CN106874532A - 一种水管网爆管分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水管网爆管分析方法及系统，所述方法结合GIS、SCADA和水力计算通用模型，实现供水管网爆管分析及处理。本发明能够快速、有效地定位事故发生点，并通过水网实时供水模型进行爆管分析，提供关阀方案和影响范围通知预案，提高了工作效率，降低了爆管分析判断的复杂性，并且避免了关阀的人为失误。

Description

一种水管网爆管分析方法

技术领域

本发明涉及应急抢险技术领域，更具体地，涉及一种水管网爆管分析方法及系统。

背景技术

目前，随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，各种各样、纵横交错的管道构成了地下错综复杂的水管网系统。地下水管网系统在城市日常生活、生产中处于举足轻重的地位，因此地下水管网的在线监测和故障排查工作也越来越引起人们的重视。根据管道内介质的不同可以把水管网系统分为非流体管道和流体管道，非流体管道如电力电缆管道；流体管道如给水管道、排水管道、燃气管道等。

到目前为止，关于地下水管网的整体性监测和诊断的有效方法还比较少，并且大多集中在单一长距离管道离线研究方面。其中流体管道尤其是供水管道相关企业水管网具有线路拓扑复杂、环境埋设多为地下、老旧水管网事故多发、腐损情况难以发现等特点,以上特点容易引发事故处理不及时影响城市形象、交通、水资源流失导致经济损失等一系列不良后果。

现有技术中，技术人员通过拼接图纸、解译管网拓扑关系来进行供水管道爆管事故点的地位，效率十分低下。同时，并不能高效解决爆管部长的原因还包括定位阀门的位置需要时间协调沟通，另外还需要平衡维抢修时间和影响用户损失的成本，因此不能对爆管等事故进行有效的管理，容易给公众造成了维抢修不及时、行动缓慢懒散的形象。

发明内容

本发明为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，提供一种结合地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Information system，GIS)、数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)和水力计算通用模型、实现供水管网爆管分析及处理的方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种水管网爆管分析方法，包括：步骤1，基于水管网实时监测数据、管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；

步骤2，基于爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；

步骤3，基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析算法，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。

根据本发明的另一个方面，提供一种水管网爆管分析系统，包括：

呼叫中心模块，与事故中心模块相连，用于上传爆管大致位置信息；

事故处理模块，与事故中心模块相连，用于基于水管网实时监测数据、管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；根据爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析算法，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。

本申请提出一种水管网爆管分析方法及系统，结合GIS、SCADA和水力计算通用模型，实现供水管网爆管分析及处理。可以将技术人员从传统工作中解脱出来(拼接图纸，解译管网拓扑关系)，通过与事故处理模块的互动，能够快速、有效地定位事故发生点，并通过水网实时供水模型进行爆管分析，提供关阀方案和影响范围通知预案，提高了工作效率，降低了爆管分析判断的复杂性和避免了关阀的人为失误。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种水管网爆管分析方法整体流程示意图；

图2为根据本发明实施例的一种水管网爆管分析方法具体流程示意图；

图3为根据本发明实施例的一种水管网爆管分析系统整体框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1中，示出本发明具体实施例中，一种水管网爆管分析方法的总体流程图。总体上，包括：步骤1，基于水管网实时监测数据、管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；步骤2，根据爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；步骤3，基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析运算，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤1中所述建立的水管网实时供水模型用于显示实时各管网点水压数据和水流数据。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤1中所述水利计算通用模型，可以为各种常用的水力计算模型，例如：Mukherjee-Brill两相流相关式、Xiao-Brill模型、Eaton降压计算法、组合模型等，用于将水管网实时监测数据进行拟合，结合管网水利计算拓扑网络，建立水管网实时供水模型。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤3后还包括：基于所述水管网实时供水模型，得出所述关闭阀门方案实施后的影响范围分析结果。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤3后还包括将所述关闭阀门的方案和或通知影响范围内用户的任务以工单的形式指派给维抢修部门和服务部门。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述方法最后还包括：对爆管类别、爆管发生频率、影响用户数量、关闭阀门等信息进行统计备案。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤1包括：基于水管网数据采集与监视控制系统发送来的泵站、水管网上压力、流量信息，以≥100mm直径水管组构成的网络作为管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型建立水管网实时供水模型。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，步骤2中爆管大致位置信息通过以下步骤获得：直接获得爆管大致空间坐标位置信息或爆管文字性描述信息；通过将所述文字性描述信息与地理信息系统中的信息点进行匹配，获得爆管大致位置信息。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述将所述关闭阀门的方案和/或通知影响范围内用户的任务以工单的形式指派给维抢修部门和服务部门包括：将所述关闭阀门的方案以工单的形式，采用移动通信网络传输方式指派给维抢修部门和服务部门，维抢修部门对爆管事故进行进一步分析，确定精确关阀或者保守关阀方案，或者反馈阀门状态如失灵等重新开启新一轮闭环处理流程；服务部门向受影响用户发送停水或者影响通知单。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述服务部门通过电子签章或者短信方式向受影响用户发送停水或者影响通知单。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述水管网管理者可以通过爆管事故编号信息或爆管事故地点查询爆管事故处理的实时详细情况。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述直接获得爆管大致空间坐标位置信息或爆管文字性描述信息包括：通过热线、传真或网络方式事接收爆管事故信息，将所述爆管事故信息按照紧急和重要程度进行排序。

