用于管理供水管網(wǎng)內(nèi)的供水的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于管理供水管網(wǎng)內(nèi)的供水的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]韓國的多區(qū)域供水系統(tǒng)含有復雜的供水系統(tǒng)，其中分步構(gòu)建多個系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)通過緊急連接管線在聯(lián)動裝置中運作。關(guān)于多區(qū)域供水系統(tǒng)的最優(yōu)化操作，公開了下面的文檔。
[0003][文檔I]韓國專利，公開號10-2006-0125292(2006年12月6日)
[0004]然而存在一個問題，就是上面文檔所公開的技術(shù)可能只能應(yīng)用到一些特定的供水操作站中，并且已被獨立開發(fā)的不同的供水操作應(yīng)用軟件彼此難以集成到一起。另外，還存在另一個問題，就是用戶的便利性被降低，原因是該操作應(yīng)用軟件作為專用應(yīng)用軟件開發(fā)，它與SCADA (監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集)平臺相分開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在實現(xiàn)的一個目的是提供一種用于管理供水管網(wǎng)內(nèi)的供水的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)可提供一種栗和閥的操作方法，該方法既可以穩(wěn)定地供應(yīng)水又可以最小化能源消耗。
[0006]在本發(fā)明的總體方面，提供了一種用于管理供水管網(wǎng)內(nèi)的供水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:水力分析單元，其配置為通過利用初始管線網(wǎng)絡(luò)水力分析數(shù)據(jù)執(zhí)行水力分析模擬，輸出與形成管線網(wǎng)絡(luò)的鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析數(shù)據(jù)；校準單元，其配置為通過將利用預定管線的粗糙系數(shù)數(shù)據(jù)和需求量數(shù)據(jù)進行水力分析模擬的結(jié)果與基于實際性能的誤差信息進行比較，確定最優(yōu)的粗糙系數(shù)，且通過應(yīng)用該最優(yōu)粗糙系數(shù)生成用于優(yōu)化計算的水力分析數(shù)據(jù)；優(yōu)化單元，其配置為通過基于用于優(yōu)化計算的水力分析數(shù)據(jù)和使用優(yōu)化設(shè)置參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)生成的需求量數(shù)據(jù)執(zhí)行水力分析和優(yōu)化的集成模擬，從而繪制最優(yōu)的水栗操作方案和水力分析結(jié)果，且提供作為優(yōu)化參數(shù)的輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)該輸入數(shù)據(jù)可以繪制最優(yōu)水栗操作方案和水力分析結(jié)果；以及操作終端，其包括實時操作單元，該實時操作單元配置為通過基于使用優(yōu)化參數(shù)生成的需求量數(shù)據(jù)執(zhí)行水力分析與優(yōu)化的集成模擬，從而繪制出最優(yōu)水栗操作方案和水力分析結(jié)果。
[0007]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，初始管線網(wǎng)絡(luò)水力分析數(shù)據(jù)可以包括管線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施數(shù)據(jù)和管線網(wǎng)絡(luò)模擬條件數(shù)據(jù)。
[0008]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，管線網(wǎng)絡(luò)模擬條件數(shù)據(jù)可包括模式、能量、曲線、選項和時間中的至少一個。
[0009]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，校準單元可依據(jù)各種情況執(zhí)行預定管線粗糙系數(shù)的水力分析模擬。
[0010]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，校準單元可在歷史數(shù)據(jù)的某個時間段內(nèi)選擇流量標簽，并可根據(jù)該流量數(shù)據(jù)計算出需求量數(shù)據(jù)。[0011 ] 在本發(fā)明的某些示例性實施例中，優(yōu)化單元可進一步繪制鏈接到最優(yōu)水栗操作方案結(jié)果的需求預測結(jié)果。
[0012]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，優(yōu)化單元可進一步繪制與對應(yīng)于最優(yōu)水栗操作方案的鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析。
[0013]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，優(yōu)化單元可以按照時間的順序繪制與鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析數(shù)據(jù)、可以按照管線網(wǎng)絡(luò)的順序繪制與鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析數(shù)據(jù)、或者可以繪制與在預定時間的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力數(shù)據(jù)。
[0014]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，優(yōu)化單元可參照用戶預定的值作為水箱水位和需求模式。
[0015]在本發(fā)明的另一總體方面，提供了一種通過從用于管理供水管網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的操作終端接收數(shù)據(jù)進行的用于管理供水管網(wǎng)絡(luò)的操作服務(wù)器的操作方法，該操作方法包括:接收與形成管線網(wǎng)絡(luò)的鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析數(shù)據(jù)、用于優(yōu)化計算的水力分析數(shù)據(jù)以及包含用戶輸入的系統(tǒng)邊界設(shè)置值的數(shù)據(jù)；通過結(jié)合水力分析的優(yōu)化算法計算來搜索與控制變量(栗和閥)相關(guān)的最優(yōu)化解決方案；以及繪制在當前時間段所確定的決定變量的最優(yōu)控制值。
