一种LeakView城镇供水管网漏损控制管理系统

摘要

一种LeakView城镇供水管网漏损控制管理系统，包括：控制管理系统包括分区管理系统、漏损噪声在线监测系统、水锤预警监测系统，分区管理系统将供水管网形成从出厂水量、一级分区、二级分区、DMA、用户末端多级用水单位分区管理模式，各个用水单位通过水平衡测试进行科学管理，通过供水管网漏损对压力响应机制，制定节水效果和经济匹配性最优的压力调控策略，漏损噪声在线监测用终端噪声监测设备替代人工听漏，将噪声以数据的形式展现，通过关键数据比对分析，找到疑似漏失存在的区域，水锤预警监测系统采用网系统瞬变流压力波动情况与大数据技术结合，实现在线监测管网系统压力的快速变化，将异常压力变化情况即时报警，实现在线预警，深入挖掘与分析数据，制定水锤防护。

说明书

技术领域

本发明涉及供水管网运营和运行管理，属于市政工程技术领域，具体涉及一种LeakView 城镇供水管网漏损控制管理系统。

背景技术

现有技术通过管线定期巡检，做基本的分区计量，依据夜间最小流量判断是否有漏水。管线巡检，需要消耗大量人力并且发现漏损效率低。依据分区夜间最小流量判断经常出现误报，漏报情况，浪费人力去现场巡检。

发明内容

本发明为了克服上述技术的不足和缺陷，提供了一种城镇供水管网漏损控制管理系统。本发明的是通过下述方式实现的：

一种LeakView城镇供水管网漏损控制管理系统，包括：控制管理系统包括分区管理系统、漏损噪声在线监测系统、水锤预警监测系统，分区管理系统将供水管网形成一级分区、二级分区、DMA、用户末端多级用水单位分区管理模式，各个用水单位通过水平衡测试进行科学管理，通过供水管网漏损对压力响应机制，制定节水效果和经济匹配性最优的压力调控策略，漏损噪声在线监测用终端噪声监测设备替代人工听漏，将噪声以数据的形式展现，通过关键数据比对分析，找到疑似漏失存在的区域，水锤预警监测系统采用网系统瞬变流压力波动情况与大数据技术结合，实现在线监测管网系统压力的快速变化，将异常压力变化情况即时报警，实现在线预警，深入挖掘与分析数据，制定水锤防护。

分区管理系统将供水管网形成一级分区、二级分区、DMA、用户末端多级用水单位分区管理模式，一级分区和二级分区主要依据水源的用水性质、地形地势和压力相似形成分区，也可按行政区划分，由专用的供水主干管或干管供水，然后通过分区内的支管向下一级别的用户供水，实现供水干管与支管的功能分离。

所述主要水平衡测试步骤包括：

1)统计供水总量，统计供水单位年度供水总量，包括自产供水量和外购供水量两部分；

2)统计注册用户用水量，统计在供水单位注册的所有用户的年度用水总和，包括计费用水量和免费用水量两部分；

3)测试计量损失水量，分别测试由于计费节点变化(总表到户表)导致的居民用户损失水量和由于计量误差引起的非居民用户损失水量，得到总体计量损失水量，

4)估算其他损失水量，估算未注册用户用水和由于用户拒查等管理因素导致的损失水量；

5)计算漏失水量，由供水总量减去注册用户用水量、计量损失水量、其它损失水量，得到漏失水量。

用终端噪声监测设备替代人工听漏，基于分区管网或在主干管网上大规模部署漏损噪声记录仪，以巡检式或固定式的方式，对管网进行一段时间的漏损监控，记录噪声，将噪声以数据的形式展现，通过关键数据比对分析，找到疑似漏失存在的区域，在线噪声监测系统具有评估、发现、定位功能。

