值或运行经验值对管网进行模拟水量分配赋值，通过水力计算确定管网中各节点、管段的流量、压力、压降和流向参数，调整修正后形成管网水力模型；（二）管网监测系统的搭建根据管网水力模型的初步模拟结果，确定管网的关键节点和关键管段并设置流量计、压力传感器，所述流量计、压力传感均配置模/数转换装置，并通过有线或无线方式搭建物联网络，安装管网监测设备，含压力监测点和流量监测点，形成管网监测系统，以获取监测数据；（三）漏损状态的初步评判将实时获取的监测数据导入管网水力模型，通过压力实测值与理论计算值的对比分析，初步判定管网的异常区域；（四）漏损量的确定根据管网水力模型的流量计算并结合夜间最小流量数据，初步确定未明去向水量，并由下述a式确定漏失流量Qj：Qj= k(P)
N
ꢀꢀꢀꢀꢀ
（a）;式中：k为漏失系数；P为节点自由水压；N的取值范围为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩俊，侯金霞，刘蕴哲，
申请(专利权)人：中船第九设计研究院工程有限公司，
类型：发明
国别省市：