基于管網(wǎng)實(shí)時(shí)在線模型的爆管預(yù)警應(yīng)用

侯英娜,黃國(guó)慶,費(fèi)霞麗,曲 揚(yáng),白妙順,鄭楚飛,舒詩(shī)湖

(1.廈門市政水務(wù)集團(tuán)有限公司,福建廈門 361000;2.上海慧水科技有限公司,上海 200090;3.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院<集團(tuán)>有限公司,上海 200092;4.四創(chuàng)科技有限公司,福建福州 350108;5.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 201620)

供水管網(wǎng)是城市重要的基礎(chǔ)生命線,是維持城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、人民日常生活的必備設(shè)施。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),城市供水管網(wǎng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,供水企業(yè)面臨的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景更加復(fù)雜。水力模型開(kāi)始被逐漸應(yīng)用于供水管網(wǎng)的日常運(yùn)營(yíng)維護(hù),尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟,實(shí)時(shí)在線水力模型應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)時(shí)模型可以通過(guò)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新和實(shí)時(shí)模擬計(jì)算,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)更新,使供水管網(wǎng)的“數(shù)字孿生”成為可能。所謂水行業(yè)的數(shù)字孿生,即是利用多源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合,對(duì)水系統(tǒng)特定部分的數(shù)字表示[1]。在傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)逐漸成為關(guān)注重點(diǎn)的情況下,數(shù)字孿生技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑[2]。探索利用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)提高管網(wǎng)爆管的預(yù)警效率具有重要意義,管網(wǎng)爆管不僅會(huì)導(dǎo)致水資源的浪費(fèi),更嚴(yán)重的是對(duì)城市的公共安全構(gòu)成威脅。事實(shí)上,爆管是供水企業(yè)面臨的重大公共安全事件之一。

隨著廈門城市化的快速發(fā)展,城市供水的管理矛盾日益突出,特別是在2017年金磚國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人廈門會(huì)晤和每年在廈門舉辦的中國(guó)國(guó)際投資貿(mào)易洽談會(huì)等重大會(huì)議期間,都對(duì)供水保障提出了更高的要求。近年廈門市政水務(wù)集團(tuán)信息化、物聯(lián)網(wǎng)的快速建設(shè),利用海量數(shù)據(jù)來(lái)保障供水安全,優(yōu)化供水效率,逐步實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)成為工作焦點(diǎn)。

當(dāng)前供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)在線水力模型的建設(shè)已經(jīng)取得長(zhǎng)足發(fā)展,國(guó)內(nèi)有很多城市都正在探索或者已經(jīng)嘗試建設(shè)了實(shí)時(shí)在線模型,并已在實(shí)際應(yīng)用中取得了一些成果。例如廣州市建立了中心城區(qū)DN300以上供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)在線水力模型,在無(wú)人值守情況下,連續(xù)24 h,每15 min進(jìn)行一次水力模擬校驗(yàn),從而使得該模型運(yùn)行精度高、穩(wěn)定性好,并在模型系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了輔助調(diào)度模塊,調(diào)度員可在線模擬水泵調(diào)整時(shí)的管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),充分發(fā)揮管網(wǎng)水力模型在管網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)度中的指導(dǎo)作用[3]。陳捷[4]將實(shí)時(shí)在線水力模型運(yùn)用于供水規(guī)劃中,在新建水廠輸水管、新建單元配水管、新建區(qū)域聯(lián)絡(luò)管3種供水規(guī)劃場(chǎng)景下進(jìn)行了應(yīng)用研究,結(jié)果表明在線模型能更科學(xué)、高效地為解決實(shí)際問(wèn)題提供決策依據(jù)。

