【摘要】 基于瞬变流分析的给水管网事件模型建模方法属于给水管网动态模拟领域，其特征在于，硬件包括：部署于现场的工业对象及其状态采集与控制设备，通讯网络，部署于控制中心的上位机，服务器数据库，客户端，大屏幕显示单元；软件包括：部署于服务器数据库的基于GIS的给水管网基础数据与时程数据数据库，恒定流水力计算模型，给水管网状态估计计算算法，基于瞬变流分析的给水管网事件分析模型，及部署于客户端的GUI接口。通过测点水压，流量数据，工业对象状态数据，应用所述管网状态估计算法估计管网状态，应用所述管网事件分析模型分析管网水力瞬态变化过程，将管网状态实时变化过程在客户端或大屏幕显示设备上表现，反应管网状态变化过程。 【专利类型】发明授权 【申请人】北京工业大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100124 北京市朝阳区平乐园100号 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】朝阳区 【申请号】CN200810115713.7 【申请日】2008-06-27 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101308364B 【公开公告日】2010-12-01 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101308364B 【授权公告日】2010-12-01 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G05B17/02; E03B7/00; H04L12/28 【发明人】周玉文; 谢善斌; 邢丽云; 汪明明; 刘江涛 【主权项内容】1.基于瞬变流分析的给水管网事件模型建模方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步骤： (1)按以下步骤建立一个基于瞬变流分析的包含经通信网络互联的远传终端和控制中心在内的给水管网动态模拟控制系统： (1.1)在至少包括水厂，水箱，泵站，关键控制阀门，给水管网中关键节点在内的各处都建立一个远传终端，用于测量包含管网物理构件水压，流量在内的水力参数，以及至少包含阀门开度，水泵转速，控制阀门开度，水泵调速参数在内的各机械、电子设备的状态参数，所述远传终端包括：作为工业对象的水泵、阀门、水箱中设立的各类传感器，工业对象数据采集设备，工业对象状态控制设备以及第一交换机，其中： 工业对象数据采集设备发送采集工业对象的水力参数和状态参数的指令，工业对象状态控制设备发送控制工业对象状态的指令，并依次通过所述第一交换机和通讯网络与所述控制中心的主站通信； (1.2)在自来水公司或水厂的中央控制室建立控制中心，并通过所述通信网络传送数据采集指令，设备控制指令并接收所述的采集数据，经过分析后，模拟所述管网的动态过程并显示结果，所述控制中心设有：第二交换机，上位机，服务器数据库，客户端，第三交换机，大屏幕显示用工控机以及大屏幕显示器，其中： 第二交换机，与所述通信网络连接； 上位机，接收、处理所述第二交换机发送的所述采集数据，并转发到所述服务器数据库，并在本机上显示；向所述第二交换机发送数据采集指令及状态控制指令；通过所述第三交换机与所述大屏幕显示用的工控机连接，发送图象显示指令，控制大屏幕显示图像； 服务器数据库，包括如下数据库及分析软件： 基于地理信息系统GIS的给水管网基础数据与时程数据数据库； 基于所述的GIS的恒定流水力学分析模型； 给水管网状态估计计算算法，用于实时估计各节点当前的用水量，按下述计算目标函数优化，估计当前各节点的用水量向量 Min 其中：Wpi表示测压点i重要性权重，设定， Wfj表示测流点j重要性权重，设定， m表示测压点数，n表示测流点数， Him表示测压点i水压测量值，实测， Hic表示测压点i水压估计计算值， Qjm表示测流点j流量测量值，实测， Qjc表示测流点j流量估计计算值； 基于瞬变流分析的给水管网事件分析模型，其中建立了瞬变流计算水力学模型，其中： 运动方程L1为： 连续性方程L2为： 其中：Hx为压头沿程变化率， Ht为压头当地变化率， Vx为速度沿程变化率， Vt为速度当地变化率， 