CN112348303A - 一种智慧水务信息处理*** - Google Patents

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CN112348303A CN202010774313.8A CN202010774313A CN112348303A CN 112348303 A CN112348303 A CN 112348303A CN 202010774313 A CN202010774313 A CN 202010774313A CN 112348303 A CN112348303 A CN 112348303A
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Abstract

一种智慧水务信息处理***，包括传感器组阵列、渗透监测定位单元，所述传感器组阵列包括在城市供水管道布置的多个传感器组，用于实时监测供水管道的各个监测点的状态数据，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据，判断供水管道渗透状态。所述供水管道渗透状态包括是否渗透的定性指示和渗透位置的定量指示。

Description

一种智慧水务信息处理***
技术领域
本发明属于信息分析领域，尤其涉及一种智慧水务信息处理***。
背景技术
直饮水一般采用分质供水的方式直通住户，根据生活中人们对水的不同需要，把自来水中生活用水和直接饮用水分开，另设管网，采用特殊工艺将自来水进行深度加工处理成可直接饮用的纯净水，然后由食品卫生级的管道输出直通住户。
直饮水***主要包括：设备***、管网***、主控***及云端***。设备***包括设备控制***，设备间（制水主机与其它设备）联动控制***、设备与管网动***、设备功能及维护检测***、杀菌***、设备间水质及空气检测***，设备间安防***。管网***包括主干管控制***，分支与末端联动***，管网阀件及维护联动***。主控***包括管网数据反馈设备间主控***、主控设备操控管网***、末端与主控设备联动***。云端***包括设备与管网及云端数据共享***、主控平台与设备及云端数据共享***、设备与无线设备及主控平台数据联动共享***、无线设备与主控平台数据联动***。
随着城市不断加快建设的速度，城市地下管网近年来水安全事故不断发生，水务信息处理成本持续上升，企业和其他组织广泛应用IT技术、建立智慧水务的创新管理模式来帮助企业有效处理日益复杂的水务运营信息处理。随着供水管网分布越来越广和管道区域跨度不断的扩大，对供水管网远程监控***的研究设计也就变得尤为重要。供水管网远程监控***不仅能加强对供水管网设备的集中管理以及提高供水信息处理自动化水平，同时还能达到在输水环节加强对水资源的保护。因此对供水管道监控***的研究具备着十分重要的环保意义和社会意义。
以上信息仅呈现为背景信息以帮助阅读者理解本发明。对于是否以上任何可应用为关于本申请的现有技术，申请人没有做出确定和断言。
发明内容
基于此，为解决上述问题，能有效实现供水管道的监控，减少水资源浪费，并解决自动智能预警的技术问题，本发明提供了一种智慧水务信息处理***，其包括传感器组阵列、渗透监测定位单元，所述传感器组阵列包括在城市供水管道布置的多个传感器组，用于实时监测供水管道的各个监测点的状态数据，其特征在于，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据，判断供水管道渗透状态。
进一步可选地，所述供水管道渗透状态包括是否渗透的定性指示和渗透位置的定量指示。
进一步可选地，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道是否渗透的定性指示，包括：
收集所述第k个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 936409DEST_PATH_IMAGE001
，
收集第k+1个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 118778DEST_PATH_IMAGE002
，
其中N为截取的时间长度，计算判断判断
Figure 770340DEST_PATH_IMAGE003
的差值，若
Figure 596082DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 991291DEST_PATH_IMAGE005
为设定的流量阈值，
Figure 540084DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 866941DEST_PATH_IMAGE007
分别为水流温度和黏度影响因子，则判断第k个与第k+1个传感器组之间的供水管道发生渗透，并做出渗透预警指示。
进一步可选地，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道渗透位置的定量指示，包括：
收集第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 133975DEST_PATH_IMAGE008
，
收集第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 67296DEST_PATH_IMAGE009
，
其中N为截取的时间长度，
分别平移第k、k+1个传感器组采集的压力时间序列
