供水分界线获取方法及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及供水技术领域，尤其涉及一种供水分界线获取方法及计算机可读存储介质。

背景技术：

2.随着城市发展与人口的增长，对城市供水系统的可靠性与安全性要求越来越高，越来越多的中大型城市采用了多水源供水系统，即有多个水厂作为水源为管网供水，用户的用水来源可以来自不同水厂。多水源供水降低了能源的消耗，使供水更加可靠，但随着水源的增多，水务公司面临更多的管理和维护的压力。快速、准确地确定每个水源的供水边界，可以让用户方便、直观地了解用水的来源，帮助水务公司提供更为科学、合理的供水分区参考，更好地进行压力管理，提高水务公司的规划调度水平。
3.在公开号为cn112100781a的中国专利文件中公开了一种多水源供水管网水质隐患点的方法和系统，其中提到了对水源节点进行溯源分析，得到各节点用水量来自各水源的溯源百分比矩阵。该专利使用了软件epanet中水质模拟的溯源分析功能，这个功能单次只能设置一个水源进行溯源分析。为了使计算结果准确，溯源分析的计算时间步长一般比水力计算时间步长小得多，一般为水力计算时间步长的十分之一，这导致了溯源分析耗时较长。例如，在对一个供水规模为50万吨/天的地级市水力模型中进行溯源分析时，单个水源的溯源分析耗时一般在1小时左右。在水源较多的供水系统中，这种方法的可行性较低。
4.在公开号为cn110942206b的中国专利文件中公开了一种预测管网供水分界带位置的方法，该方法舍弃了水力模型模拟的方法，而是利用特征水质指标对供水分界线进行预测，包括：检测两个水厂出厂水的水质指标并计算水质指标的比值，选择比值大于2或者小于1/2的作为特征水质指标；将两个水厂出厂水按比例混合，检测不同混合比例下的特征水质指标；在水厂之间设置采样点，获取不同采样点的水质特征指标；将获得的特征水质指标根据管网的分布与地理空间差异进行修正；对修正后的特征水质指标进行空间插值分析；根据空间插值分析结果判断供水分界带位置。但上述方法的弊端在于特征水质指标结果会被外界因素(管材不同、管道老化等)干扰。并且，这种方法实施起来较为繁琐，需要在管网上设置均匀的采样点，但并没有考虑到埋于地下管网的采样点的设置问题，这种方法在实际生产中可行性较低。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种供水分界线获取方法及计算机可读存储介质，可快速准确地获取多水源供水管网中每个水源的供水分界线。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种供水分界线获取方法，包括：
7.构建供水管网水力模型；
8.通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内
的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成；
9.根据各节点的供水组成，确定供水分界线。
10.本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
11.本发明的有益效果在于：通过构建供水管网水力模型，并通过水力平差计算得出的管道流量与流向信息，对各个节点进行水源流量百分比计算，可以快速地计算出各节点的来自不同水源的流量百分比，同时获得不同水源的供水范围，从而可以快速、准确地确定多水源供水系统的供水边界线，便于水务公司合理有效地进行供水分区与压力管理，提高水务公司的规划调度水平。
附图说明
12.图1为本发明的一种供水分界线获取方法的流程图；
13.图2为本发明实施例一的方法流程图；
14.图3为本发明实施例二的多水源供水管网系统供水边界结果示意图。
具体实施方式
15.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
16.请参阅图1，一种供水分界线获取方法，包括：
17.构建供水管网水力模型；
18.通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成；
19.根据各节点的供水组成，确定供水分界线。
20.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可快速准确地获取多水源供水管网中每个水源的供水分界线。
21.进一步地，所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成之前，进一步包括：
22.对所述供水管网水力模型进行校验；
23.若校验通过，则执行所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成的步骤。
24.进一步地，所述对所述供水管网水力模型进行校验具体为：
25.对所述供水管网水力模型进行水力平差计算，得到各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值以及各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值；
26.获取各压力监测点在预设的多个时刻的实际压力值以及各流量监测点在预设的多个时刻的实际流量值；
27.分别根据各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值和实际压力值，计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值；
28.分别根据各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值和实际流量值，计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值；
