[發(fā)明專利]一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710856311.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107424470A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙文玉;瞿才燕;翟文琰;林華;黎迪;李夢林;甘曦文
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B25/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于市政工程實驗教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

給水管網(wǎng)的構(gòu)建是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個重要方面，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，給水管網(wǎng)的改造和修建的任務(wù)日益增多。據(jù)調(diào)查，在城鎮(zhèn)較大規(guī)模的給水管網(wǎng)設(shè)計中，經(jīng)常出現(xiàn)管段管徑較大、流速較低、設(shè)計方案不經(jīng)濟(jì)等問題。隨著社會發(fā)展，人們對水量的需求更大，對水質(zhì)的要求更高，而給水管網(wǎng)的設(shè)計與計算工作量也增大，如何優(yōu)化給水管網(wǎng)設(shè)計以達(dá)最佳運行工況對社會的發(fā)展具有重大的意義。

給水管網(wǎng)的水力計算是基于質(zhì)量守恒和能量守恒原理，得出連續(xù)性能量方程。在環(huán)狀管網(wǎng)模型計算中，所有的環(huán)路都是由封閉的管段組成，規(guī)定回路中的管段流量和水頭損失方向以順時針為正，逆時針為負(fù)，則各管段的水頭損失代數(shù)和一定為0。國外給水管網(wǎng)建模計算和建模技術(shù)等發(fā)展相對成熟，而國內(nèi)起步較晚，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)的《給水管網(wǎng)建模與分析平臺WNW》、上海三高計算機(jī)中心股份有限公司開發(fā)了《三高宏揚(yáng)供水管網(wǎng)水力模擬軟件NetSiu》，然而，目前國內(nèi)各城市供水管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施差異較大，基礎(chǔ)資料尚不完備，這些技術(shù)未能很好地在國內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行給水管網(wǎng)設(shè)計計算時，由于人工計算容易導(dǎo)致計算錯誤的出現(xiàn)，如若過程中出現(xiàn)小錯誤，則很難檢查出來或者部分計算過程需要重新計算。

針對上述問題，研究如何進(jìn)行給水管網(wǎng)仿真模擬，優(yōu)化給水管網(wǎng)運行工況，為改善社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同時有效利用水資源，對城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)體系的完善與推廣具有較為重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，包括立體管網(wǎng)系統(tǒng)、在線數(shù)據(jù)采集及儲存系統(tǒng)、監(jiān)測控制及管理運行系統(tǒng)。

所述立體管網(wǎng)系統(tǒng)，包括由多根由管件連接的給水管組成的雙環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)，雙環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)的兩根或者給水管的連接處為模擬生活用水的用戶節(jié)點，立體管網(wǎng)系統(tǒng)還包括模擬水源節(jié)點的低位水箱和模擬水塔節(jié)點的高位水箱，低位水箱和高位水箱分別接入雙環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)，所述給水管在橫向和縱向上曲折折返，構(gòu)成立體給水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

所述用戶節(jié)點設(shè)置有出水口，并與低位水箱連通，所述高位水箱設(shè)置有溢流閥，并與低位水箱連通。

所述在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及儲存系統(tǒng)，包括設(shè)置在給水管或者節(jié)點上的電磁流量計和壓力傳感器、設(shè)置在控制柜中的用于數(shù)據(jù)采集及存儲的PLC，以及電腦，所述PLC分別與電磁流量計、壓力傳感器及電腦通過信號線連接。

所述檢測控制和管理運行系統(tǒng)，包括配電設(shè)備、PLC、觸摸屏人機(jī)控制系統(tǒng)及電磁閥和水泵，所述PLC和觸摸屏人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置在控制柜中，所述電磁閥設(shè)置在立體管網(wǎng)系統(tǒng)的給水管上，所述水泵設(shè)置在低位水箱和雙環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)之間。

一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述給水管固定在固定架上。

一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述給水管網(wǎng)為透明有機(jī)玻璃管。

一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述立體管網(wǎng)系統(tǒng)中，兩根或者三根給水管之間通過管件進(jìn)行連接，形成兩個通過一根共用給水管連通的基本環(huán)，給水管連接處為用戶節(jié)點，低位水箱和高位水箱分別通過一根給水管分別接入兩個基本環(huán)。

一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述給水管上設(shè)置有截止閥，所述節(jié)點旁段安裝活接頭，并安裝有手動閥。

一種給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)的實驗方法，使用權(quán)利要求1至5任一所述的給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，進(jìn)行校準(zhǔn)仿真模型設(shè)計參數(shù)校正，首先開啟變頻泵向立體管網(wǎng)系統(tǒng)供水，改變模擬用戶節(jié)點的電磁閥的開度模擬用戶水量，通過節(jié)點連續(xù)流方程和環(huán)能量方程，分配各給水管流量，達(dá)到一個穩(wěn)定運行狀態(tài)，記錄各給水管的流量、節(jié)點壓力及節(jié)點流量，得到相應(yīng)工況的一組數(shù)據(jù)，與采用人工計算或軟件計算的管網(wǎng)平差結(jié)果進(jìn)行對比驗證，進(jìn)行校準(zhǔn)仿真模型設(shè)計參數(shù)的校正。

本發(fā)明采用以上的技術(shù)方案，取得了如下的技術(shù)效果：

1、本發(fā)明給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，通過給水管網(wǎng)的仿真模擬，可以驗證設(shè)計計算的合理性，并且優(yōu)化給水管網(wǎng)運行工況。

2、本發(fā)明的給水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，給水管網(wǎng)設(shè)置成立體結(jié)構(gòu)，增加管路長度，同時控制給水管網(wǎng)模型占地面積較小；

3、本發(fā)明的同時本水管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)，可用于給排水科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)演示，對給水管網(wǎng)的模擬仿真加強(qiáng)學(xué)生對給水管網(wǎng)系統(tǒng)的認(rèn)知能力，并通過對環(huán)狀給水管網(wǎng)運行狀況的觀察加深對管網(wǎng)平差的流程和方法的了解。

附圖說明