在供水管網(wǎng)日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,爆管是威脅城市供水安全的重要因素,研究探索有效預(yù)防爆管、減少爆管事故的發(fā)生頻次,并在爆管事故發(fā)生后能夠快速地甄別和定位以便快速處置的方法和手段是十分必要的。閆濤等[5]利用歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)卡爾曼濾波結(jié)合平均低通濾波對(duì)管網(wǎng)供水量進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì),根據(jù)監(jiān)測(cè)值與估計(jì)值的差值預(yù)警爆管。深圳水務(wù)集團(tuán)利用隨機(jī)森林算法建立了多因子爆管預(yù)測(cè)模型,并將分析結(jié)果繪制成爆管預(yù)測(cè)圖,并將預(yù)測(cè)圖應(yīng)用于日常管網(wǎng)的巡檢維護(hù)[6]。深圳某原水調(diào)水工程的管道采用基于相位敏感光時(shí)域反射儀(φ-OTDR)原理的分布式振動(dòng)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和準(zhǔn)分布式光纖光柵壓力傳感系統(tǒng),可以對(duì)壓力管道的漏水進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并對(duì)爆管發(fā)出預(yù)警[7]。目前有關(guān)實(shí)時(shí)在線模型、爆管等研究都相對(duì)獨(dú)立,但爆管問(wèn)題是城市供水安全的重要課題,實(shí)時(shí)在線模型的爆管預(yù)警可以有效改善以往爆管預(yù)警方法時(shí)效性差的缺陷,從而使得供水企業(yè)能夠更高效地確定爆管事故位置,并快速制定爆管處置方案,提高了處置效率。本文將以廈門水務(wù)為例,構(gòu)建供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)在線水力模型,探討利用實(shí)時(shí)在線模型進(jìn)行爆管預(yù)警的方法,并以一次重大爆管為例驗(yàn)證了爆管處置方法的有效性。

1 實(shí)時(shí)在線模型建設(shè)

1.1 廈門本島供水格局

廈門市本島共有高殿水廠和蓮坂水廠兩座水廠,總供水能力為90萬(wàn)t/d,2019年兩水廠最高日供水量合計(jì)69.7萬(wàn)t。高殿水廠位于本島的北部是主要供水水源,通過(guò)長(zhǎng)岸路、嘉禾路、金尚路和環(huán)島干道4條主輸水管道由北向南供水。蓮坂水廠位于本島的中部,生產(chǎn)能力為5萬(wàn)t/d。本島區(qū)域內(nèi)共有11個(gè)管網(wǎng)泵站,全部為封閉區(qū)域增壓泵站。DN100及以上管道總長(zhǎng)約為1 400 km,供水管網(wǎng)已形成較為完善的環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)。廈門本島區(qū)域供水格局如圖1所示。

圖1 廈門本島區(qū)域供水格局概覽

1.2 模型建設(shè)

廈門水務(wù)在2016年開(kāi)始建設(shè)本島管網(wǎng)模型,模型建設(shè)中收集了地理信息系統(tǒng)(GIS)管網(wǎng)數(shù)據(jù)、營(yíng)收水量數(shù)據(jù)、水廠和管網(wǎng)的壓力流量數(shù)據(jù)。通過(guò)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入,管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的檢查、整理和簡(jiǎn)化,用水量的時(shí)間和空間分配,管網(wǎng)模型的校核,在2017年完成了本島管網(wǎng)模型的建立。在建設(shè)模型之前,廈門水務(wù)集中資源對(duì)管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行了完善,因此,具備了高質(zhì)量的供水管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù),為離線模型的構(gòu)建打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí),離線模型構(gòu)建過(guò)程中,也對(duì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步梳理,尤其是對(duì)管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及閥門狀態(tài)等做了細(xì)致檢查。在數(shù)據(jù)完善的基礎(chǔ)上,建成的離線模型共包含66 855個(gè)節(jié)點(diǎn),54 328段管道,14 706萬(wàn)個(gè)閥門,納入精度統(tǒng)計(jì)的測(cè)壓點(diǎn)共計(jì)60個(gè),水廠、泵站和管網(wǎng)測(cè)流點(diǎn)共計(jì)4個(gè)。校核完成的模型,80%數(shù)量的測(cè)壓點(diǎn)平均誤差在±1.5 m以內(nèi),100%測(cè)壓點(diǎn)平均誤差在±2.0 m內(nèi),100%測(cè)流點(diǎn)的平均誤差在10%以內(nèi)。