29.若多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第一压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第一比例以上、多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第二压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第二比例以上且多时刻相对误差率均值小于或等于预设的第一百分比的流量监测点数量占流量监测点总数的预设第三比例以上，则判定校验通过。
30.由上述描述可知，通过对供水管网水力模型进行校验，保证供水管网水力模型可以模拟现实中所研究区域的供水情况，提高后续供水分界线获取的准确性。
31.进一步地，所述分别根据各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值和实际压力值，计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值，具体为：
32.根据第一公式分别计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值，所述第一公式为
[0033][0034]
其中，ε为压力监测点的多时刻绝对误差均值，pi为所述压力监测点在第i个时刻的实际压力值，p
i’为所述压力监测点在第i个时刻的模拟压力值，n为预设时刻的总数。
[0035]
进一步地，所述分别根据各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值和实际流量值，计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值，具体为：
[0036]
根据第二公式分别计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值，所述第二公式为
[0037][0038]
其中，δ为流量监测点的多时刻相对误差率均值，qi为所述流量监测点在第i个时刻的实际流量值，q
i’为所述流量监测点在第i个时刻的模拟流量值，n为预设时刻的总数。
[0039]
进一步地，预设的第一压力阈值为0.02mpa，预设第一比例为98％，预设的第二压力阈值为0.01mpa，预设第二比例为50％，预设的第一百分比为20％，预设第三比例为98％。
[0040]
进一步地，所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成，具体为：
[0041]
根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别确定各节点中来自各水源的流量；
[0042]
根据第三公式计算一节点对应一水源的流量百分比，所述第三公式为
[0043][0044]
其中，r为一节点对应一水源的流量百分比，fj为所述一节点中来自所述一水源的流量，fi为所述一节点中来自第i个水源的流量，m为水源的总数；
[0045]
根据各节点对应各水源的流量百分比，确定各节点的供水组成。
[0046]
由上述描述可知，根据管网水力平差计算结果，可得到管网在预设模拟时间段内各管道的流量与流向，从而计算各节点对应各水源的流量百分比。
[0047]
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0048]
实施例一
[0049]
请参照图2，本发明的实施例一为：一种供水分界线获取方法，可应用于多水源供水系统，实现对多水源供水管网中每个水源的供水边界线的快速确认。
[0050]
如图2所示，包括如下步骤：
[0051]
s1：构建供水管网水力模型，即使用建模软件构建所研究区域供水管网的水力模型，建模过程中需要的数据包括管道、节点、阀门的gis数据，水厂、泵站数据，监测点scada(supervisory control and data acquisition，数据采集与监视控制)数据和营收水量的数据。
[0052]
s2：对供水管网水力模型进行校验，判断是否校验通过，若是，则执行步骤s3。
[0053]
本步骤即对供水管网水力模型进行管网水力平差计算，利用压力监测点与流量监测点的监测值作为参考进行校核，使水力模型模拟计算结果尽可能与现实中供水情况一致。
[0054]
本实施例中，具体校核标准包括：
[0055]
1、多时刻绝对误差均值控制在0.02mpa范围内的压力监测点个数应占压力监测点总数的98％以上；
[0056]
2、多时刻绝对误差均值控制在0.01mpa范围内的压力监测点个数应占压力监测点总数的50％以上；
[0057]
3、多时刻相对误差率均值控制在20％范围内的流量监测点个数应占流量监测点总数的98％以上。
[0058]
其中，各压力监测点的多时刻绝对误差均值根据第一公式计算得到，各流量监测点的多时刻相对误差率均值根据第二公式计算得到。
[0059]
第一公式：
[0060]
第二公式：
[0061]
其中，ε为一压力监测点的多时刻绝对误差均值，pi为所述一压力监测点在第i个时刻的实际压力值，p
i’为所述一压力监测点在第i个时刻的模拟压力值，n为预设时刻的总数；δ为一流量监测点的多时刻相对误差率均值，qi为所述一流量监测点在第i个时刻的实际流量值，q
i’为所述一流量监测点在第i个时刻的模拟流量值。
[0062]
因此，具体地，本步骤包括如下步骤：
[0063]
s201：通过水力平差计算，得到各压力监测点在预设的n个时刻的模拟压力值以及各流量监测点在预设的n个时刻的模拟流量值。
[0064]
s202：获取各压力监测点在预设的n个时刻的实际压力值以及各流量监测点在预设的n个时刻的实际流量值。
[0065]