Figure 271132DEST_PATH_IMAGE010
时间单位压力数据，得到平移后的第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 530075DEST_PATH_IMAGE011
，
平移后的第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 18825DEST_PATH_IMAGE012
，
其中
Figure 536263DEST_PATH_IMAGE013
为时间差，
Figure 59648DEST_PATH_IMAGE014
,
Figure 722449DEST_PATH_IMAGE015
,M为截取的时间序列长度，
Figure 964074DEST_PATH_IMAGE016
，对平移后的上下游压力求和得到：
Figure 504777DEST_PATH_IMAGE017
，
计算其均值和方差：
均值
Figure 652642DEST_PATH_IMAGE018
，
方差
Figure 253388DEST_PATH_IMAGE019
，
遍历计算
Figure 716730DEST_PATH_IMAGE020
的方差
Figure 294080DEST_PATH_IMAGE021
取值最小时的
Figure 792057DEST_PATH_IMAGE010
，
令渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差
Figure 786208DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure 2426DEST_PATH_IMAGE023
取值最小时对应的
Figure 884931DEST_PATH_IMAGE013
的值；
计算供水管道渗透点的位置到第k个传感器组的位置指示x：
Figure 17841DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，k为正整数类型的传感器组编号，L为第k与k+1个传感器组之间的距离，
Figure 694810DEST_PATH_IMAGE022
为渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差，
Figure 132745DEST_PATH_IMAGE025
为渗透压力信号在管道中的传播速度；
将k和x作为渗透位置定量指示通过所述智慧水务***显示。
进一步可选地，在所述渗透监测定位单元给出所述渗透预警指示后分析计算渗透位置定量指示；其中设定的流量阈值
Figure 545839DEST_PATH_IMAGE005
通过构建深度学习网络训练得到；所述传感器组包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、黏度传感器中的一个或多个。
进一步可选地，所述的智慧水务信息处理***还包括大数据可视化单元，用于人机交互。
进一步可选地，所述的智慧水务信息处理***包括通信网络，用于数据传输；还包括维护维修单元，其用于接收所述渗透监测定位单元给出的状态数据，当发生渗透指示时根据渗透状态数据做出响应。
通过本发明提供的智慧水务***具有较快的响应速度和较高的定位精度，保障了供水管网安全运行能够有效的，同时提高了***自动预警的能力和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的智慧水务信息处理***的示例性示意图；
图2是根据本发明的智慧水务信息处理***的另一个示例性示意图；
图3是根据本发明的智慧水务信息处理***的定性分析的示例性流程图；图4是根据本发明的智慧水务信息处理***的定量计算的示例性流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本发明作进一步可选地详细描述。这种描述是通过示例而非限制的方式介绍了与本发明的原理相一致的具体实施方式，这些实施方式的描述是足够详细的，以使得本领域技术人员能够实践本发明，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以使用其他实施方式并且可以改变和/或替换各要素的结构。因此，不应当从限制性意义上来理解以下的详细描述。为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
这里的实施例和其各种特征和有益细节，将参考在附图中图示和在下面描述中详细说明的非限制性实施例更全面地解释。省略公知的组件和处理技术的描述以便不会不必要地模糊这里的实施例。此外，这里描述的各种实施例不必互相排斥，因为某些实施例可以与一个或多个其它实施例组合以形成新的实施例。此处使用的术语“或”指的是非排他的或，除非另有说明。这里使用的示例仅意在促进这里的实施例可以实践的方式的理解，以及进一步使本领域技术人员能够实践这里的实施例。因此，各示例不应该被看作为限制这里的实施例的范围。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
智慧水务***是将水源、供水、管网、处理厂、受纳水体作为一个整体***，依托仪器化、自动控制、数据分析、人工智能和互联网等发展的新型技术平台，其目标是基于水***的信息流和数据流，运用智能化手段推动在优化条件下，水资源合理利用与水生态环境的有效保护。
