一种基于DMA分区的供水布局优化系统及优化方法与流程

本发明涉及供水技术领域，具体的说是一种基于dma分区的供水布局优化系统及优化方法。

背景技术：

随着我国经济水平的快速发展，尤其是进入21世纪后，城市化进程的不断推进，城镇人口规模和占地面积的大幅增长，对水司的供水能力日益加大。为保障城镇居民的用水安全及城市的快速发展，在新时期对供水行业提出了更高的需求。到2020年全国公共供水管网漏损率控制在10％以内，降低供水管网漏损率，减少漏损水量是供水企业降低产销差率，节能增效的具体措施之一。因此，对供水区进行dma分区对降低产销差及漏损率具有极其重要的作用。

国外对分区管理技术的研究在80年代就有涉及，最早提出分区管理概念的英国伦敦将城区管网分成了16个区域，分别对各区域实施计量，有效的降低了水司的产销差。其后，日本、韩国等国相继对城区管网进行分区管理，并取得了明显的管控效果。我国的北京、上海、深圳、南京、沈阳、天津等城市也在dma进行了相应的探索及研究，并取得了相应的成果。在dma方面的研究取得的基础数据为后期水司的业务开展提供了技术支撑，为我国城区管网改造及优化提供了重要的参考价值。

供水管网漏损率是直接反映和衡量供水企业管理水平和技术的决定性因素，影响管网漏损率的因素包括管道使用年限、管道接口、仪表接口、爆管事故、渗漏水等诸多情况，在进行对划定区域进行分区前，前期的调研及普查工作是其中重要的环节。

进行dma分区的前提是必要的硬件设备需要合理布设，在对各受水区的流量监测，要及时准确的进行记录，作为基础的数据进行储存。在实际分区管理工作中，对分区管理存在诸多问题，出现事故抢修的时效性不明，对暗漏探测的发掘力度不强，对探漏队伍的素质培养决心不够，这些人为因素占主导作用直接影响了分区成效。

根据分区的规划原则及划定区域的实际情况进行分区，并结合管网水力模型分析系统中，通过多次模拟分区方案，得出各分区方案的分析结果，以通过最优的方法选择最合适的分区方案。为分区方案的比选提供数据支撑，为合理选择分区方案提供了参考。

故需要一种全面、完善的供水分区方案，以增强对供水区域的有效管控。对分区供水管网的设备布设，漏损进行精确评价，多系统联动效应明显，为区域的产销差及漏损率的降低起到积极的推动作用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于dma分区的供水布局优化系统及优化方法，能够快速准确地确定最适合选定区域的优化分区方案。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种基于dma分区的供水布局优化系统，包括管网信息化模块、管网水力模型分析模块、scada模块、dma管理分析模块和检漏管理分析模块；

所述管网信息化模块用于获取选定区域的基础信息和选定区域内管道的基础信息；

所述管网水力模型分析模块用于对选定区域建立水力模型；

所述scada模块用于获取和传输管网中监测仪表的监测数据；

所述dma管理分析模块用于组建分区方案和计算各分区的漏损量与产销差率；

所述检漏管理分析模块用于提供管道检漏数据；

所述管网信息化模块与所述dma管理分析模块、所述管网水力模型分析模块、所述scada模块和所述检漏管理分析模块均通过标准化接口相连接。

一种基于dma分区的供水布局优化系统的优化方法，包括如下步骤：

s1、利用所述管网信息化模块获取所述选定区域的基础信息和所述选定区域内管道的基础信息，并且与地点相对应进行标注，所述选定区域的基础信息和所述选定区域内管道的基础信息均包括实时数据和历史数据，所述实时数据和历史数据均包括流量、水压和水质；

s2、利用所述管网水利模型分析模块基于所述选定区域的基础信息和所述选定区域内管道的基础信息对选定区域内的管网进行模型构建，所述模型包括水力参数模型和水力调度模型；

s3、利用所述dma管理分析模块根据城区地形与现有管网敷设形式框选分区，所有分区共同组成分区方案；

s4、利用所述检漏管理分析模块获取所述管道检漏数据，然后利用所述dma管理分析模块基于所述模型对每个分区计算漏损量和产销差率；

s5、利用所述dma管理分析系统将所有分区与所述漏损量和所述产销差率对应起来，组合为分区方案后保存入所述管网信息化模块；

s6、进行分区方案比选，若得出最优分区方案则执行s7，若未得出最优分区方案则返回s3；

s7、基于最优分区方案生成分区配置地图。

还包括：

s8、对所述最优分区方案进行校核。

s1中，所述选定区域的基础和信息包括域用水量、夜间最小流量、区域地理信息和干管位置，所述选定区域内管道的所述基础信息包括管材、管径、管长和管龄。

s3中，所述分区包括一级分区、二级分区和dma分区，并且所述一级分区、所述二级分区和所述dma分区的覆盖范围逐渐减小，两个相邻的dma分区之间具有临时性边界。

s4中，计算产销差率和漏损率的具体方法为：

s4中，所述检漏管理分析模块获取的所述管道检漏数据包括瞬时流量数据、累计流量数据、压力分析数据、水质分析数据和水龄模拟数据。

s3中，框选分区时以干管上的支管作为分区入口，在分区入口和分区出口之间，将所有可能分区方法按照跨越干管数量从少到多进行排序，选择跨越干管数量最少的分区方法来框选分区。