s203：分别根据各压力监测点在预设的n个时刻的模拟压力值和实际压力值，计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值，即根据上述第一公式，分别计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值。
[0066]
s204：分别根据各流量监测点在预设的n个时刻的模拟流量值和实际流量值，计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值，即根据上述第二公式，分别计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值。
[0067]
s205：判断各压力监测点的多时刻绝对误差均值和各流量监测点的多时刻相对误差率均值是否满足预设的校核条件，若是，则判定校验通过，若否，则判定校验不通过。
[0068]
其中，校核条件包括多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第一压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第一比例以上、多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第二压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第二比例以上，以及多时刻相对误差率均值小于或等于预设的第一百分比的流量监测点数量占流量监测点总数的预设第三比例以上。
[0069]
本实施例中，预设的第一压力阈值为0.02mpa，预设第一比例为98％，预设的第二压力阈值为0.01mpa，预设第二比例为50％，预设的第一百分比为20％，预设第三比例为98％。
[0070]
通过对供水管网水力模型进行校验，保证供水管网水力模型可以模拟现实中所研究区域的供水情况，提高后续供水分界线获取的准确性。
[0071]
s3：通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成。
[0072]
具体地，首先，通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向；然后，根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别确定各节点中来自各水源的流量；接着，根据下述第三公式，分别计算各节点对应各水源的流量百分比。
[0073]
第三公式：
[0074]
其中，r为一节点对应一水源的流量百分比，fj为所述一节点中来自所述一水源的流量，fi为所述一节点中来自第i个水源的流量，m为水源的总数。
[0075]
最后，根据各节点对应各水源的流量百分比，确定各节点的供水组成。即若一节点对应一水源的流量百分比大于零，则所述一节点的供水组成包括所述一水源。
[0076]
s4：根据各节点的供水组成，确定供水分界线。
[0077]
具体地，根据各节点的供水组成，在供水管网水力模型中用不同符号对供水区域进行展示，从而确定供水分界线。
[0078]
本实施例使用水力平差计算得出的管道流量与流向信息，对各个节点进行水源流量百分比计算，可以快速地获取各节点对应各水源的供水流量百分比。在计算供水规模为50万吨/天的地级市水力模型时，本实施例的方法可以在几秒钟计算出各节点的来自不同水源的流量百分比，同时获得不同水源的供水范围，从而确定供水边界线。相对现有技术，本实施例可以更加快速、准确地获取各节点的来自不同水源的流量百分比与水源供水区
域，也克服了现有技术中一次只能对一个水源进行溯源分析的弊端。
[0079]
本实施例利用水力模型进行供水分界线的分析，方便用户直观确认用水来源，可为水务公司提供快速、可靠的供水边界分析方法，为供水分区与压力管理提供有效的参考，有利于提高水务公司的规划调度水平。
[0080]
实施例二
[0081]
请参照图3，本实施例是实施例一的具体应用场景。
[0082]
首先，构建所研究区域的供水管网水力模型。如图3所示，本实施例中，供水管网水力模型共有91个节点、117条管道和5个水源，这5个水源分别为：水厂1、水厂2、水塔1、水塔2和水塔3。
[0083]
然后，对供水管网水力模型进行管网水力平差计算，利用压力监测点与流量监测点的监测值作为参考进行校核，使供水管网水力模型模拟计算结果尽可能与现实中供水情况一致。
[0084]
如图3所示，在此时刻，三个水塔均在进水，因此该供水管网水力模型实质上只有两个水源(水厂1和水厂2)。根据管网水力平差计算结果，可得到管网在预设模拟时间段内各管道的流量与流向，从而计算各节点对应各水源的流量百分比。本实施例中，管网的91个节点的来自不同水源流量百分比表如表1所示。
[0085]
表1：各节点来自不同水源流量百分比表
[0086]
[0087]
[0088][0089]
从表1可以看出，11个节点供水组成为水厂1，25个节点供水组成为水厂2，55个节点为水厂1与水厂2混合供水。
[0090]
最后，根据各节点的供水组成，在供水管网水力模型中用不同的符号对供水区域进行展示，从而获取供水分界线。如图3所示，管线上箭头代表管道中水流方向，此时刻模型中三个水塔均在进水，因此此时模型中共有两个水源(水厂1、水厂2)，
★
符号标记区域为水厂1供水区域，
■
符号标记区域为水厂2供水区域，
●
符号标记区域为水厂1、2混合供水区域。
[0091]
本实施例可以科学、快速、准确地获取多水源供水系统的供水分界线，并可以在供水管网水力模型中直观地展示每个水源的供水区域，便于用户直观确认用水来源，帮助水务公司快速、准确地定位水源的供水区域边界，合理有效地进行供水分区和压力管理，提高水务公司的管理调度能力；同时，也为保障城市的供水安全和节能增效提供了科学的参考，具有较高的经济与社会价值。
