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申请/专利权人：福州智水匠数字科技有限公司;福建理工大学

摘要：本发明涉及市政供水调度技术领域，尤其为一种基于二供余氯保障耦合错峰多点联动区域调度系统，包括数据采集端、云端调度检测中心和云端数据库，数据采集端包括水箱用水量采集和水箱余氯检测，云端调度检测中心包括数据处理单元、数据整理单元、区域调度、水箱调度和异常处理，云端数据库包括标准数据分析和用水情况预测。根据水箱、区域每天用水的变化实现对区域及区域内水箱供水的智能化调度，基于需水程度的优先保障原则，控制补水时间和补水流量，将补水时间提前至高峰期之前，并控制高峰期的补水量至最低水平，释放城市的供水能力，在区域调度的基础上，引入智能调度，可进一步对城市供水进行优化，降低城市供水的成本。

主权项：1.一种基于二供余氯保障耦合错峰多点联动区域调度系统，其特征在于：包括：数据采集端：所述数据采集端包括水箱用水量采集和水箱余氯检测；所述水箱用水量采集对水箱每天的用水以时间为轴线进行检测提取，得到每天水箱以时间为轴线的用水曲线图；所述水箱余氯检测对水箱内部水中的余氯情况实时进行检测，以每天的时间为轴线绘制余氯曲线图；云端调度检测中心：所述云端调度检测中心包括数据处理单元、数据整理单元、区域调度、水箱调度和异常处理；所述数据处理单元接收来自数据采集端的用水曲线图和余氯曲线图，对用水曲线图按照水箱进行标记；所述数据整理单元接收来自数据处理单元完成水箱标记和日期标记的用水曲线图后，根据水箱标记对全部的用水曲线图进行汇总整理，将每个水箱的多个用水曲线图以日期为轴线汇集成用水曲线图集，并根据水箱标记将相同标记水箱的用水曲线图集进行汇总，得到相同标记水箱的用水曲线图集汇总数据包；所述用水曲线图的标记按照水箱及日期进行；具体的，水箱标记包括容量标记、区域标记和水箱编号标记，日期标记按照日历进行标记，且每个日期标记对应节假日时，进行节假日标记；所述数据整理单元在进行用水曲线图集汇总时，相同标记水箱的参考依据为区域标记，相同区域标记的水箱由供水调度中心输出的一根供水线路供给；云端数据库：所述云端数据库包括标准数据分析和用水情况预测；所述标准数据分析同步接收相同标记水箱的用水曲线图集汇总数据包以及对应各个水箱的余氯曲线图，将用水曲线图集汇总数据包中各个水箱对应的用水曲线图集进行调阅，并提取用水曲线图集中每天水箱的用水曲线图，分析用水曲线图中数个时间段的用水情况，生成水箱每一天的用水情况汇总表，然后调阅一个时间周期内水箱的用水情况汇总表进行分析，生成水箱在该周期内用水情况的均值，生成水箱一天的标准用水情况汇总表，调取相同标记水箱一天的标准用水情况汇总表，计算相同区域内全部水箱一天的用水曲线及用水情况，生成标准区域用水情况数据表；调取水箱的余氯曲线图，将每次水箱补水之前的余氯曲线进行单独提取后，记录每个水箱内余氯衰减情况，计算余氯衰减均值曲线，得到每个水箱的标准余氯衰减曲线；所述用水情况预测同步接收来自标准数据分析的各个水箱一天的标准用水情况汇总表、相同标记水箱一天的标准用水情况汇总表和各水箱的标准余氯衰减曲线，预计每个水箱后一天的用水情况和补水时间点，生成水箱供水预测数据，并汇总相同标记水箱后一天的水箱供水预测数据，计算相同标记水箱后一天在各个时间点的供水量需求，生成区域供水需求曲线图；所述水箱余氯检测实时监测水箱内的余氯情况，水箱调度实时接收来自水箱余氯检测的余氯情况，并根据检测到的余氯数值和标准余氯衰减曲线进行水龄计算，水箱调度实时预测未来t小时内的用水量V，其中，t为水箱内水的水龄，如果水箱的当前水量低于V2，则打开阀门开始加水；所述区域调度同步接收数据处理单元的水箱标记，根据水箱标记将水箱进行分区，并接收来自用水情况预测后一天的区域供水需求曲线图，并按照区域供水需求曲线图上供水数值的变化进行后一天区域的供水调度；所述水箱调度接收来自用水情况预测后一天的水箱供水预测数据，根据水箱供水预测数据执行对应水箱后一天的供水调度；水箱调度在具体进行时，先同步用水情况预测中对应水箱预测的水箱供水预测数据，提取水箱供水预测数据中的供水曲线数据，进行高峰期和低峰期补水量的计算，计算过程如下：A、设水箱最大可用水量为Va，Va由水箱最大出水量减去水箱最低水位线时的安全水量计算所得；a.高峰期：设高峰期时长为T高，高峰期预测用水量V预1，如果V预1Va则高峰期时间段不补水，如果V预1Va则高峰期的补水量为V预1-Va，对应补水流量f=V预1-VaT高，通过“阀门开度-流量”曲线获得该流量对应的开度；b.