基于供水泵组供水状态的调度方法及系统与流程

本申请涉及供水调度，尤其涉及一种基于供水泵组供水状态的调度方法及系统。

背景技术：

1、水资源是人们日常生活中不可或缺的物质资源，生活、生产和农耕等各个方面均需要消耗水资源。为了满足人们对水资源的需求，需要对水资源进行调度，通过供水管网将水资源从各个蓄水点输送并分配至各个用水点。

2、目前，公开号为cn118211814a的专利申请文件公开了一种基于数据分析的供水管网优化调度方法及系统，其中的方法包括：将供水管网划定成多个目标区域，在目标区域内的供水管网上布设多组检测点，实时采集目标区域的供水量数据、水压数据、流量数据及水质数据；获取目标区域内的历史用水量数据及人口数据并输入到预先训练好的预测用水量模型中，输出目标区域的预测用水量；将预测用水量与预设供水量进行比较，若预测用水量大于预设供水量，则判断当前目标区域的供水量不足，按照供水调度策略对供水量不足的目标区域进行供水量调节；否则判断当前目标区域的供水量充足；根据水压数据、流量数据、水质数据计算获得进行供水量调节后的目标区域的供水质量指标，将供水质量指标结合实际用水量的变化数据处理获得供水异常度，将供水异常度与供水异常阈值区间进行比较，根据比较结果判断当前目标区域状态为供水异常、供水正常或管网故障。

3、然而，上述方法虽然能够依据供水质量指标和供水异常度对供水调度策略进行动态的调整，及时发现潜在的管网泄漏情况，然而，在供水调度的过程中，忽略对供水管网中管道状态的监测，无法对管网泄漏的情况进行预防。

技术实现思路

1、为了解决无法对管网泄漏的情况进行预防的技术问题，本申请提供了一种基于供水泵组供水状态的调度方法及系统，能够对供水管网中管道状态的监测，以预防管网泄漏的情况发生。

2、本申请第一方面，提供了一种基于供水泵组供水状态的调度方法，所述调度方法包括：将供水路径中观测点供水泵组的供水状态输入腐蚀预测模型，预测观测点的腐蚀度增量，将腐蚀度增量和初始腐蚀度之和作为各观测点的实时腐蚀度，并将实时腐蚀度的最大值作为所述供水路径的路径状态，所述供水状态为水质参数和供水泵组工作参数的时间序列；构建调度矩阵，并计算目标值，所述调度矩阵包括任意蓄水点与各用水点的供水量，所述目标值为：

3、；为蓄水点数量，为用水点数量，为蓄水点的水质参数，为蓄水点到用水点的供水量，为各蓄水点到用水点的供水量，为用水点的平均水质参数，为供水路径数量，为供水路径的实时腐蚀度，为水质参数与腐蚀度增量的皮尔逊相关系数，为供水路径所连接蓄水点的水质参数，为求方差符号；在蓄水量约束和用水量约束下更新调度矩阵，依据目标值取最小值时的调度矩阵实现供水调度。

4、通过本申请提供的技术方案，供水管网中包括多个供水路径，且每个供水路径上设有多个观测点；对于任意供水路径，将各观测点供水泵组工作参数和水质参数的时间序列输入腐蚀预测模型，得到观测点的腐蚀度增量，进一步将腐蚀度增量和初始腐蚀度之和作为各观测点的实时腐蚀度，并将实时腐蚀度的最大值作为该供水路径的路径状态，实现供水管网中管道状态的实时监测；进一步地，构建调度矩阵并计算目标值，该目标值从用水点接收到的水质参数满足水质要求，以及供水调度后各供水路径的路径状态方差两个方面评价供水调度的效果，不断更新调度矩阵，并依据目标值取最小值时的调度矩阵实现供水调度，避免供水路径间路径状态的差异较大，导致管网泄漏的情况发生。

5、在一个实施例中，所述水质参数包括ph值、硬度、电导率、氯离子浓度和溶解氧中的至少一个。

6、水质参数能够通过影响电化学腐蚀过程进而影响管道的腐蚀程度，导致供水路径的路径状态发生变化，将水质参数作为腐蚀预测模型的输入，能够准确预测腐蚀度增量。

7、在一个实施例中，腐蚀预测模型为循环神经网络，所述腐蚀预测模型对水质参数和工作参数的时间序列进行时序特征提取，得到水质时序特征和工作时序特征，并将水质时序特征和工作时序特征组成的多维数据回归为腐蚀度增量。

8、在一个实施例中，腐蚀预测模型的训练方法包括：将任意两个时刻间水质参数和工作参数的时间序列作为一组训练样本，将所述两个时刻实测腐蚀度的增加量作为所述训练样本的标签值；将训练样本输入腐蚀预测模型后，将输出结果和标签值间的均方差函数作为损失函数以更新腐蚀预测模型；迭代地更新腐蚀预测模型，直至损失函数小于设定值时，完成训练。