图1是根据本发明的智慧水务信息处理***的示例性示意图，如图1所示，本发明提供的一种智慧水务信息处理***，包括传感器组阵列、渗透监测定位单元。在一些实施例中，智慧水务信息处理***可以包括或者不包括一些其他单元和组成部分。图1中并未使出示出。
在一些实施例中，所述传感器组阵列包括在城市供水管道布置的多个传感器组，用于实时监测供水管道的各个监测点的状态数据，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据，判断供水管道渗透状态。
在一些实施例中，所述传感器组包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、黏度传感器中的一个或多个。进一步地，一切需要的数据所必须的传感设备都可以被包括在传感器组中。
在一些实施例中，所述供水管道渗透状态包括是否渗透的定性指示和渗透位置的定量指示。指示采用可以通过显示或者文字预警等现有技术中可以的方式呈现。
例如，在一些实施例中，智慧水务基于水***的信息流和数据流，运用智能化手段推动在优化条件下，水资源合理利用与水生态环境的有效保护。智慧水务共享技术平台是将饮用水安全运营、污水处理厂优化运行、排水管网运行信息处理和收纳水体生态安全四个板块构成，通过一个用户友好的网络平台实现水务领域共性先进技术的资源共享。饮用水安全运营领域的共享技术，包括微量污染物的快速检测与生物毒性的自动监测，通过数据分析提供对水源水和饮用水的实时安全预警，保障城市和农村的饮水安全。污水处理厂优化运行领域的共享技术，包括污水处理厂进水水质水量与呼吸速率的实时监测，可为污水处理***出水的稳定达标提供依据，提升泵站的优化编组运行技术，污水处理工艺的模拟优化技术，好氧生物处理的精确曝气技术，智能加药控制技术和运行绩效评价管理方法，实现污水处理厂节能降耗和稳定达标。排水管网与泵站的实时监测，为暴雨和工业废水对污水处理厂的冲击提供预警，基于管网模型对入流入渗的模拟分析技术，将提高排水管网的安全运行与信息处理。高密度水质监测与微量污染物的自动监测技术，弥补了监测数据稀疏和水生态安全参数缺失的短板。微型自动监测站与船载移动监测***可提供时间与空间上连续的高密度监测数据，频次可达到每分钟一组数据。最终可形成受纳水体安全的大数据分析和决策管理。
例如，在一些实施例中，智慧水务信息处理***，可包括独立的全产业链整合***，采用的空气动力水体分离技术、多层再生分离技术，实时在线智能监测技术、矩阵式不锈钢管网***及凸点活接技术、活水保鲜技术、终端恒压供水技术，净水***工艺技术。
图2是根据本发明的智慧水务信息处理***的另一个示例性示意图。如附图2所示，在一些实施例中，智慧水务信息处理***，还包括大数据可视化单元，用于人机交互。通过对居民用水信息的采集、挖掘和分析、为政府提供有效的数据分析；公司开发的智慧物联网水表，具有数据实施上传，并将水表运行情况智慧水务服务平台，用户可随时查询用书情况。
在一些实施例中，所述的智慧水务信息处理***，还包括通信网络，用于数据传输。现有技术中，各种有线或者无线通信方式均可用于到本发明中，以实现数据的传输，例如2G、3G、4G、5G移动网络等。
在一些实施例中，所述的智慧水务信息处理***，还包括维护维修单元，其用于接收所述渗透监测定位单元给出的状态数据，当发生渗透指示时根据渗透状态数据做出响应。以实现维修团队24小时待命维修维护服务24小时应急响应。
图3是根据本发明的智慧水务信息处理***的定性分析的示例性流程图。如图3所示，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道是否渗透的定性指示，包括：
收集第k个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 267676DEST_PATH_IMAGE001
，
收集第k+1个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 381126DEST_PATH_IMAGE002
，其中N为截取的时间长度，
计算判断判断
Figure 306356DEST_PATH_IMAGE003
的差值，若
Figure 29200DEST_PATH_IMAGE004
，则判断第k个与第k+1个传感器组之间的供水管道发生渗透，并做出渗透预警指示，其中
Figure 356276DEST_PATH_IMAGE005
为设定的流量阈值，
Figure 410600DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 557548DEST_PATH_IMAGE007
分别为水流温度和黏度影响因子。
这是因为，供水流量还会受一些其它物理量变化的影响，比如当管道出入口的压力、温度、黏度等不同时，就会导致出入口的供水流量稍有不同，会产生输差。在考虑各种物理变化影响的前提下，管道进出口的瞬时流量会有一个正常的差值变化范围。当管道正常运行时，进出口流量差值变化幅度比较稳定，不会超出差值变化范围；若管道发生泄漏在，则差值将会明显增大，超出差值正常变化范围。根据这个原理，结合管网实际运行情况，可以设置一个阈值，当输差超出这个阈值，即可判定管道出现了泄漏事故。这个能够粗略判定管道是否发生了渗透以及渗透的大小，但无法推测出管道渗透点的位置，所以要引入新的检测技术。
在一些实施例中，设定的流量阈值
Figure 585547DEST_PATH_IMAGE005
通过构建深度学习网络训练得到。
图4是根据本发明的智慧水务信息处理***的定量计算的示例性流程图。如图3所示，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道渗透位置的定量指示，包括：
