[发明专利]基于环状管网阀门与流水关系算法

说明书

本发明涉及城市供水领域，且基于环状管网阀门与流水关系算法，具体包括以下步骤：第一步建立管网图；第二步生成集合；第三步计算阀门与流水关系；第四步判断是否为合理水流压力区间；第五步分析比较；第六步实际阀门操作；本发明基于环状管网阀门与流水关系算法通过建立管网图；将其边看成若干段管网，而每个节点看做阀门，从而将整个环状管网图抽象化，突出阀门在整个环状管网中的重要作用，并且通过比较与逆向运算得出正常阀门开启度，从而有利于在发生突发状况时对水流压力和阀门开启度进行精准控制，保障用户用水安全且不会间断，并且有利于减小管网的漏损和事故发生率。

技术领域

本发明涉及城市供水领域，具体为基于环状管网阀门与流水关系算法。

背景技术

配水管网是担任输送沿线流量，并将水送到分配管以至用户的管系，它是给水系统中重要组成部分之一，由水管与其他构筑物组成，配水管网的布置应满足如下要求：(1)管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；(2)必须安全可靠，当局部管网发生事故时，仍能不间断供水；(3)力求沿最短距离敷设管线，供水到用户，以降低管网造价和经营管理费用；(4)按照城市规划，留有充分发展余地；配水管网的布置形式，一般分为树状管网和环状管网两种；从经济和供水安全比较，在一定范围内树枝形管网总长度较短，但断水的可能性较大，不够安全；而从经济和供水安全比较，在一定范围内环状管网总长度较长，但断水的可能性较低，安全性高；因此，在大城市多采用环形管网作为供水管网；而在环状管网中阀门起到了非常重要的作用，其可以用来调节管线的流量和水压，通过优化其开启度的设置，能够减小管网的漏损和事故发生率，但目前，关于阀门与流水关系，以及阀门对管网的调度研究还是较少的，从而不利于满足用户水量水压的要求和用水安全，容易增加管网的漏损和事故发生率；因此，发明出一种基于环状管网阀门与流水关系算法是十分必要的；

现有的水力计算主要是对节点、管段、水泵、水库作为主要元素进行的，阀门在管段中以全开或者全闭为目标，全部信息归于管段的沿程阻力系数的计算中，没有有效地考虑阀门的调节作用以及阀门的启闭对流态挠动状况，从而无法满足用户水量水压的要求，而且无法在发生突发状况时对水流压力和阀门开启度进行控制，容易造成用户用水困扰，为此，我们提出基于环状管网阀门与流水关系算法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于环状管网阀门与流水关系算法，以解决上述背景技术中提出的现有的水力计算主要是对节点、管段、水泵、水库作为主要元素进行的，阀门在管段中以全开或者全闭为目标，全部信息归于管段的沿程阻力系数的计算中，没有有效地考虑阀门的调节作用以及阀门的启闭对流态挠动状况，从而无法满足用户水量水压的要求，而且无法在发生突发状况时对水流压力和阀门开启度进行控制，容易造成用户用水困扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于环状管网阀门与流水关系算法，具体包括以下步骤：

(1)建立管网图：根据城市环状管网的分布情况建立管网图；并将管网图抽象化，将其边看成若干段管网，而每个节点看做阀门；

(2)生成集合：将每一段管网记作e，则所有管网生成的管网段集合记作E＝{e1,e2,e3…}；同时将每一个节点即每个阀门记作g，则所有阀门生成的阀门集合为记作G＝{g1,g2,g3…}；

(3)计算阀门与流水关系：当用户完全正常使用环状管网供水时，计算管网集合E、阀门集合V与水流之间的关系，即得到水流压力一以及阀门开启度一，并进行水流压力范围测验，则得到合理水流压力；

(4)判断是否为合理水流压力区间；是，则结束环状管网阀门与流水关系计算；否，则计算出当前管网集合E、阀门集合V与水流之间的关系，即得到水流压力二以及阀门开启度二；

(5)分析比较：将步骤(3)中计算出的水流压力一以及阀门开启度一与步骤(4)计算出的水流压力二以及阀门开启度二进行比较；若在合理水流压力区间内，则结束环状管网阀门与流水关系计算；否则将水流压力二以及阀门开启度二代入步骤(3)中进行逆向运算，则得到正常阀门开启度；