在供水系统的输水管道、主干管网管道上布置水锤记录仪，高频率实时在线监测管网系统压力波动情况，并将异常情况记录用以分析，制定防护措施方案。

具体的，所述通过供水管网漏损对压力响应机制，制定节水效果和经济匹配性最优的压力调控策略包括：

1)计算管网节点水量

Q＝cPⁿ

所述公式中：Q为管网节水量；c为漏失系数值；P是管网压力；n设置为0.5；

2)计算通过压力控制计算出的节水量

所述公式中：Q₁为压力控制前的水量；Q₂为压力控制后的水量；H₁为压力控制前的压力(m)；>2为实施压力控制的压力；所述N₁为管材指数；所述N₁包括0.5～2.5；

利用所述公式可以计算出实施压力控制Q₂的水量，进而根据Q_节＝Q₁-Q₂计算出通过压力控制计算出的节水量Q_节；

3)对管网压力执行每小时根据用户的用水量提供最优的服务压力；

所述最优的服务压力包括：满足该实施压力控制区域内用户用水量的最低压力；

具体的，所述N₁包括：所述管材为金属时，N₁为0.5；当对现场管材情况不掌握时，所述N₁为1；所述漏失为管件接头的小漏或背景漏失时，N₁为1.5；所述管材为塑料时，N₁为2.5。

本发明的另一个目的是提供一种装置、系统、终端设备、存储设备、和/或介质，所述装置、系统、终端设备、存储设备、和/或介质中含有下述所述指令，和/或可执行所述指令的应用程序：

计算或判断最优的服务压力；

所述计算或判断最优的服务压力包括：

1)计算管网节点水量

Q＝cPⁿ

所述公式中：Q为管网节水量；c为漏失系数值；P是管网压力；n设置为0.5；

2)计算通过压力控制计算出的节水量

所述公式中：Q₁为压力控制前的水量；Q₂为压力控制后的水量；H₁为压力控制前的压力(m)；>2为实施压力控制的压力；所述N₁为管材指数；所述N₁包括0.5～2.5；

利用所述公式可以计算出实施压力控制Q₂的水量，进而根据Q_节＝Q₁-Q₂计算出通过压力控制计算出的节水量Q_节；

3)对管网压力执行每小时根据用户的用水量提供最优的服务压力；

所述最优的服务压力包括：满足该实施压力控制区域内用户用水量的最低压力；

具体的，所述终端设备包括移动和/或智能终端；所述装置包括手机、电脑、笔记本电脑、机器人；所述存储设备包括手机、电脑、笔记本电脑、机器人、和/或系统的存储设备；所述介质包括硬盘、移动硬盘、光盘、软盘、文档、文件、U盘。

本发明的还一个目的是提供本发明所述装置、系统、终端设备、存储设备、和/或介质的制备方法，所述制备方法包括将所述指令和/或应用程序导入、写入、和/或移入所述装置、系统、终端设备、存储设备、和/或介质中。

本发明的还一个目的是提供本发明任一所述系统、所述装置、系统、终端设备、存储设备、和/或介质在降低漏损、控制漏损、和/或制备控制漏损相关产品中的应用。

本发明的有益效果：

1.分区管理是有效解决产销差及漏损的有效手段之一。从供水管理的高度来智能调度供水水量在管网系统中的分配，同时，从最小颗粒度精细化优化管网水力工况。企业实现管网优化运行，平衡管网压力、减少爆管事故，改善水质情况，降低产销差，降低漏损，减少直接和间接经济损失，提高企业运营收入。

2.水平衡测试是计划用水管理的依据，是节水精细挖掘的先决条件，水平衡测试在节水管理中扮演者重要的、不可替代的角色。提高企业对与水相关的管理工作的重视程度，加强企业对与水相关的管理工作、提高自身节水、用水及管水的管理水平等为重点开展整改。同时，增强全民节水意识。

3.精细化压力管理使企业快速实现节水效果，降低漏损率，平衡管网压力，改善管网运行情况，减少爆管事故，延长资产使用寿命，提高用户满意度，减少直接和间接经济损失。

4.大用户管理使企业实现对大用户在线监测，解决“大马拉小车”或“小马拉大车”的问题，制度水表周期检定计划用以延长水表周期和提高计量精度，增加企业收入，解决产销差及漏损问题。

