申请/专利权人：重庆远通电子技术开发有限公司;重庆瑞宣晟机电设备有限公司

申请日：2021-12-03

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN114134955B

主分类号：E03B1/02

分类号：E03B1/02;E03B7/07;G06F30/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.03.22#实质审查的生效;2022.03.04#公开

摘要：本发明属于自来水供水系统技术领域，具体公开一种自组网及自供电供水管网压力管理系统及其水压管理方法。该管理系统包括多套具有自组网协同调控特性的自供电智能减压执行装置，每个装置均具备检测、分析、执行、通信能力，通过装置间的相互协同建模与计算确定每个供水节点的优化压力控制值，并通过将供水压差转化为电能的方法执行安装节点的压力调控，水压调控转化的电能通过转换与存储，实现对本装置运行供电，该装置的自供电特性使其对安装条件要求低，能够大规模安装于供水管网。本系统能够明显降低供水管网整体水压，实现供水管网压力优化管理。

主权项：1.一种自组网及自供电供水管网压力管理方法，其特征在于，自组网及自供电供水管网压力管理系统包括多套具有自组网协同调控特性的自供电智能减压执行装置，所述自供电智能减压执行装置间通过协同实现供水管网压力优化调控；方法包括如下步骤：步骤1：实时数据的协同采集：下级供水节点获取该节点每分钟流量Q，针对记录流量的每分钟内采集的水压数据，取其中位值作为表征该分钟内压力的特征值p下级节点，形成Q,p下级节点数据对，将数据对发往上级节点；上级供水节点获取该节点与下级节点送来的数据对对应分钟内的水压数据的中位值，作为表征该分钟内该节点的压力特征值p上级节点，计算得到该时段内该供水支路的压降值：p压降＝p上级节点-p下级节点Q与p压降组成的数据对Q,p压降形成构建流量-压降函数的数据集；步骤2：建立初始的流量压降预测模型：基于二阶多项式回归的流量压降模型如下：pd＝a0+a1q+a2q2其中，因变量为压降pd，自变量为流量q，建模目标是根据已有样本数据获得模型参数a0,a1,a2；设最初建立系统时，有n个训练数据，根据训练数据定义矩阵，qn为第n个训练数据的流量，pdn为第n个训练数据的压降，输入： 进而可定义增广矩阵：Z＝[QP]n×4增广矩阵的叉积阵为： 模型参数可表示为： 基于以上获得的模型参数，建立初始的流量压降模型，载入装置作为初始模型使用；步骤3：流量压降预测模型的在线迭代更新：根据步骤1，上级节点每过一个小时可获得60个反映其与下级节点间流量压降变化的Q,p压降数据，新数据可表示为： 其中q1*,q2*…q60*为新的一小时中每分钟的流量， 其中pd1*,pd2*…pd60*为新的一小时中每分钟的上级节点与下级节点的压力差；将原数据与新数据合并在一起采用增广矩阵表示为： 相应的叉积阵为： 在加入新数据后的模型参数为： 为新的模型参数向量，a0*,a1*,a2*为新的模型参数，基于新参数，流量压降预测模型迭代更新如下：pd＝a0*+a1*q+a2*q2；步骤4：供水流量预测：每个安装于供水末端节点的装置针对步骤1获得的流量数据，按照工作日、休息日、月份、每日高峰及低谷时段，对该节点流量数据进行分组，共获得48组分组数据；分割后的每组数据均具有近似正态分布特征，计算每组数据的用水量均值标准差σ，根据下一小时确定其所属数据组，将该组数据的作为对该时段下的用水需求估计值，将预测结果发送给上级设备节点；上级节点装置将接收到的其所有下级节点流量预测数据，相加后获得该节点下一小时的供水流量预测；依此方式逐级向上，获得每级供水节点的供水流量预测；步骤5：确定供水压力：将步骤4获得的供水流量预测，代入步骤3获得的流量压降预测迭代模型，计算获得在该流量下从上级节点到该下级节点的压力降pd，以满足下级节点的供水需求压力ps为前提，上级节点对下级节点的供水压力pr按下式计算：pr＝λpd+psλ是调节参数，用于对需求供水压力值进行调整，根据该条供水支路的历史状况进行设定，缺省值为1；当上级节点有N个下级节点，那么依次按以上步骤计算其针对所有下级节点的供水压力pr1,pr2,…，该节点的最终输出压力为： 以上计算逐级向上，直到计算出最上级的供水加压站的供水输出压力值。

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