[0016]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，可以通過SCADA (監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集)單元接收該系統(tǒng)邊界設(shè)置值。
[0017]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，數(shù)據(jù)可以進一步通過需求斷點包括需求量數(shù)據(jù)。
[0018]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，數(shù)據(jù)可以進一步包括由用戶設(shè)置的電價系統(tǒng)。
[0019]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，操作方法可以進一步包括:通過執(zhí)行與最優(yōu)控制值相對應(yīng)的水力分析模擬，輸出與形成管線網(wǎng)絡(luò)的鏈接及節(jié)點相關(guān)的結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0020]在本發(fā)明的某些示例性實施例中，根據(jù)在當前時間段確定的決定變量時間段的與鏈接及節(jié)點相關(guān)的結(jié)果數(shù)據(jù)可以在下一個時間段的接收步驟中用作與組成管線網(wǎng)絡(luò)的鏈接及節(jié)點相關(guān)的水力分析數(shù)據(jù)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過操作終端與操作服務(wù)器上的每個應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)共享和功能耦合，通過對基于水力分析和優(yōu)化算法的操作系統(tǒng)進行打包，可以將程序進行集成。另外，每個應(yīng)用程序可以彼此獨立運行，以提高諸如管線網(wǎng)絡(luò)水力分析和水栗操作模擬的操作的專業(yè)和效率，并且通過SCADA單元可以為用戶提供顯示以提升用戶便利性。
[0022]另外，通過以模塊為單元開發(fā)應(yīng)用程序，可以將根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的系統(tǒng)鏈接至另系統(tǒng)。
[0023]另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以反映多個操作約束條件，并且準確度可通過水力分析和最優(yōu)化的結(jié)合而得到提升。
【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例示意性地闡釋用于管理供水管網(wǎng)內(nèi)的供水的系統(tǒng)的框圖。
[0025]圖2是圖1所闡示的操作終端的詳細示例性實施例框圖。
[0026]圖3是圖1所闡示的操作服務(wù)器的詳細示例性實施例框圖。
[0027]圖4是圖1所闡示的DB服務(wù)器的詳細示例性實施例框圖。
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例描述操作系統(tǒng)的操作的示例性視圖。
[0029]圖6是描述本發(fā)明操作的示例性視圖。
[0030]圖7是描述操作終端的實時操作單元的操作方法的示例性視圖。
【具體實施方式】
[0031]以下將結(jié)合附圖更加完整地描述多個示例性實施例，其中示出某些示例性實施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以體現(xiàn)在許多不同的形式中，并且不應(yīng)被看作是限制于此處所闡明的示例性實施例。相反，所描述的方面意在包括所有這些位于本發(fā)明范圍及新穎設(shè)想內(nèi)的變換、修改、變化和等價物。
[0032]最近，根據(jù)韓國政府的能源目標管理系統(tǒng)，KEPC0(韓國電力公司)采取了 “高峰時段價格”，以便在一天中電力通常消耗最多的高峰需求時間內(nèi)應(yīng)用最高價格，在電力消耗平均水平時應(yīng)用平均成本水平的價格，在一天中電力消耗最少的輕負荷時間內(nèi)應(yīng)用最低價格。此外，為了根據(jù)需求側(cè)管理來合理使用資源，在夏季檔能量消耗達到一年內(nèi)的高峰時，收費的價格更高，且同樣意義上，在一天內(nèi)電力需求集中的期間，收費的價格更高。本發(fā)明的一個目的是建立操作計劃以在電力需求集中的時間內(nèi)盡可能長久地避免供水操作。
[0033]供水管網(wǎng)的操作是一項高能量消耗工作。為了向用戶穩(wěn)定地提供優(yōu)質(zhì)供水，需在幾乎每個供應(yīng)點安裝和操作升壓站。另外，系統(tǒng)各處都要安裝和操作減壓閥和流量控制閥，以便控制系統(tǒng)中的水壓使其維持在最優(yōu)水平，或者控制水流的方向。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以實時控制栗和閥設(shè)施，因而可以最優(yōu)地操作該系統(tǒng)并且可以保存大量的會bi。
[0034]一般地，操作升壓站的方式可以是基于以往操作性能和系統(tǒng)操作者的經(jīng)驗，通過按時間段手工控制栗的開/關(guān)狀態(tài)，或者利用供水管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)配水池或水箱的水位確定是否啟動栗。
[0035]然而，這樣的操作方法最優(yōu)先考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供應(yīng)能力，以便產(chǎn)生過量靜水壓力或者維持水箱內(nèi)的水位高于需求，且因此這樣在能源效率方面不是更可取的。在額定操作點之外驅(qū)動該栗，以便將配水池的水位維持在最優(yōu)水位的上方，這種情況下可能不會尋求能量的合理使用，并且可能縮短栗的壽命，或者因頻繁驅(qū)動栗而可能使系統(tǒng)超負荷。另夕卜，可操作的水位范圍(最大可接受水位與最小可接受水位之間的差距)不寬廣，因而將產(chǎn)生對水質(zhì)退化的關(guān)注。
[0036]因此，為了有效地操作該栗，需要預先估計一定時間后所使用的水量，并且還需要響應(yīng)于所估計的使用水量計算出受壓流量和抽栗頭。這樣，應(yīng)當選擇和操作具有最佳性能的栗，以便可以防止能量浪費，并可以實現(xiàn)有效的栗管理。另外，通過這樣的過程在寬闊的范圍內(nèi)操作配水池，可以減少對水質(zhì)退化的關(guān)注。
[0037]就韓國來說，雖然各地區(qū)的詳細環(huán)境不相同，有很多山區(qū)并且海拔的改變很寬闊，這樣在整個系統(tǒng)中難以維持穩(wěn)定的水壓。因此，通過在高地安裝配水池的方式，大多數(shù)水供應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)先采取無壓力水供應(yīng)。也就是，在凈化廠的末端放置升壓站，以便給高地的配水池供應(yīng)凈化水。然后，通過無壓流將水從配水池供應(yīng)給消費者。
[0038]水栗站的理想操作是在電力單元成本很便