[0092]
实施例三
[0093]
本实施例是对应上述实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述实施例中供水分界线获取方法的各个步骤，且能达到相同的技术效果，此处不再累述。
[0094]
综上所述，本发明提供的一种供水分界线获取方法及计算机可读存储介质，通过构建供水管网水力模型，并通过水力平差计算得出的管道流量与流向信息，对各个节点进行水源流量百分比计算，可以快速地计算出各节点的来自不同水源的流量百分比，同时获得不同水源的供水范围，从而可以快速、准确地确定多水源供水系统的供水边界线，并可以在供水管网水力模型中直观地展示每个水源的供水区域，便于用户直观确认用水来源，便于水务公司合理有效地进行供水分区与压力管理，提高水务公司的规划调度水平。
[0095]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种供水分界线获取方法，其特征在于，包括：构建供水管网水力模型；通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成；根据各节点的供水组成，确定供水分界线。2.根据权利要求1所述的供水分界线获取方法，其特征在于，所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成之前，进一步包括：对所述供水管网水力模型进行校验；若校验通过，则执行所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成的步骤。3.根据权利要求2所述的供水分界线获取方法，其特征在于，所述对所述供水管网水力模型进行校验具体为：对所述供水管网水力模型进行水力平差计算，得到各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值以及各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值；获取各压力监测点在预设的多个时刻的实际压力值以及各流量监测点在预设的多个时刻的实际流量值；分别根据各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值和实际压力值，计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值；分别根据各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值和实际流量值，计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值；若多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第一压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第一比例以上、多时刻绝对误差均值小于或等于预设的第二压力阈值的压力监测点数量占压力监测点总数的预设第二比例以上且多时刻相对误差率均值小于或等于预设的第一百分比的流量监测点数量占流量监测点总数的预设第三比例以上，则判定校验通过。4.根据权利要求3所述的供水分界线获取方法，其特征在于，所述分别根据各压力监测点在预设的多个时刻的模拟压力值和实际压力值，计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值，具体为：根据第一公式分别计算各压力监测点的多时刻绝对误差均值，所述第一公式为其中，ε为压力监测点的多时刻绝对误差均值，p
i
为所述压力监测点在第i个时刻的实际压力值，p
i’为所述压力监测点在第i个时刻的模拟压力值，n为预设时刻的总数。5.根据权利要求3所述的供水分界线获取方法，其特征在于，所述分别根据各流量监测点在预设的多个时刻的模拟流量值和实际流量值，计算各流量监测点的多时刻相对误差率
均值，具体为：根据第二公式分别计算各流量监测点的多时刻相对误差率均值，所述第二公式为其中，δ为流量监测点的多时刻相对误差率均值，q
i
为所述流量监测点在第i个时刻的实际流量值，q
i’为所述流量监测点在第i个时刻的模拟流量值，n为预设时刻的总数。6.根据权利要求3所述的供水分界线获取方法，其特征在于，预设的第一压力阈值为0.02mpa，预设第一比例为98％，预设的第二压力阈值为0.01mpa，预设第二比例为50％，预设的第一百分比为20％，预设第三比例为98％。7.根据权利要求1所述的供水分界线获取方法，其特征在于，所述通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成，具体为：根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别确定各节点中来自各水源的流量；根据第三公式计算一节点对应一水源的流量百分比，所述第三公式为其中，r为一节点对应一水源的流量百分比，f
j
为所述一节点中来自所述一水源的流量，f
i
为所述一节点中来自第i个水源的流量，m为水源的总数；根据各节点对应各水源的流量百分比，确定各节点的供水组成。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结

本发明公开了一种供水分界线获取方法及计算机可读存储介质，方法包括：构建供水管网水力模型；通过水力平差计算，获取所述供水管网水力模型中各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，并根据各管道在预设的模拟时间段内的流量与流向，分别计算各节点对应各水源的流量百分比，得到各节点的供水组成；根据各节点的供水组成，确定供水分界线。本发明可快速准确地获取多水源供水管网中每个水源的供水分界线。分界线。分界线。