一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质技术方案

本申请公开了一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质，用以解决现有的城市应急排水系统无法实现自动控制，导致应急排水启动失败而引发洪涝灾害的技术问题。包括：实时获取液位传感器及流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。通过构建模型对即将发生短时强降雨的时间段内排水策略进行预测，在确保排水顺利进行的同时，还能对水泵进行节能控制。水泵进行节能控制。水泵进行节能控制。

【技术实现步骤摘要】
一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质


[0001]本申请涉及自动控制
，尤其涉及一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]在城市化进程中，衡量一个城市发展水平的重要指标就是城市应急排水系统的建设。而我国传统的应急排水系统结构较为简单，在实际应用中又缺乏自动化控制机制，无法实现集中控制和智能化处理。在发生短时强降雨时，常常出现排水系统启动失败的问题，严重影响城市排水，导致洪涝灾害的发生。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质，用以解决现有的城市应急排水系统无法实现自动控制，导致应急排水启动失败而引发洪涝灾害的技术问题。
[0004]一方面，本申请实施例提供了一种城市应急排水系统的控制方法，所述城市应急排水系统包括中央控制器、水泵、液位传感器、流量计以及若干出入节点，所述若干出入节点之间通过管道及水泵连接，所述方法包括：实时获取所述液位传感器及所述流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。
[0005]在本申请的一种实现方式中，获取预设时间段内的降水信息的过程，具体为：基于最小流域面积法计算雨水径流量，公式如下：Q=φ
×
q
×
F；其中，Q为雨水径流量，φ为径流系数，q为设计暴雨强度，F为汇水面积。
[0006]在本申请的一种实现方式中，所述城市应急排水策略预测模型的训练过程，具体为：基于当前的水流信息和降水信息在数据库中遍历，以查找多个与当前时间段近似的历史时期排水数据；所述历史时期排水数据中包含历史水流信息、历史降水信息以及历史城市排水策略，所述历史城市排水策略中包含各个出入节点的水泵转速及闸门开度；将查找到的多个所述历史时期排水数据划分为训练集和测试集；将所述训练集输入预先构建的所述城市应急排水策略预测模型中进行训练，将所述测试集输入训练后的所述城市应急排水策略预测模型中进行优化。
[0007]在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括：将所述测试集输入训练后的所述城市应急排水策略预测模型后，输出预测城市排水策略；将所述预测城市排水策略与所述测试集中对应的历史排水策略进行比对，并计算误差率；重复优化，直至计算的误差率小于预设阈值，完成所述城市应急排水策略预测模型的收敛。
[0008]在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括：基于所述水流信息以及所述降水
信息，确定各个出入节点的水泵的流入量及流出量；获取当前水泵的扬程及功率，基于所述当前水泵的扬程及功率，确定所述当前水泵的排水能力；基于所述当前水泵的排水能力，判断所述当前水泵是否满足预设时间段内的排水需求。
[0009]在本申请的一种实现方式中，所述基于所述当前水泵的排水能力，判断所述当前水泵是否满足预设时间段内的排水需求，具体包括：若所述流入量大于流出量，则确定所述当前水泵不满足预设时间段内的排水需求，并增大所述当前水泵的功率；若所述流入量等于流出量，则确定所述当前水泵满足预设时间段内的排水需求，无需更改所述当前水泵的功率；若所述流入量小于流出量，则确定所述当前水泵不满足预设时间段内的排水需求，并减小所述当前水泵的功率。
[0010]本申请实施例还提供了一种城市应急排水系统的控制系统，应用如前述的一种用于城市应急排水系统的控制方法，所述系统包括：流量信息获取模块，用于实时获取液位传感器及流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；城市排水策略预测模块，用于构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；排水控制执行模块，用于基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。
[0011]在本申请的一种实现方式中，所述系统还包括水泵排水能力计算模块，用于确定水泵的排水能力。
[0012]此外，本申请实施例还提供了一种城市应急排水系统的控制设备，所述设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：实时获取液位传感器及流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。
[0013]最后，本申请实施例还提供了一种城市应急排水系统的控制的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：实时获取液位传感器及流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。
[0014]本申请实施例提供的一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质，通过构建模型对即将发生短时强降雨的时间段内排水策略进行预测，然后根据排水策略控制城市排水系统的管道阀门水泵进行协调，以期在较短时间内完成城市应急排水。同时，还考虑到排水管道的出入节点水泵的功率及扬程，确定水泵排水能力并控制水泵转速功率，在确保排水顺利进行的同时，还能对水泵进行节能控制。本方案可应用在海绵城市建设中，增强城市排水系统对雨水的渗透、调蓄、排放和利用。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请实施例提供的一种城市应急排水系统的控制方法流程图；图2为本申请实施例提供的一种城市应急排水系统的控制系统组成图；图3为本申请实施例提供的一种城市应急排水系统的控制设备示意图。
具体实施方式
[0016]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0017]本申请实施例提供了一种城市应急排水系统的控制方法、系统、设备及介质，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市应急排水系统的控制方法，所述城市应急排水系统包括中央控制器、水泵、液位传感器、流量计以及若干出入节点，所述若干出入节点之间通过管道及水泵连接，其特征在于，所述方法包括：实时获取所述液位传感器及所述流量计测得的城市下水道的水流信息，以及预设时间段内的降水信息；构建城市应急排水策略预测模型，将所述水流信息以及所述降水信息输入经训练后的所述城市应急排水策略预测模型，输出预设时间段内的城市排水策略，将所述城市排水策略下发至各个出入节点；基于所述城市排水策略，控制各个出入节点的水泵转速及闸门开度进行排水。2.根据权利要求1所述的一种城市应急排水系统的控制方法，其特征在于，获取预设时间段内的降水信息的过程，具体为：基于最小流域面积法计算雨水径流量，公式如下：Q=φ
×
q
×
F；其中，Q为雨水径流量，φ为径流系数，q为设计暴雨强度，F为汇水面积。3.根据权利要求1所述的一种城市应急排水系统的控制方法，其特征在于，所述城市应急排水策略预测模型的训练过程，具体为：基于当前的水流信息和降水信息在数据库中遍历，以查找多个与当前时间段近似的历史时期排水数据；所述历史时期排水数据中包含历史水流信息、历史降水信息以及历史城市排水策略，所述历史城市排水策略中包含各个出入节点的水泵转速及闸门开度；将查找到的多个所述历史时期排水数据划分为训练集和测试集；将所述训练集输入预先构建的所述城市应急排水策略预测模型中进行训练，将所述测试集输入训练后的所述城市应急排水策略预测模型中进行优化。4.根据权利要求3所述的一种城市应急排水系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述测试集输入训练后的所述城市应急排水策略预测模型后，输出预测城市排水策略；将所述预测城市排水策略与所述测试集中对应的历史排水策略进行比对，并计算误差率；重复优化，直至计算的误差率小于预设阈值，完成所述城市应急排水策略预测模型的收敛。5.根据权利要求1所述的一种城市应急排水系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述水流信息以及所述降水信息，确定各个出入节点的水泵的流入量及流出量；获取当前水泵的扬程及功率，基于所述当前水泵的扬程及功率，确定所述当前水泵的排水能力；基于所述当前水泵的排水能力，判断所述当前水泵是否满足预设时间段内的排水需求。6.根据权利要求5所述的一种城市应急排水系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述当前水泵的排水能力，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，卢茂涛，徐伟，
申请(专利权)人：山东科能电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：