本发明能够自动快速地获取进行分区所依赖的各项参数，然后划分出多种分区方案，并对选定的分区方案进行综合比选，以确定最适合选定区域的分区方案，并且能够对分区方案进行校核，以保证该分区方案是最优的分区方案。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优化系统的结构及优化方法的流程简图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明优化系统的结构及优化方法的流程简图。

一种基于dma分区的供水布局优化系统，包括管网信息化模块、管网水力模型分析模块、scada模块、dma管理分析模块和检漏管理分析模块。

管网信息化模块用于获取选定区域的基础信息和选定区域内管道的基础信息。

管网水力模型分析模块用于对选定区域建立水力模型。管网水力模型分析模块基于经过二次开发的epanet实现，主要构建管网运行的水力参数模型和水力调度模型，对管网中的流量、水压、流速进行模拟。管网水力模型分析模块从现有的管网信息化模块获取数据，主要包括从gis管理系统获取测绘信息、管道基本信息等，同时还用于对分区信息进行相应的数据储存、按照水力学理论对管网系统进行水利建模和复核计算、在线模拟管网的运行方式、计算管网系统中各管道的基本参数以及为分区的产销差及漏损率进行验算。

scada模块用于获取和传输管网中监测仪表的监测数据。

dma管理分析模块用于组建分区方案和计算各分区的漏损量与产销差率。

检漏管理分析模块用于分析计算管道检漏数据。

管网信息化模块与dma管理分析模块、管网水力模型分析模块、scada模块和检漏管理分析模块均通过标准化接口相连接。标准化接口通过数据逻辑进行管理，对数据权限、数据服务发布等基础功能点进行标准化共享及数据应用，标准化接口用于输出漏损管理分析模块的内部数据，将通过管网水力模型分析模块及dma管理分析模块规划的多种方案进行统计及储存，为后续方案的对比及分析做基础数据准备。

管网信息化模块通过gis平台录入管网的空间数据和属性数据，实现管网信息化。gis平台采用esri公司的arcgis10.5，其中webgis的开发采用arcgisforflexapi，系统服务器选用windowsserver2012操作系统，客户端支持windows7/windows10操作系统。

管网水力模型分析模块基于经过二次开发的epanet软件实现，主要构建管网运行的水力参数模型和水力调度模型。

dma管理分析模块基于录入到arcgis管网的空间数据和属性数据。用于组建分区方案和计算各分区的漏损量与产销差率。

scada模块基于管网上布设的hm29德国汉姆数字化rs48modbus压力传感器、基恩士fd-q系列夹钳式流量传感器监测实时管网中的流量、水压、流速数据。

检漏管理分析基于系统判定漏损的算法和scada模块监测到的实时管网数据确定管道漏损数据。

一种基于dma分区的供水布局优化系统的优化方法，包括如下步骤：

s1、利用管网信息化模块获取选定区域的基础信息和选定区域内管道的基础信息，并且与地点相对应进行标注，选定区域的基础信息和选定区域内管道的基础信息均包括实时数据和历史数据，实时数据和历史数据均包括流量、水压和水质。选定区域的基础和信息包括域用水量、夜间最小流量、区域地理信息和干管位置，选定区域内管道的基础信息包括管材、管径、管长和管龄。

s2、利用管网水利模型分析模块基于选定区域的基础信息和选定区域内管道的基础信息对选定区域内的管网进行模型构建，模型包括水力参数模型和水力调度模型。

s3、利用dma管理分析模块根据城区地形与现有管网敷设形式框选分区，所有分区共同组成分区方案。分区包括一级分区、二级分区和dma分区，并且一级分区、二级分区和dma分区的覆盖范围逐渐减小，两个相邻的dma分区之间具有临时性边界。框选分区时以干管上的支管作为分区入口，在分区入口和分区出口之间，将所有可能分区方法按照跨越干管数量从少到多进行排序，选择跨越干管数量最少的分区方法来框选分区，并且以干管上的支管作为分区的入口，结合多目标优化算法，从干管上挑选相应的支管作为起点，进行广度优先搜素，由于选取的起点不同，则会得到不同的分区方案，进而得到一系列的帕累拖分区方案。对于框选的dma分区，根据dma管理分析模块中记录的相关夜间最小流量、供水量、用水量等基本信息，作为分区的基础数据进行独立储存。

s4、利用检漏管理分析模块获取管道检漏数据，然后利用dma管理分析模块基于模型对每个分区计算漏损量和产销差率。检漏管理分析模块获取的管道检漏数据包括瞬时流量数据、累计流量数据、压力分析数据、水质分析数据和水龄模拟数据。

计算产销差率和漏损率的具体方法为：

s5、利用dma管理分析系统将所有分区与漏损量和产销差率对应起来，组合为分区方案后保存入管网信息化模块。

s6、进行分区方案比选，若得出最优分区方案则执行s7，若未得出最优分区方案则返回s3。进行比选时，需要综合考虑每个分区的监测水量、夜间最小流量和区域的平均压力，以验算分区最终的成效。

s7、基于最优分区方案生成分区配置地图。

s8、对最优分区方案进行校核。

本发明能够自动快速地获取进行分区所依赖的各项参数，然后划分出多种分区方案，并对选定的分区方案进行综合比选，以确定最适合选定区域的分区方案，并且能够对分区方案进行校核，以保证该分区方案是最优的分区方案。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。