一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法及系统。所述评价方法包括：收集与污水管道相关的基础信息；根据基础信息，确定污水管道健康状况评价指标，并对非水力状态评价指标数据进行人工实时录入和更新，管道水力状态数据进行关键监测点实时采集和录入；通过实时数据对城市管网水力模型进行优化或参数动态调整，根据优化或调整后的模型获得任一管道位置处的非水力状态评价指标数据和管道水力状态数据，由该两种数据综合分析获得管道的健康评价结果。本发明专利技术能够准确、动态地反映监控区域内全部管道的实际运行状态，及时发现和预防管道潜在风险，显著提高了评估效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及污水管道健康评价方法的
，特别涉及基于水力模型的污水管道健康方法的


技术介绍

[0002]污水管道系统作为城市基础设施的重要组成部分，对于保障城市正常运行和居民正常生活具有关键作用。然而，随着城市化进程加速和基础设施老化等问题，污水管道系统面临着越来越多的挑战，如管道破损、堵塞、渗漏等问题，这类问题不仅会影响到污水处理的效果，还可能危及到周边环境和居民生活。因此，对污水管道系统的健康状况进行实时动态评估，对于确保管道系统的安全运行具有重要意义。
[0003]传统的污水管道健康评价方法主要依赖于定期的巡检和维护工作，以及基于历史数据的静态分析，这些方法在一定程度上可以识别和解决管道系统的问题，但存在明显的局限性，例如，定期巡检和维护工作需要投入大量的人力物力，且难以实现实时监控；基于历史数据的静态分析可能无法准确反映管道系统的实际运行状态，从而影响评估结果的准确性。
[0004]近年来，随着物联网、大数据和水力模型等技术的发展，越来越多的研究开始关注基于实时数据的动态健康评价方法。例如，利用传感器技术实时采集管道系统的运行数据，并结合数据分析对管道系统的健康状况进行评估。此外，还有一些基于机器学习和人工智能技术的方法，如神经网络、支持向量机等，可以通过分析大量实时数据和历史数据，提高评估结果的准确性和可靠性。如现有专利文献CN216770671U公开了一种污水管网在线监测系统，其通过对管网重要节点流量信息的监测，为评估低洼、易涝区域的排水能力提供分析数据；现有专利文献CN105373035A公开了一种提供实时监控数据预报突发事故的智慧水务综合管理系统，包括管网节点、污水处理设备、控制中心、检测设备，其可收集各种监控数据，并对数据存储有效管理。
[0005]以上现有技术一定程度上提高了污水管道问题检测的实时性，但在实际操作过程中，其基本为针对污水管道健康状态的静态评估，且实际上只关注了关键节点的监测，无法反映污水管道整体运行状况，无法对全区域污水管道的健康状况进行实时的、动态的评估。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法及系统，该评价方法或系统可对污水管道健康状况进行实时动态监测及系统性评估，更好地反映污水管道健康状况的变化和发展趋势。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法，其包括：
[0009]S1构建基础数据库单元，包括：将收集和/或测试得到的监控区域内的污水管道基础数据与污水管道在监控区域的GIS地图上的分布位置进行对应和存储，得到与GIS系统集
成的基础数据库单元；
[0010]S2构建数据采集单元，所述数据采集单元可自基础数据库单元中提取出与污水管道健康状况相关的影响因素即评价指标，并实时录入采集到的管道非水力状态指标数据和关键监测点的管道水力状态指标数据；
[0011]S3构建水力模型计算单元，所述水力模型计算单元可根据基础数据库单元中存储的污水管道基础数据及其在监控区域的GIS地图上的分布位置，基于暴雨管理模型SWMM建立城市排水管网水力模型，并通过S2获得的关键监测点的实时管道水力状态指标数据对所述城市排水管网水力模型进行率定和验证、对其输入参数进行实时调整，得到动态排水管网水力模型，并进一步通过所述动态排水管网水力模型提取监控区域内任一污水管道位置处的管道水力状态指标的数据，即关键水力状态指标数据，由关键水力状态指标数据和S2获得的实时录入的非水力状态指标数据共同构成污水管道健康状况的综合评价指标体系；
[0012]S4构建健康评价计算单元，所述健康评价计算单元可基于所述污水管道健康状况的综合评价指标体系，对监控区域内任一污水管道的健康状态进行实时评分，得到任一污水管道的健康状态的动态得分；
[0013]S5构建动态更新单元，所述动态更新单元可将健康评价计算单元所得出的动态得分实时更新和存储，并与污水管道在监控区域的GIS地图上的分布位置进行对应；
[0014]S6构建报告生成单元，所述报告生成单元可根据动态更新单元存储的动态得分和其历史数据，生成污水管道系统的健康评价报告。
[0015]通过以上技术方案，本专利技术的评价方法可对污水管道健康状况进行定期或连续监测和评估，可以更好地反映污水管道健康状况的变化和趋势。
[0016]本专利技术基于以上构建得到的各单元，可保持对污水管道基础信息的综合记录、实时录入更新评价指标信息、实时采集流量监测数据、动态更新水力模型、实时提取任一管道位置处的水力状态数据、实时计算污水管道健康状况评分并动态生成污水管道健康报告。