在本发明的另一个具体实施例中，一种水管网爆管分析方法，所述步骤2还包括：基于爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，基于爆管上报大致位置信息，判断爆管的主要管段；基于水管压力数据和水管流量数据优化判断的爆管点坐标信息。

在本发明的另一个具体实施例中，示出一种水管网爆管分析方法。如图2所示，一站式爆管分析闭环处理流程方法，主要是基于事故处理模块。整流程包括如下步骤：步骤001：呼叫中心模块接收热线、传真、网络等事故上报信息，通过筛选，按照紧急和重要程度，将任务信息传送到事故处理模块。

步骤002：进入事故处理模块，技术操作人员对事故地址信息进行解析分析并查询定位，通过建立水网实时供水模型进行爆管分析，将分析结果及位置信息传送到维抢修移动APP端。

步骤003：维抢修人员进行任务查看，根据位置信息及事故描述进行现场核实并执行任务。

步骤004：对任务描述进行现场核实并判断任务真实性和可执行性，如果否执行步骤102，如果是执行步骤105。

步骤005：按照事故处理模块的分析结果进行处理，如关闭相关的阀门。

步骤006：完成上一步后进行判断，是否按照事故处理模块分析结果完成任务，如否执行102，如是执行107。

步骤007：按照事故处理模块分析结果对受影响的用户进行通知，并将事故处理信息归档存储。

步骤008：完成上一步后，一站式事故处理流程完毕，结束该步骤。

在本发明的另一个具体实施例中，示出一种水管网爆管分析方法中步骤1的流程图。包括：步骤101：准备完整的供水管网GIS数据，主要使用管线拓扑关系、口径、材质、高程数据。

步骤102：对数据进行处理建模，使其成为可参与水力计算的初始数据，主要是对数据进行抽稀、赋值、转换数据格式等。

步骤103：输入SCADA初始数据，主要是压力、流量等参数。

步骤104：通过水力计算通用模型，设置参数，参数设置主要包括水源设置、输入压力、输入流量、摩阻系数；然后对对压力和流量进行平差计算，将流量和压力平差到每个节点和管网上。

步骤105：通过上一步骤提到实时供水模型，本模型的实时性主要体现在参与计算的压力和流量都通过实时在线的监测系统提供，每次爆管分析前事故处理模块都进行一次水网实时供水模型计算。

在本发明的另一个具体实施例中，示出一种水管网爆管分析方法中步骤2的流程图。包括：步骤201：提取呼叫中心的事故信息发生地址。

步骤202：在事故处理模块上搜索相近、相同的POI信息。

步骤203：通过缓冲区分析，得到事故点周边的管网分布资料，通过对管网资料和水网实时供水模型选择最佳的爆管位置。

步骤204：结合水网实时供水模型，管理平台自动分析爆管点相连的关断设备，因为供水管网大部分为环状网，通过实时水网模型可以确定实时供水流向和压力情况，因此平台可以提供保守关阀和精确关阀方案，为维抢修的实际需要提供辅助决策，同时根据管网拓扑关系，可以搜索出关闭阀门影响的范围和用户，为技术人员提供详尽的爆管分析结果，同时技术人员还可以根据现场需要修改参数，如阀门失灵等，启动新一轮的闭环处理流程。

步骤205：对于分析结果以加密形式通过移动通信传送到APP上，方便技术人员查看。分析结果包括但不限于停水通知单、阀门启闭通知单、关闭阀门位置信息、停水区域图形信息等。

图3中，本发明一个具体实施例中，示出一种水管网爆管分析系统总体框架。总体来说，包括：呼叫中心模块A1，与事故中心模块相连，用于上传爆管大致位置信息；事故处理模块A2，与事故中心模块相连，用于基于水管网实时监测数据、管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；根据爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析算法，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水管网爆管分析方法，其特征在于，包括：

步骤1，基于水管网实时监测数据和管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；

步骤2，基于爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；

步骤3，基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析算法，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：将所述水管网实时监测数据通过水利计算通用模型拟合到管网水利计算拓扑网络上，建立水管网实时供水模型，所述水管网实时供水模型可以展现整个水管网各点实时监测数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水利计算通用模型能够为：Mukherjee-Brill两相流相关式、Xiao-Brill模型或Eaton降压计算法。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3后还包括：基于所述水管网实时供水模型，得出所述关闭阀门方案实施后的影响范围分析结果。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法后还包括：对诸如爆管类别、爆管发生频率、影响用户数量和关闭阀门的信息进行统计备案。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：基于水管网数据采集与监视控制系统发送来的泵站、水管网上压力和流量信息，以≥100mm直径水管组构成的网络作为管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型建立水管网实时供水模型。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2还包括：基于爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，基于爆管上报大致位置信息，判断爆管的主要管段；基于水管压力数据和水管流量数据优化判断的爆管点坐标信息。

8.一种水管网爆管分析系统，其特征在于，包括：

呼叫中心模块，与事故中心模块相连，用于上传爆管大致位置信息；

事故处理模块，与事故中心模块相连，用于基于水管网实时监测数据、管网水力计算拓扑网络，利用水利计算通用模型，建立水管网实时供水模型；根据爆管大致位置信息、水管压力数据和水管流量数据，获取所述水管网实时供水模型中爆管精确位置信息；基于所述精准位置信息和水管网实时供水模型，利用地理信息系统中矢量叠加分析、缓冲区分析和连通分析算法，分析出爆管点上下游关闭阀门的方案。