收集第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 85DEST_PATH_IMAGE008
，
收集第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 455337DEST_PATH_IMAGE009
，
其中N为截取的时间长度，
分别平移第k、k+1个传感器组采集的压力时间序列
Figure 355160DEST_PATH_IMAGE010
时间单位，得到平移后的第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 409354DEST_PATH_IMAGE026
，
平移后的第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 445443DEST_PATH_IMAGE027
，
其中
Figure 852022DEST_PATH_IMAGE013
为时间差，
Figure 973562DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 343364DEST_PATH_IMAGE015
，M为截取的时间序列长度，
Figure 738354DEST_PATH_IMAGE016
，对平移后的上下游压力求和得到：
Figure 535408DEST_PATH_IMAGE017
，
计算
Figure 144244DEST_PATH_IMAGE028
的均值和方差：
均值
Figure 493365DEST_PATH_IMAGE018
，
方差
Figure 504047DEST_PATH_IMAGE019
，
遍历计算
Figure 472003DEST_PATH_IMAGE020
的方差
Figure 82981DEST_PATH_IMAGE021
取值最小时的
Figure 794585DEST_PATH_IMAGE010
，
令渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差
Figure 423888DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure 562745DEST_PATH_IMAGE023
取值最小时对应的
Figure 880594DEST_PATH_IMAGE013
的值；
计算供水管道渗透点的位置到第k个传感器组的位置指示x：
Figure 165863DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，k为正整数类型的传感器组编号，L为第k与k+1个传感器组之间的距离，
Figure 151136DEST_PATH_IMAGE022
为渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差，
Figure 460895DEST_PATH_IMAGE025
为泄漏信号在管道中的传播速度；
将k和x作为渗透位置定量指示通过所述智慧水务***显示。
在一些实施例中，在所述渗透监测定位单元给出所述渗透预警指示后分析计算渗透位置定量指示。这样的实施方法能够减少运算量，提供***整体运行效率。
为保障***供水管网的连续稳定安全运行，做到对供水管网进行实时监控与信息处理成为重中之重。供水管网远程监控***不仅能加强对供水管网设备的集中管理以及提高供水信息处理自动化水平，同时还能达到在输水环节加强对水资源的保护。以上有效实现供水管道的监控，减少水资源浪费，并解决的自动智能预警的技术问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
此外，根据公开的本发明的说明书，本发明的其他实现对于本领域的技术人员是明显的。实施方式和/或实施方式的各个方面可以单独或者以任何组合用于本发明的***和方法中。说明书和其中的示例应该是仅仅看作示例性，本发明的实际范围和精神由所附权利要求书表示。

Claims (10)

1.一种智慧水务信息处理***，其特征在于，包括传感器组阵列、渗透监测定位单元，所述传感器组阵列包括在城市供水管道布置的多个传感器组，用于实时监测供水管道的各个监测点的状态数据，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据，判断供水管道的渗透状态。
2.根据权利要求1所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，所述供水管道渗透状态包括是否渗透的定性指示和渗透位置的定量指示。
3.根据权利要求2所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道是否渗透的定性指示，包括：
收集第k个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 713194DEST_PATH_IMAGE001
，
收集第k+1个传感器组采集的流量时间序列为：
Figure 125720DEST_PATH_IMAGE002
，
其中N为截取的时间长度，
计算判断判断
Figure 402987DEST_PATH_IMAGE003
的差值，若
Figure 584569DEST_PATH_IMAGE004
，则判断第k个与第k+1个传感器组之间的供水管道发生渗透，并做出渗透预警指示，其中
Figure 538357DEST_PATH_IMAGE005
