供水厂高峰时段供水流量调控装置及其方法与流程

本发明属于供水厂二次供水控制技术领域，特别涉及一种供水厂高峰时段供水流量调控装置及其方法，能够极大改善供水厂供水高峰用水紧张现状。

背景技术：

由于我国幅员辽阔，各地区经济发展很不平衡，在经济发达地区水厂建设基本能满足用户的用水需求，提高供水水质是主要工作方向，但在很多经济相对落后的地区水厂建设水平相对滞后，供水能力常常不能满足社会发展的需求。尤其是近年来中小城市的建设规模普遍增速较快，而水厂建设跟不上城市发展的步伐，经常出现高峰供水时段水厂供水能力不足，严重的地方，很多直供水的小区顶层（如六楼、七楼）水压很小，甚至早中晚用水高峰期完全无水，严重影响人民群众的生活质量。为此不少地方根据各地的实际情况，制定了一系列的应急预案和应对措施，例如：①强化“智慧水务”建设，供水公司运用智能供水系统管理平台，远程监控水厂水位、出厂水压力和流量等相关数据，科学供水调度；②先节水，后限水，充分利用媒体，广泛宣传节约用水，减少自来水“跑冒滴漏”，提高自来水的有效利用率，提高企事业单位和居民的节水意识，减轻供水压力，在不得已情况下，考虑限制用水大户的用水量；③先生活、后生产，把群众利益放在首位，稳定供水秩序，保障城乡居民生活用水，合理安排生产用水；④错峰用水，让水于民，指导和鼓励用水大户避开高峰时段，加强调度，有效错峰，保障居民的生活用水；⑤有保有限、倒逼转型，对企业用水实行差别化有序用水方案，优先保障优质高效企业，限制高污染低效企业，倒逼企业转型升级。尽管这些措施不同程度上改善了用户用水的紧张状况，但大多也是牺牲部分用户的利益。随着城市建筑大型化、高层化的发展，采用二次加压设施的用户越来越多，如果能充分利用这些二次加压设施配套的低位储水池（箱）的蓄水调节作用，则可大大降低市政供水管网高峰供水流量，极大地改善供水高峰的用水紧张现状。传统的二次加压储水池（箱）的进水主要由进水浮球阀等相似设备进行控制，一般的只要水位低于储水池（箱）的控制标准水位H0，浮球阀就自动打开向储水池（箱）充水，直至水位至控制标准水位H0，总体上只要供水管网有足够的水源，储水池（箱）的水位基本处于控制标准水位H0附近。在供水管网系统高峰供水期间，由于二次加压供水用户一般也都处于高峰供水状况，如果其供水流量大于或等于其管网向储水池（箱）的补充水量，则储水池（箱）水位有降低的趋势，此时该储水池（箱）的浮球阀就一直处于打开补水状况，与管网中的其他用水用户处于高峰“抢水”状况，也就是传统二次加压设备的储水池（箱）只对其自身供水起到流量调节作用，而对整个供水管网并没有起到高峰供水期间的流量缓冲调节作用。

技术实现要素：

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种供水厂高峰时段供水流量调控装置及其方法，充分利用管网中二次加压设备的储水池（箱）的流量缓冲调节作用，解决水厂因高峰供水流量不足而影响可靠供水的问题。

按照本发明所提供的设计方案，一种供水厂高峰时段供水流量调控装置，包含与供水厂连通的供水管路，所述供水管路包含主供水管路，及与主供水管路连通的多个分支供水管路，各个分支供水管路上分别设置有总阀门，二次加压储水模块及直供水用户模块均相应地与分支供水管路连通，二次加压储水模块包含储水单元、进水管路、水位传感器、电磁阀、调控单元，储水单元通过进水管路与相应地分支供水管路连通，电磁阀设置在进水管路上，调控单元包含控制电磁阀通断的控制模块，与水位传感器相信号连接的数据处理模块，及分别与数据处理模块连接的计时器、时间模块，其中，时间模块获取当前时间段并将当前时间段反馈至数据处理模块，计时器用于对相应水位进行累积计时并将累积计时数据反馈至数据处理模块，数据处理模块用于接收水位传感器信号并根据预先设定参数及当前时间段、累积计时数据进行高峰时间段水流量判断处理，将判断处理结果反馈至控制模块，控制模块根据反馈结果控制电磁阀通断。