5.新计量学管理使企业通过数据挖掘查找漏损点，从源头上突破节水难点，实现降低产销差，降低漏损率。针对性强地差别化供水，促进节水技术的提升，实现合理有效分配供水。同时，推动计量器具管理方式理念的转变、完善计量技术规范、健全计量体系，实现供水成本的降低，企业收益的提高。

6.漏损噪声监测使企业利用巡检式或固定式大规模布置漏损噪声记录仪，与分区管网监测互相结合与印证，提高漏损事件报警的准确度，缩小漏损的范围，提高漏损点定位的准确度。

7.水锤预警使企业实时在线高频率地监测供水系统压力情况，分析压力异常数据，制定水锤预警预案，提高发生应急异常事故的响应能力，缩小受影响的范围，减少不必要的经济损失。

附图说明

图1是城镇供水管网分区管理结构示意图

具体实施方式

一种LeakView城镇供水管网漏损控制管理系统，包括：控制管理系统包括分区管理系统、漏损噪声在线监测系统、水锤预警监测系统，分区管理系统将供水管网形成一级分区、二级分区、DMA、用户末端多级用水单位分区管理模式，各个用水单位通过水平衡测试进行科学管理，通过供水管网漏损对压力响应机制，制定节水效果和经济匹配性最优的压力调控策略，漏损噪声在线监测用终端噪声监测设备替代人工听漏，将噪声以数据的形式展现，通过关键数据比对分析，找到疑似漏失存在的区域，水锤预警监测系统采用网系统瞬变流压力波动情况与大数据技术结合，实现在线监测管网系统压力的快速变化，将异常压力变化情况即时报警，实现在线预警，深入挖掘与分析数据，制定水锤防护。划分DMA的实施方法是综合考虑水源性质、位置、数量，城市地形地貌，行政划分功能性质，供水管网拓扑结构基础信息情况等，将管网系统建造或改造为不同级别、不同作用的分区，实现分区供水。

如图1所示，一级分区和二级分区主要依据水源的用水性质、地形地势和压力相似形成分区，也可按行政区划分。由专用的供水主干管或干管供水，然后通过分区内的支管向下一级别的用户供水，实现供水干管与支管的功能分离。在分区供水边界安装流量计，可适当关闭不影响水力工况的阀门，尽量减少管网的改造或新增，在分区内布置压力、流量和水质监测点，监测和监控管网运行情况。定期维护关闭的阀门以及排放末端水，保障供水安全可靠度。

在供水管网内划分DMA、大用户及非DMA。DMA内由居民用户、商业用户或其他用户等组成。DMA尽量通过关闭阀门的方式形成单路入水；多入水口的需较明确水表位置及关系，并确认分区通过多入水口计量完成封闭，原则上入口不超过两个。定期维护关闭的阀门以及排放末端水，保障供水安全可靠度。

建立DMA高度覆盖、大用户测量，在然后虚拟汇总成二级分区、在二级区域内通过压力调节建立按需供水的自动压力平衡体系(即水量均衡)，确保供水管网运行安全；再虚拟汇总成为一级分区，这个过程是一个逐步固化的过程。

水平衡测试是对用水单位进行科学管理的有效方法，也是进一步做好城市节约用水工作的基础。通过水平衡测试能够全面了解用水单位管网状况，各单元用水现状，绘制水平衡图，依据测定的水量数据，找到水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘节水潜力，达到加强用水管理，提高合理用水水平的目的。