为设定的流量阈值，
Figure 438180DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 4290DEST_PATH_IMAGE007
分别为水流温度和黏度影响因子。
4.根据权利要求2所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，所述渗透监测定位单元通过分析所述传感器组阵列提供的供水管道的各个监测点的状态数据给出供水管道渗透位置的定量指示，包括：
收集第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 810353DEST_PATH_IMAGE008
，
收集第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 436506DEST_PATH_IMAGE009
，
其中N为截取的时间长度，
分别平移第k、k+1个传感器组采集的压力时间序列
Figure 56581DEST_PATH_IMAGE010
时间单位，得到平移后的第k个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 160804DEST_PATH_IMAGE011
，
平移后的第k+1个传感器组采集的压力时间序列为：
Figure 805061DEST_PATH_IMAGE012
，
其中
Figure 602116DEST_PATH_IMAGE013
为时间差，
Figure 991378DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 164870DEST_PATH_IMAGE015
，M为截取的时间序列长度，
Figure 414367DEST_PATH_IMAGE016
，对平移后的上下游压力求和得到：
Figure 382323DEST_PATH_IMAGE017
，
计算
Figure 966538DEST_PATH_IMAGE018
的均值和方差：
均值
Figure 412563DEST_PATH_IMAGE019
，
方差
Figure 543330DEST_PATH_IMAGE020
，
遍历计算
Figure 197034DEST_PATH_IMAGE021
的方差
Figure 780462DEST_PATH_IMAGE022
取值最小时的
Figure 528713DEST_PATH_IMAGE010
，
令渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差
Figure 513986DEST_PATH_IMAGE023
为
Figure 823745DEST_PATH_IMAGE024
取值最小时对应的
Figure 664443DEST_PATH_IMAGE013
的值；
计算供水管道渗透点的位置到第k个传感器组的位置指示x：
Figure 717849DEST_PATH_IMAGE025
，
其中，k为正整数类型的传感器组编号，L为第k与k+1个传感器组之间的距离，
Figure 557630DEST_PATH_IMAGE023
为渗透压力信号到达第k个和第k+1个传感器组的时间差，
Figure 271245DEST_PATH_IMAGE026
为渗透压力信号在管道中的传播速度；
将k和x作为渗透位置定量指示通过所述智慧水务***显示。
5.根据权利要求4所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，在所述渗透监测定位单元给出所述渗透预警指示后分析计算渗透位置定量指示。
6.根据权利要求3所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，其中设定的流量阈值
Figure 563686DEST_PATH_IMAGE005
通过构建深度学习网络训练得到。
7.根据权利要求1-6任一项所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，所述传感器组包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、黏度传感器中的一个或多个。
8.根据权利要求1-6任一项所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，还包括大数据可视化单元，用于人机交互。
9.根据权利要求1-6任一项所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，还包括通信网络，用于数据传输。
10.根据权利要求1-6任一项所述的智慧水务信息处理***，其特征在于，还包括维护维修单元，其用于接收所述渗透监测定位单元给出的状态数据，当发生渗透指示时根据渗透状态数据做出响应。
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CN113111471A (zh) * 2021-04-14 2021-07-13 武汉行健道信息技术有限公司 一种基于人工智能和物联网的城市智慧水务数字化智能管理***
CN113610369A (zh) * 2021-07-26 2021-11-05 广州园林建筑规划设计研究总院有限公司 水生态服务功效的评价方法及城市滨水景观构建方法

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