用于管理供水管網內的供水的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于管理供水管網內的供水的系統和方法。
【背景技術】
[0002]韓國的多區域供水系統含有復雜的供水系統，其中分步構建多個系統，且每個系統通過緊急連接管線在聯動裝置中運作。關于多區域供水系統的最優化操作，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可能只能應用到一些特定的供水操作站中，并且已被獨立開發的不同的供水操作應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，原因是該操作應用軟件作為專用應用軟件開發，它與SCADA (監測控制和數據采集)平臺相分開。
【發明內容】
[0005]本發明旨在實現的一個目的是提供一種用于管理供水管網內的供水的系統，其中該系統可提供一種栗和閥的操作方法，該方法既可以穩定地供應水又可以最小化能源消耗。
[0006]在本發明的總體方面，提供了一種用于管理供水管網內的供水的系統，該系統包括:水力分析單元，其配置為通過利用初始管線網絡水力分析數據執行水力分析模擬，輸出與形成管線網絡的鏈接及節點相關的水力分析數據；校準單元，其配置為通過將利用預定管線的粗糙系數數據和需求量數據進行水力分析模擬的結果與基于實際性能的誤差信息進行比較，確定最優的粗糙系數，且通過應用該最優粗糙系數生成用于優化計算的水力分析數據；優化單元，其配置為通過基于用于優化計算的水力分析數據和使用優化設置參數和歷史數據生成的需求量數據執行水力分析和優化的集成模擬，從而繪制最優的水栗操作方案和水力分析結果，且提供作為優化參數的輸入數據，根據該輸入數據可以繪制最優水栗操作方案和水力分析結果；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化參數生成的需求量數據執行水力分析與優化的集成模擬，從而繪制出最優水栗操作方案和水力分析結果。
[0007]在本發明的某些示例性實施例中，初始管線網絡水力分析數據可以包括管線網絡設施數據和管線網絡模擬條件數據。
[0008]在本發明的某些示例性實施例中，管線網絡模擬條件數據可包括模式、能量、曲線、選項和時間中的至少一個。
[0009]在本發明的某些示例性實施例中，校準單元可依據各種情況執行預定管線粗糙系數的水力分析模擬。
[0010]在本發明的某些示例性實施例中，校準單元可在歷史數據的某個時間段內選擇流量標簽，并可根據該流量數據計算出需求量數據。[0011 ] 在本發明的某些示例性實施例中，優化單元可進一步繪制鏈接到最優水栗操作方案結果的需求預測結果。
[0012]在本發明的某些示例性實施例中，優化單元可進一步繪制與對應于最優水栗操作方案的鏈接及節點相關的水力分析。
[0013]在本發明的某些示例性實施例中，優化單元可以按照時間的順序繪制與鏈接及節點相關的水力分析數據、可以按照管線網絡的順序繪制與鏈接及節點相關的水力分析數據、或者可以繪制與在預定時間的相關網絡中的鏈接及節點相關的水力數據。
[0014]在本發明的某些示例性實施例中，優化單元可參照用戶預定的值作為水箱水位和需求模式。
[0015]在本發明的另一總體方面，提供了一種通過從用于管理供水管網絡的系統的操作終端接收數據進行的用于管理供水管網絡的操作服務器的操作方法，該操作方法包括:接收與形成管線網絡的鏈接及節點相關的水力分析數據、用于優化計算的水力分析數據以及包含用戶輸入的系統邊界設置值的數據；通過結合水力分析的優化算法計算來搜索與控制變量(栗和閥)相關的最優化解決方案；以及繪制在當前時間段所確定的決定變量的最優控制值。
[0016]在本發明的某些示例性實施例中，可以通過SCADA (監測控制和數據采集)單元接收該系統邊界設置值。
[0017]在本發明的某些示例性實施例中，數據可以進一步通過需求斷點包括需求量數據。
[0018]在本發明的某些示例性實施例中，數據可以進一步包括由用戶設置的電價系統。
[0019]在本發明的某些示例性實施例中，操作方法可以進一步包括:通過執行與最優控制值相對應的水力分析模擬，輸出與形成管線網絡的鏈接及節點相關的結果數據。
[0020]在本發明的某些示例性實施例中，根據在當前時間段確定的決定變量時間段的與鏈接及節點相關的結果數據可以在下一個時間段的接收步驟中用作與組成管線網絡的鏈接及節點相關的水力分析數據。
[0021]根據本發明的示例性實施例，通過操作終端與操作服務器上的每個應用程序之間的數據共享和功能耦合，通過對基于水力分析和優化算法的操作系統進行打包，可以將程序進行集成。另外，每個應用程序可以彼此獨立運行，以提高諸如管線網絡水力分析和水栗操作模擬的操作的專業和效率，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應用程序，可以將根據本發明的示例性實施例的系統鏈接至另系統。
[0023]另外，根據本發明的示例性實施例，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化的結合而得到提升。
【附圖說明】
[0024]圖1是根據本發明的示例性實施例示意性地闡釋用于管理供水管網內的供水的系統的框圖。
[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服務器的詳細示例性實施例框圖。
[0028]圖5是根據本發明的示例性實施例描述操作系統的操作的示例性視圖。
[0029]圖6是描述本發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，本發明構思可以體現在許多不同的形式中，并且不應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明范圍及新穎設想內的變換、修改、變化和等價物。
[0032]最近，根據韓國政府的能源目標管理系統，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應用最高價格，在電力消耗平均水平時應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應用最低價格。此外，為了根據需求側管理來合理使用資源，在夏季檔能量消耗達到一年內的高峰時，收費的價格更高，且同樣意義上，在一天內電力需求集中的期間，收費的價格更高。本發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盡可能長久地避免供水操作。
[0033]供水管網的操作是一項高能量消耗工作。為了向用戶穩定地提供優質供水，需在幾乎每個供應點安裝和操作升壓站。另外，系統各處都要安裝和操作減壓閥和流量控制閥，以便控制系統中的水壓使其維持在最優水平，或者控制水流的方向。因此，根據本發明的示例性實施例，可以實時控制栗和閥設施，因而可以最優地操作該系統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操作者的經驗，通過按時間段手工控制栗的開/關狀態，或者利用供水管理系統的監控系統根據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先考慮系統的穩定性和供應能力，以便產生過量靜水壓力或者維持水箱內的水位高于需求，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動該栗，以便將配水池的水位維持在最優水位的上方，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，或者因頻繁驅動栗而可能使系統超負荷。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，因而將產生對水質退化的關注。
[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，并且還需要響應于所估計的使用水量計算出受壓流量和抽栗頭。這樣，應當選擇和操作具有最佳性能的栗，以便可以防止能量浪費，并可以實現有效的栗管理。另外，通過這樣的過程在寬闊的范圍內操作配水池，可以減少對水質退化的關注。
[0037]就韓國來說，雖然各地區的詳細環境不相同，有很多山區并且海拔的改變很寬闊，這樣在整個系統中難以維持穩定的水壓。因此，通過在高地安裝配水池的方式，大多數水供應系統的結構優先采取無壓力水供應。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凈化水。然后，通過無壓流將水從配水池供應給消費者。
[0038]水栗站的理想操作是在電力單元成本很便