[0017]相对于传统的静态健康评估方法相比，本专利技术的以上技术方案可以利用实时采集的监测数据对水力模型参数进行调整，从而达到实时模拟和计算的目的，能够更准确地反映管道系统的实际运行状态；可以对管道系统进行全面的分析和评估，识别出管道系统的潜在问题，及时采取措施进行管道修复或避免管道系统出现故障，提高了管道系统的安全性和可靠性。
[0018]在一些具体实施方式中，所述报告生成单元可根据动态更新的评分数据和历史评分数据，系统生成污水管道系统的健康评价报告，包括各污水管道损坏情况、流量情况等详细信息，并分析管道健康状况的发展趋势和存在的问题，提出相应的管道维护建议和风险防范措施。
[0019]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述污水管道基础数据包括：污水管道安装地理位置、材料类型、规格、使用年限、维修记录、运行参数、历史监测数据和CCTV检测数据；其中，所述规格包括管长和管径；所述运行参数包括管道内流量、流速、压力和水位；所述历史监测数据包括管道的历史流量和历史水位；所述CCTV检测数据包括污水管道的结构性缺陷与功能性缺陷的类型及缺陷分布的位置；其中，所述结构性缺陷的类型包括腐蚀、破裂、变形、错口、脱节、侵入、渗漏中的一种或多种；所述功能性缺陷的类型包括积泥、结垢、有杂物、洼水、封堵、树根穿入中的一种或多种。
[0020]根据本专利技术的一些优选实施方式，步骤S1中还包括对所述污水管道基础数据进行整理后，再进行所述存储，所述整理包括数据去重和无效数据剔除。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述S2具体包括：
[0022]S21通过数据分析方法，自基础数据库单元中提取出与污水管道健康状况最相关的一些影响因素即评价指标，形成污水管道健康状况的综合评价指标体系；
[0023]S22将所述综合评价指标体系中的评价指标划分为管道水力状态指标和其他非水力状态指标；
[0024]S23确定污水管道的关键监测点位置，在关键监测点处安装管道流量计，实时采集关键监测点的管道水力状态数据；
[0025]S24实时更新和录入所述非水力状态指标的数据和所述关键监测点的管道水力状态数据，共同构成数据采集单元；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水力模型的污水管道动态健康评价方法，其特征在于，其包括：S1构建基础数据库单元，包括：将收集和/或测试得到的监控区域内的污水管道基础数据与污水管道在监控区域的GIS地图上的分布位置进行对应和存储，得到与GIS系统集成的基础数据库单元；S2构建数据采集单元，所述数据采集单元可自基础数据库单元中提取出与污水管道健康状况相关的影响因素即评价指标，并实时录入采集到的管道非水力状态指标数据和关键监测点的管道水力状态指标数据；S3构建水力模型计算单元，所述水力模型计算单元可根据基础数据库单元中存储的污水管道基础数据及其在监控区域的GIS地图上的分布位置，基于暴雨管理模型SWMM建立城市排水管网水力模型，并通过S2获得的关键监测点的实时管道水力状态指标数据对所述城市排水管网水力模型进行率定和验证、对其输入参数进行实时调整，得到动态排水管网水力模型，并进一步通过所述动态排水管网水力模型提取监控区域内任一污水管道位置处的管道水力状态指标的数据，即关键水力状态指标数据，由关键水力状态指标数据和S2获得的实时录入的非水力状态指标数据共同构成污水管道健康状况的综合评价指标体系；S4构建健康评价计算单元，所述健康评价计算单元可基于所述污水管道健康状况的综合评价指标体系，对监控区域内任一污水管道的健康状态进行实时评分，得到任一污水管道的健康状态的动态得分；S5构建动态更新单元，所述动态更新单元可将健康评价计算单元所得出的动态得分实时更新和存储，并与污水管道在监控区域的GIS地图上的分布位置进行对应；S6构建报告生成单元，所述报告生成单元可根据动态更新单元存储的动态得分和其历史数据，生成污水管道系统的健康评价报告。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述污水管道基础数据包括：污水管道安装地理位置、材料类型、规格、使用年限、维修记录、运行参数、历史监测数据和CCTV检测数据；其中，所述规格包括管长和管径；所述运行参数包括管道内流量、流速、压力和水位；所述历史监测数据包括管道的历史流量和历史水位；所述CCTV检测数据包括污水管道的结构性缺陷与功能性缺陷的类型及缺陷分布的位置；其中，所述结构性缺陷的类型包括腐蚀、破裂、变形、错口、脱节、侵入、渗漏中的一种或多种；所述功能性缺陷的类型包括积泥、结垢、有杂物、洼水、封堵、树根穿入中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S1中还包括对所述污水管道基础数据进行整理后，再进行所述存储，所述整理包括数据去重和无效数据剔除。4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述S2具体包括：S21通过数据分析方法，自基础数据库单元中提取出与污水管道健康状况最相关的一些影响因素即评价指标，形成污水管道健康状况的综合评价指标体系；S22将所述综合评价指标...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晋军，庞亚莉，王昊，唐颖，杜伟，
申请(专利权)人：北京城市学院，
类型：发明
国别省市：