上述的，预先设定参数包含高峰时间段Tmax、缺水水位参数、较低水位参数、较高水位参数。

上述的，调控单元还包含报警模块，报警模块依据数据处理模块接收到的水位与预先设定的报警水位参数进行比较，若满足报警条件，则发出报警信号。

优选的，所述预先设定的报警水位参数包含上限报警水位参数、下限报警水位参数。

上述的，所述储水单元为二次加压储水箱或储水池。

上述的，所述调控单元还包含显示模块，显示模块用于显示当前时间段及当前储水单元水位。

一种供水厂高峰时段供水流量调控方法，基于上述的供水厂高峰时段供水流量调控装置实现，具体包含如下步骤：

步骤1、初始化水位数据参数，其中，水位数据参数包含高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数；

步骤2、判断当前时间段是否在高峰时间段Tmax范围，若是，则进入步骤3，否则，执行步骤5；

步骤3、判断当前储水单元水位是否小于等于缺水水位参数，若是，则执行步骤5，否则进入步骤4执行；

步骤4、判断当前储水单元水位是否大于等于较高水位参数，若是，则执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤5、控制单元开启相应储水单元进水管路上的电磁阀，进行蓄水，进入步骤8；

步骤6、控制单元保持当前储水单元进水管路上的电磁阀状态，进入步骤8；

步骤7、控制单元断开相应储水单元进水管路上的电磁阀，进入步骤8；

步骤8、统计连续时间段内计时器针对较低水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的低水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax缩短△T，并返回步骤2执行；否则，统计连续时间段内计时器针对较高水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的高水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax增加△T，并返回步骤2执行，否则对高峰时间段Tmax参数进行处理，保持Tmax不变，返回步骤2执行。

上述的调控方法中，步骤8的对高峰时间段Tmax参数进行处理，还包含水位统计的报警分析，具体内容如下：判断当前储水单元水位是否大于等于预先设定的上限报警水位参数，若是，则发出报警信号，返回步骤2执行，否则，判断当前储水单元水位是否小于等于预先设定的下限报警水位参数，若是，则发出报警信号，返回步骤2执行，否则，返回步骤2执行。

上述的调控方法中，高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数均根据供水厂日常供水特点进行预先设定。

上述的调控方法中，高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数、上限报警水位参数、下限报警水位参数均根据供水厂供水特点预先设定。

本发明的有益效果：

本发明中水位传感器将相应储水单元水位信号进行采集，调控单元接收水位信号，并根据预先设定的高峰时间段Tmax等水位数据参数，对相应储水单元蓄水进行调控，充分利用管网系统二次加压设施储水单元的蓄水缓冲调节作用，减小供水厂高峰供水流量，在不增加现有供水设施及供水能力的条件下，解决部分供水厂因高峰供水流量不足而影响可靠供水的问题，极大地满足用户正常用水需求，实现控制效果自动优化。

附图说明：

图1为本发明的局部供水管网二次加压储水单元连接示意图；

图2为本发明的方法流程示意图之一；

图3为本发明的方法流程示意图之二。

具体实施方式：

标号A代表二次加压储水模块，标号B代表直供水用户模块，图中标号1代表主供水管路，标号2代表分支供水管路，标号3代表总阀门，标号4代表储水单元，标号5代表电磁阀，标号6代表水位传感器，标号7代表调控单元，标号8代表进水管路，标号9代表分支阀门。

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例一，参见图1所示，一种供水厂高峰时段供水流量调控装置，包含与供水厂连通的供水管路，所述供水管路包含主供水管路，及与主供水管路连通的多个分支供水管路，各个分支供水管路上分别设置有总阀门，二次加压储水模块及直供水用户模块均相应地与分支供水管路连通，二次加压储水模块包含储水单元、进水管路、水位传感器、电磁阀、调控单元，储水单元通过进水管路与相应地分支供水管路连通，电磁阀设置在进水管路上，调控单元包含控制电磁阀通断的控制模块，与水位传感器相信号连接的数据处理模块，及分别与数据处理模块连接的计时器、时间模块，其中，时间模块获取当前时间段并将当前时间段反馈至数据处理模块，计时器用于对相应水位进行累积计时并将累积计时数据反馈至数据处理模块，数据处理模块用于接收水位传感器信号并根据预先设定参数及当前时间段、累积计时数据进行高峰时间段水流量判断处理，将判断处理结果反馈至控制模块，控制模块根据反馈结果控制电磁阀通断。