为单位质量水流所受的摩擦阻力，f为Darcy-Weisbach摩擦系数，已知，D为管线管径，已知， V为水流流速，取前一时步值，已知， a为水击波波速， ，其中：dH表示水压变化值，dρ/ρ表示水体密度变化相对量，dA/A表示管线截面面积变化相对量，a值可根据水体的压缩性及管道材料的弹性计算得出，已知， g为重力加速度， 所述服务器数据库分别与上位机，客户端，第三交换机互联， 所述服务器数据库通过所述第三交换机与所述大屏幕显示用的工控机连接，发送图象显示指令，控制大屏幕显示图像； 客户端，设有图形用户接口，用于与所述第二交换机通信，并通过通信网络向工业对象发送所述的工业对象水力参数与状态参数的数据采集和工业对象状态控制指令；同时，还与所述服务器数据库通信，发送数据访问指令，调用给水管网基础数据及所述上位机转发的给水管网采集数据，并调用所需的各种给水管网分析算法并分析计算，又通过所述第三交换机与所述大屏幕显示用的工控机连接，发送图象显示指令，控制大屏幕显示图像； (2)所述客户端按以下步骤建立基于瞬变流分析的给水管网事件模型，该模型分析从即时时刻TCurrent起，某一时间段内的给水管网即时状态变化过程： (2.1)启动客户端计算机，按以下步骤进行： (2.1.1)建立所述工业对象的事件集，其中包括所有工业对象单元根据客户端发出的工业设备控制指令或采集的工业设备的状态数据而得出的各工业对象状态变化的时序曲线，其中包括状态变化的起始时刻； (2.1.2)设定模型分析即时时刻TCurrent为模型分析起始时刻TStart； (2.1.3)设定事件发生的标识符值，若在所述TCurrent时刻，工业对象状态发生变化，则设定该工业对象事件触发，事件发生标识符为真，否则为假； (2.1.4)将各个时刻各工业对象状态变化引发的所有事件组成的事件集中所有事件的触发时间TEventStart与模型分析即时时刻TCurrent逐个比较，若TEventStart≥TCurrent，则该事件标记为有效事件，否则，标记为无效事件，有效事件组成的事件集称为有效事件集，无效事件组成的事件集称为无效事件集； (2.2)比较模型分析即时时刻TCurrent与模型分析停止时刻TStop，若TCurrent≥TStop，终止分析，停止程序运行，否则，转步骤 (2.3)执行； (2.3)在时刻TCurrent，客户端依次通过第二交换机，通信网络向工业对象数据采集设备发送所述工业对象水力参数与状态参数的采集指令，采集TCurrent时刻工业对象的所述参数，并把所采集的数据转发到所述的服务器数据库； (2.4)客户端从所述服务器数据库调用所述给水管网状态估计计算算法，分析步骤(2.3)得到的所述采集数据，估计给水管网在TCurrent时刻的状态； (2.5)判定TCurrent时刻事件发生标识符，若事件发生标识符为真，转步骤(2.7)执行，否则，转步骤(2.6)执行； (2.6)客户端向所述服务器数据库调用所述恒定流水力计算模型，分析TCurrent时刻给水管网恒定流动水力状态，转步骤(2.8)执行； (2.7)客户端向所述服务器数据库调用所述的瞬变流水力计算模型，根据步骤(2.1.1)所述的工业对象单元所述的状态变化的时序曲线，应用所述的连续性方程和运动方程分析触发时刻为TCurrent的管网事件引发的给水管网水力瞬态变化时序过程，若事件分析结束，则将已分析事件标记为无效事件，从有效事件集中删除，加入到无效事件集中，转步骤(2.8)执行； (2.8)客户端在本机显示器上或通过第三交换机与大屏幕显示器用的工控机在大屏幕上显示管网状态的时程变化情况； (2.9)根据系统预设的模型分析时间步长ΔT，计算TCurrent＝TCurrent+ΔT，将所得到的TCurrent与有效事件集中的最早触发事件的触发时间TMin-EventStart相比较，如果TCurrent≥TMin-EventStart，则TCurrent＝TMin-EventStart，同时，将事件发生标识符设定为真，否则，将事件发生标识符设定为假，重复步骤(2.2)～步骤(2.8)。 【当前权利人】北京清流技术股份有限公司 【当前专利权人地址】北京市丰台区西三环南路乙6号银河大厦7层 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12110000400687411U 【引证次数】1.0 【被引证次数】1 【他引次数】1.0 【被他引次数】1.0 【家族引证次数】1.0 【家族被引证次数】11