9、训练完毕的腐蚀预测模型能够学习到水质参数和工作参数的时间序列与腐蚀度增量的映射关系；利用训练完毕的腐蚀预测模型，仅需通过部署在管道内的传感器传输的水质参数，以及供水泵组的工作参数即可准确预测管道内部的腐蚀度增量，实现管道状态的准确监测。

10、在一个实施例中，所述蓄水量约束满足：；为用水点数量，为蓄水点到用水点的供水量，为蓄水点的蓄水量；所述用水量约束满足：；为蓄水点数量，为蓄水点到用水点的供水量，为用水点的用水量。

11、蓄水量约束能够保证蓄水点所提供的水量不超过该蓄水点的蓄水量；用水量约束能够保证用水点接收到的水量能够满足该用水点的用水量。

12、在一个实施例中，所述调度矩阵为行列的矩阵，为用水点数量，为蓄水点数量；在调度矩阵中，响应于蓄水点与用水点之间存在供水路径，第行列的数值为蓄水点到用水点的供水量，响应于蓄水点与用水点之间不存在供水路径，第行列的数值为0。

13、在一个实施例中，水质参数与腐蚀度增量的皮尔逊相关系数的计算方法包括：采集任意观测点的水质参数历史序列和腐蚀度增量历史序列；水质参数与腐蚀度增量的皮尔逊相关系数为：，为水质参数历史序列和腐蚀度增量历史序列的协方差，为水质参数历史序列的标准差，为腐蚀度增量历史序列的标准差。

14、皮尔逊相关系数能够反映水质参数对腐蚀度增量的影响程度，通过皮尔逊相关系数和水质参数相乘，可预测腐蚀度增量，进而得到依据调度矩阵实现供水调度后供水路径的路径状态。

15、本申请第二方面，还提供了一种基于供水泵组供水状态的调度系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据本申请第一方面所述的基于供水泵组供水状态的调度方法。

16、本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

17、通过本申请提供的技术方案，供水管网中包括多个供水路径，且每个供水路径上设有多个观测点；对于任意供水路径，将各观测点供水泵组工作参数和水质参数的时间序列输入腐蚀预测模型，得到观测点的腐蚀度增量，进一步将腐蚀度增量和初始腐蚀度之和作为各观测点的实时腐蚀度，并将实时腐蚀度的最大值作为该供水路径的路径状态，实现供水管网中管道状态的实时监测；进一步地，构建调度矩阵并计算目标值，该目标值从用水点接收到的水质参数满足水质要求，以及供水调度后各供水路径的路径状态方差两个方面评价供水调度的效果，不断更新调度矩阵，并依据目标值取最小值时的调度矩阵实现供水调度，避免供水路径间路径状态的差异较大，导致管网泄漏的情况发生。

技术特征：

1.基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，所述调度方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，所述水质参数包括ph值、硬度、电导率、氯离子浓度和溶解氧中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，腐蚀预测模型为循环神经网络；所述腐蚀预测模型对水质参数和工作参数的时间序列进行时序特征提取，得到水质时序特征和工作时序特征，并将水质时序特征和工作时序特征组成的多维数据回归为腐蚀度增量。

4.根据权利要求3所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，腐蚀预测模型的训练方法包括：

5.根据权利要求1所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，所述蓄水量约束满足：；为用水点数量，为蓄水点到用水点的供水量，为蓄水点的蓄水量；

6.根据权利要求1所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，所述调度矩阵为行列的矩阵，为用水点数量，为蓄水点数量；

7.根据权利要求1所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，水质参数与腐蚀度增量的皮尔逊相关系数的计算方法包括：

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于供水泵组供水状态的调度方法，其特征在于，在构建调度矩阵之前，所述调度方法还包括：

9.基于供水泵组供水状态的调度系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至8中任一项所述的基于供水泵组供水状态的调度方法。

技术总结
本申请涉及供水调度技术领域，尤其涉及一种基于供水泵组供水状态的调度方法及系统，方法包括：将供水路径中观测点供水泵组的供水状态输入腐蚀预测模型，预测观测点的腐蚀度增量，将腐蚀度增量和初始腐蚀度之和作为各观测点的实时腐蚀度，并将实时腐蚀度的最大值作为所述供水路径的路径状态；构建调度矩阵并计算目标，该目标值从用水点接收到的水质参数满足水质要求，以及供水调度后各供水路径的路径状态方差两个方面评价调度效果，更新调度矩阵，并依据目标值取最小值时的调度矩阵实现供水调度。通过本申请的技术方案，能够对供水管网中管道状态的监测，以预防管网泄漏的情况发生。

技术研发人员：张勇华,张晓雯,张甲耀,张会明,刘文强,盛健虎,任玉香,晏清洪,高卫卫,董芝丽
受保护的技术使用者：山东科源供排水设备工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5