低峰期：设低峰期时长为T低，低峰期预测用水量V预2，则低峰期补水量为Va+V预2，对应补水流量f=V预2+VaT低，通过“阀门开度-流量”曲线获得该流量对应的开度；B、由于阀门设置有最小开度和最大开度，会出现阀门开度大于最大开度或者低于最小开度的情况，一般是高峰期大于最大开度，低峰期低于最小开度，此时会引起低峰期的补水不足，导致高峰期的补水增加，处理方式如下；计算每个时间段的补水差额，如果存在补水差额，则延长低峰期的时间，重新进行规划，循环本过程，直到每个时间段的补水差额为0；具体操作为：a、每天凌晨00:00同步水箱供水预测数据，生成今日的调度计划；b、根据调度计划，系统需根据水箱当前水量重新计算阀门开度，开度每20min计算一次，计算方式如下：高峰期：水箱当前水量Vc，区间预测水量V预1，如果V预1Vc则不开阀，如果V预1Vc则高峰期的补水量为V预1-Vc，对应补水流量f=V预1–VcT高，通过“阀门开度-流量”曲线获得该流量对应的开度；低峰期：水箱当前水量Vc，当前时间到区间结束的区间预测水量V预2，低峰期补水量为Va+V预2-Vc，对应补水流量f=Va+V预2-VcT低，通过“阀门开度-流量”曲线获得该流量对应的开度；c、提前补满的情况：如果水箱在低峰期结束前提前补满，则关闭阀门，20min后根据水箱水量设置开度，开启阀门；进行区域划分时，供水调度中心的水供给线路需要一根供给管道同时供给数个区域内的水箱，需要将区域按照供水的需水程度α进行计算，具体的：A.未来时间T内的用水量V越高，水箱当前水量Vc越低，α越高；B.当前余氯Clc越低，α越高；设最低余氯为Cls，则α计算公式如下： ；上述公式中，默认取值为2；当α1于时，为必需加水的状态，表示当前水量低于未来水量的50%时，为必需加水的状态；区域调度在进行调度时，需要将区域需水情况分成四类：A队α1，必需补水的水箱，即必需响应的调度任务，定义为A队，设A队的总流入流量为M，A队是必需满足的补水，在用水安全的前提下，A队的供水无上限；B队α≤1，不是必需补水的水箱构成B队，B队的当前总供水流量为P，设B队最大允许供水流量为Pmax，那么调度的目标是P≤Pmax，当PPmax时，调度任务开始排队，并根据用水的紧急程度设置任务在队伍中的位置；C队α=0，无需补水的队列，即在线但当前不需要用水的队列；D队，离线泵房，即网络连接失败或者未接入到系统的泵房，D队的用水是未知的，假设补水流量为X，在调度中，应该预留一部分补水量给D队，同时当A队补水不足时，可以从D队“抢水”；根据调度目标，队列调度目标是尽可能的降低A队列的长度，提高B队列和C队列的长度，使队列在B队列和C队列之间切换；根据调度队列的分类，可以得到总供水流量：totalSupplyFlow=P+M，如果系统为该区域分配的总供水流量为Flowmax，那么B队的最大可用流量Pmax=Flowmax-M-X；调度过程就是控制B队列的总流量，使供水流量保持在Pmax以下的同时，满足城市供水需要；区域调度的具体操作为：A、队列分配：a、水箱每次上报数据，都将重新计算水箱的需水程度，并调整水箱在队列中的位置，使需水程度按照从大到小的顺序排列；b、如果需水程度大于1，则对应水箱进入A队列，并：立即计算满足未来所需水量与当前水龄的最长补水时间和最小阀门开度，将计算结果返回给水箱，水箱根据指令，开启阀门，在A队列中，计算不受其他任何因素的影响；计算总流量变化，如果总流量低于Pmax，则保持不变，如果总流量高于Pmax或者目标控制量，则从B队列中选取需水程度最低的若干个水箱，下发阀门调剂指令，使总流量低于Pmax；如果需水程度小于1且大于0，则水箱从A队列或者C队列移动到B队列，并保持当前状态不变；如果需水程度等于0，则从A队列或者B队列移动到C队列，同时下发阀门调剂指令；B、开度计算及指令下发：开度计算每一个时间片结算后进行一次；检测A队列中的需水程度，如果小于1或者等于0，则移动到相应的队列，如果移动到B队列，状态保持不变，如果移动到C队列，执行阀门调剂指令；检测A队列中的阀门开度，如果不是允许的最小开度，则降低阀门开度，并下发阀门调剂指令；计算B队列中的所有水箱的需水量，并根据阀门性质进行阀门开关规划，具体的：第一轮规划，各自独立进行，并计算总流量，如果总流量低于Pmax，则按照计算结果执行开关阀门指令；如果高于Pmax，则根据需水程度，需水程度最低的若干个水箱当前周期不补水，移动到下一个周期补水；其中：在实际调度中，Pmax根据用水规划进行动态调节；区域调度持续监控区域的供水负荷，如果供水负荷过高，则触发调度，降低供水负荷；区域调度持续监控区域的用水负荷，如果用水负荷过高，则降低调度时间片的长度，使供水更加均衡，反之，则可提高调度时间片的长度，降低阀门变化的频率；区域调度可设置特殊调度的时间点，在特定的时间直接触发调度；区域调度可设置某个隔离保护区域，使该区域的供水不受干扰，进行优先保障；所述异常处理实时监测区域调度和水箱调度的实时调度情况，当区域调度和水箱调度偏离用水情况预测的区域的供水调度、水箱的供水调度时，异常处理生成异常数据，并调阅区域调度和水箱调度的实时供水调度情况，并将区域调度和水箱调度的实时供水调取情况同步到供水调度中心，由供水调度中心进行判断，当区域调度和水箱调度的实时供水情况被判定为合理时，异常处理将生成的异常数据消除，当区域调度和水箱调度的实时供水情况被判定为不合理时，异常处理提取出现异常数据的水箱、区域，将异常数据发送至对应水箱、区域的维护人员。

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