本发明水位传感器将相应储水单元水位信号进行采集，调控单元接收水位信号，并根据预先设定的高峰时间段Tmax等水位数据参数，对相应储水单元蓄水进行调控，充分利用管网系统二次加压设施储水单元的蓄水缓冲调节作用，减小供水厂高峰供水流量，在不增加现有供水设施及供水能力的条件下，解决部分供水厂因高峰供水流量不足而影响可靠供水的问题。

实施例二，参见图1所示，与实施例一基本相同，不同之处在于：预先设定参数包含高峰时间段Tmax、缺水水位参数、较低水位参数、较高水位参数。

上述的，调控单元还包含报警模块，报警模块依据数据处理模块接收到的水位与预先设定的报警水位参数进行比较，若满足报警条件，则发出报警信号。

优选的，所述预先设定的报警水位参数包含上限报警水位参数、下限报警水位参数。

上述的，所述储水单元为二次加压储水箱或储水池。

上述的，所述调控单元还包含显示模块，显示模块用于显示当前时间段及当前储水单元水位。

最终用水用户分为两类：一类是设置有直供水用户，没有设置二次加压储水模块，如图1中所示，有分支阀门9所控制的直供水用户模块B；另一类是设置有二次加压储水模块的供水用户，图1中所示，二次加压储水模块B，能够有效实现高峰期供水量的调节。

实施例三，参见图2所述所示，一种供水厂高峰时段供水流量调控方法，基于实施例一所述的供水厂高峰时段供水流量调控装置实现，具体包含如下步骤：

步骤1、初始化水位数据参数，其中，水位数据参数包含高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数；

步骤2、判断当前时间段是否在高峰时间段Tmax范围，若是，则进入步骤3，否则，执行步骤5；

步骤3、判断当前储水单元水位是否小于等于缺水水位参数，若是，则执行步骤5，否则进入步骤4执行；

步骤4、判断当前储水单元水位是否大于等于较高水位参数，若是，则执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤5、控制单元开启相应储水单元进水管路上的电磁阀，进行蓄水，进入步骤8；

步骤6、控制单元保持当前储水单元进水管路上的电磁阀状态，进入步骤8；

步骤7、控制单元断开相应储水单元进水管路上的电磁阀，进入步骤8；

步骤8、统计连续时间段内计时器针对较低水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的低水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax缩短△T，并返回步骤2执行；否则，统计连续时间段内计时器针对较高水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的高水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax增加△T，并返回步骤2执行，否则对高峰时间段Tmax参数进行处理，保持Tmax不变，返回步骤2执行。

实施例四，参见图3所示，一种供水厂高峰时段供水流量调控方法，基于上述的供水厂高峰时段供水流量调控装置实现，具体包含如下步骤：

步骤1、初始化水位数据参数，其中，水位数据参数包含高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数；

步骤2、判断当前时间段是否在高峰时间段Tmax范围，若是，则进入步骤3，否则，执行步骤5；

步骤3、判断当前储水单元水位是否小于等于缺水水位参数，若是，则执行步骤5，否则进入步骤4执行；

步骤4、判断当前储水单元水位是否大于等于较高水位参数，若是，则执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤5、控制单元开启相应储水单元进水管路上的电磁阀，进行蓄水，进入步骤8；

步骤6、控制单元保持当前储水单元进水管路上的电磁阀状态，进入步骤8；

步骤7、控制单元断开相应储水单元进水管路上的电磁阀，进入步骤8；

步骤8、统计连续时间段内计时器针对较低水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的低水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax缩短△T，进入步骤9；否则，统计连续时间段内计时器针对较高水位参数所在水位的累积计时，若该累积计时大于等于设定的高水位时间段限值，则对高峰时间段Tmax参数进行处理，Tmax增加△T，并进入步骤9，否则对高峰时间段Tmax参数进行处理，保持Tmax不变，执行步骤9；