水量数据具体包括：供水总量、注册用户用水量、计量损失水量、其他损失水量。

漏损水量＝供水总量-注册用户用水量

漏失水量＝漏损水量-计量损失水量-其他损失水量

其他损失水量指未注册用户用水和用户拒查等管理因素导致的损失水量

漏失水量计算过程主要包括：

1)统计供水总量。统计供水单位年度供水总量，包括自产供水量和外购供水量两部分。

2)统计注册用户用水量。统计在供水单位注册的所有用户的年度用水总和，包括计费用水量和免费用水量两部分。

3)测试计量损失水量。分别测试由于计费节点变化(总表到户表)导致的居民用户损失水量和由于计量误差引起的非居民用户损失水量，得到总体计量损失水量。

4)估算其他损失水量。估算未注册用户用水和由于用户拒查等管理因素导致的损失水量。

5)计算漏失水量。由供水总量减去注册用户用水量、计量损失水量、其它损失水量，得到漏失水量。

智能精细化区域压力管理的实施，对分区的供水管网优化运行带来综合效益。通过压力管理的方式，带来迅速且显著的节水效果。压力控制能够优化管网运行、平衡管网压力、保护局部压力、减少爆管事故、节约水资源。同时，供水管网管理是一个长期的运维过程，通过压力的优化运行可以延长供水管网的使用寿命，提高管网资产使用的经济性，充分合理利用现有的存量管网资产。基于仿真模拟技术、混沌遗传算法建立漏损模型和压力控制模型，研究漏损对压力响应机制，制定节水效果和经济匹配性最优的压力调控策略，计算节水量。

管网节点水量与管网压力的关系如下：

Q＝cPⁿ

上述公式中：Q为管网节点水量；c为漏失系数值；P是管网压力；n设置为0.5。

管网的压力越大，漏失水量越大；

通过压力控制计算出的节水量(Q_节)的计算公式如下：

上述公式中：Q₁为压力控制前的水量(m³/h)；Q₂为压力控制后的水量(m³/h)；H₁为压力控制前的压力(m)；H₂为实施压力控制的压力(m)；所述N₁为管材指数；所述N₁包括0.5～2.5；具体的，所述管材为金属时，N₁为0.5；当对现场管材情况不掌握时，所述N₁为1；所述漏失为管件接头的小漏或背景漏失时，N₁为1.5；所述管材为塑料时，N₁为2.5；

利用上述公式可以计算出实施压力控制Q₂的水量(Q₁、H₁、H₂、N₁已知)，进而根据Q_节＝Q₁->2计算出通过压力控制计算出的节水量Q_节。

智能精细化区域压力管理的实施包括：对管网压力执行每小时根据用户的用水量提供最优的服务压力(每个实施压力控制案例的楼层等情况不同，所需要的服务压力是不一样的，压力控制的压力越低，节水量越大，最优的服务压力首先需要保障实施压力控制区域所需的基本服务压力)，避免冗余水头。这样，可以升高主管网的压力，平衡管网的压力。

加强对大用户的监管，将直接关系到企业的建设发展、经济效益和社会效益。通过对大用户的管理，可以有效提高企业的售水量，减少产销差，增加企业的售水收入。因此，对大用户水表从选表、用表、管表和换表四个方面进行管理，利用水联网自主研发的算法实现水表配匹分析，同时，根据表具校核管理制定水表周期检验的计划。

产销差及漏损的产生是由计量仪表配置不合理、监管失序以及由此带来的供水系统信息迟滞、混乱造成的原因之一。建立基于计算流体力学技术的不同干扰条件下封闭管道内流场模型，构建计量仪表的配置方案库，并固化为优化配置软件，推进水流量仪表信息化改造。运用大数据云技术等手段，完成计量数据的采集、传输、存储及分析，建立计量监控体系，促进城市用水结构调整，提高用水效率，实现科学地计量、分配和精细化管理，将“计量器具管理”向“计量数据管理”提升。

漏损噪声监测是将传统通过声学原理，用终端噪声监测设备替代人工听漏，将噪声以数据的形式展现，通过关键数据比对分析，找到疑似漏失存在的区域。在线噪声监测系统具有评估、发现、定位功能。利用这种技术与分区结合，作为大规模快速部署进行漏损普查的方式使用，提高了漏损普查效率，完善对漏损的监控与管理。

供水系统输水管道和供水管网主干管道由于受阀门突然的开启或关闭、水泵停机或开启等情况，容易引起水锤。为预防水锤的发生，本发明将管网系统瞬变流压力波动情况与大数据技术结合，实现在线监测管网系统压力的快速变化，将异常压力变化情况即时报警，实现在线预警，深入挖掘与分析数据，制定水锤防护。