步骤9、判断当前储水单元水位是否大于等于预先设定的上限报警水位参数，若是，则发出报警信号，返回步骤2执行，否则，判断当前储水单元水位是否小于等于预先设定的下限报警水位参数，若是，则发出报警信号，返回步骤2执行，否则，返回步骤2执行。

上述的，高峰时间段Tmax、较高水位参数、缺水水位参数、较低水位参数、上限报警水位参数、下限报警水位参数均根据供水厂供水特点预先设定。

为验证本发明的有效性，如图3所示，结合具体实例做进一步解释说明：

第一，调控单元（7）所配套时间模块，具有日历、周及时钟控制功能，根据四个季节的供水特点，预设定对应的每日的高峰供水时段Tmax，例如对于夏季，每日的三个高峰供水时段Tmax可分别设置为7:00—9:00,11:30-12:30,6:30-9:00。

第二，其他水位参数初始值设置，包括水位传感器标准控制水位H0的标定、缺水水位H1（如可设定为0.2H0）、较低水位H2（如可设定为0.3H0）、较高水位H3（如可设定为0.5H0）、上限报警水位HH（如可设定为1.1H0）、下限报警水位HL（如可设定为0.1H0）等相关参数。

第三，在调控装置正常运行时，首先判断当前对系统是否处于高峰供水时段Tmax做出判断，如果是，则再根据检测到的实时水位信号进行判断，如果储水池（箱）的水位等于或低于缺水水位H1，则控制相应储水池（箱）的进水管路的电磁阀接通，允许储水池（箱）补水，直至储水池（箱）的水位等于或大于较高水位H1，控制储水池（箱）的进水管路的电磁阀关闭，停止向储水池（箱）补水。

第四，在调控装置正常运行时，如果判断当前系统不是处于高峰供水时段Tmax，则控制相应储水池（箱）的进水管路的电磁阀一直处于接通状态，允许储水池（箱）补水，这样可以确保在非高峰供水时段二次加压设施的储水池（箱）始终处于补水状态，尽可能达到标准控制水位即满水水位。

第五，进一步的，前面所述的高峰供水时段Tmax在系统运行过程中可根据实际控制效果自动优化，这是因为不同的二次加压设施所配置的储水池（箱）的可调节供水时间差别较大，即便供水规模和配套设施相似，由于供水特点、入住率等的差别，储水池（箱）的可调节供水时间差别仍较显著。自动优化举例说明如：若24h内累计水位低于较低水位H2（实例中设定为0.3H0）的累计时间超过4h，则Tmax减小△T（实例中设定为10min），Tmax最小为1h；若24h内累计水位高于较高水位H3（实例中设定为0.5H0）的累计时间超过14h，则Tmax增加△T（实例中设定为10min），Tmax最大为5h。

第六，调控装置具有水位超高、水位超低报警控制功能，在系统正常运行过程中如果检测到实时水位高于上限报警水位HH（实例中设定为1.1H0）或低于下限报警水位HL（实例中设定为0.1H0），自动化系统便自动发出报警信号。

在水厂供水管网的所有二次加压供水设施的低位储水池（箱）进水管路上安装可控制进水水源通断控制的电磁阀，并在储水池内安装可检测储水池（箱）水位的水位传感器；然后为相应的储水池（箱）安装一套自动化控制设备，自动化控制设备分别连接储水池（箱）配置的电磁阀和水位传感器，该自动化控制设备面板安装有水位显示仪表，根据接收的水位信号，显示储水池（箱）的实时水位，同时该自动化控制设备内部安装有控制模块、数据处理模块、计时器、时间模块，接收水位显示仪表输出的储水池（箱）实时水位模拟信号；具有日历、周及时钟控制功能，根据四个季节的供水特点，预设定对应的每日的高峰供水时段Tmax及相关控制水位等参数，根据储水池（箱）的水位信号及是否处于高峰供水时段Tmax做出判断，控制相应储水池（箱）进水管路的电磁阀的通断，以达到充分利用管网系统二次加压设施储水池（箱）的蓄水缓冲调节作用，减小水厂高峰供水流量的目的。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。