1.3 技術(shù)路線

廈門水務(wù)同步開(kāi)展了離線模型與實(shí)時(shí)在線模型的建設(shè),實(shí)時(shí)在線模型系統(tǒng)是建立在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和核心計(jì)算引擎的基礎(chǔ)之上,與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)的供水調(diào)度數(shù)據(jù)、營(yíng)收系統(tǒng)的用戶水量數(shù)據(jù)、GIS管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)建立了數(shù)據(jù)交互,作為智慧管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的核心驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)主要分為3個(gè)模塊,數(shù)據(jù)清洗、實(shí)時(shí)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)清洗模塊:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是在線模型的基礎(chǔ),模型系統(tǒng)的計(jì)算、預(yù)警、報(bào)警等都依賴于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但是,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在產(chǎn)生、傳輸、保存過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)不同的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)清洗模塊針對(duì)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)波動(dòng)、數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)延遲等問(wèn)題進(jìn)行處理,從而減少數(shù)據(jù)對(duì)模型的影響。

實(shí)時(shí)計(jì)算模塊:利用經(jīng)過(guò)清洗的數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)計(jì)算模塊進(jìn)行迭代求解,更新水力計(jì)算和水質(zhì)計(jì)算。它利用當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)、輸入數(shù)據(jù)和水力學(xué)方程進(jìn)行迭代收斂,得到最能反映當(dāng)前水力條件的解。這個(gè)迭代過(guò)程實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)更新和調(diào)整。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊:實(shí)時(shí)在線模型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不僅有模型計(jì)算結(jié)果,還有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)等。由于模型需要頻繁更新和迭代,版本控制是存儲(chǔ)模塊的一個(gè)重要功能,它允許管理多個(gè)模型版本。另外,實(shí)時(shí)在線模型需要處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)和高并發(fā)的請(qǐng)求。因此,系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ),將模型數(shù)據(jù)分片存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,并提供了復(fù)制、故障恢復(fù)和負(fù)載均衡等機(jī)制。

在線水力模型系統(tǒng)技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 實(shí)時(shí)水力模型系統(tǒng)技術(shù)路線

基于實(shí)時(shí)水力模型系統(tǒng)的構(gòu)建,實(shí)現(xiàn)了仿真模型在移動(dòng)端的應(yīng)用,打通了桌面端、網(wǎng)頁(yè)(WEB)端和移動(dòng)端,實(shí)時(shí)在線模型的使用場(chǎng)景不僅突破了傳統(tǒng)離線模型僅在有限授權(quán)的PC端使用局限,實(shí)現(xiàn)多部門、多用戶的WEB端應(yīng)用,還進(jìn)一步拓展到管網(wǎng)運(yùn)維的一線,實(shí)時(shí)水力模型的跨平臺(tái)一體化應(yīng)用如圖3所示。建設(shè)完成的實(shí)時(shí)模型,實(shí)現(xiàn)了所有管徑DN100及以上管網(wǎng)的5 min步長(zhǎng)在線計(jì)算。該系統(tǒng)具有管網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、事件偵測(cè)和預(yù)警、實(shí)時(shí)模擬與優(yōu)化調(diào)度、預(yù)案歷史庫(kù)管理等功能。

2 爆管預(yù)警算法與應(yīng)用

2.1 爆管預(yù)警算法

在線模型系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控管網(wǎng)流量、壓力等的在線監(jiān)測(cè)值和模擬值的差異,可以快速地探查并定位爆管事件。當(dāng)系統(tǒng)分析結(jié)果滿足疑似爆管的觸發(fā)條件時(shí),會(huì)通過(guò)等多種形式報(bào)警并告知調(diào)度中心和相關(guān)運(yùn)維部門,便于一線人員能夠在第一時(shí)間了解并探查事故現(xiàn)場(chǎng),節(jié)省響應(yīng)時(shí)間,提升應(yīng)急處置的主動(dòng)性。系統(tǒng)判斷爆管主要依據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力變化,爆管預(yù)警的主要判斷流程如圖4所示。

圖4 爆管預(yù)警判斷流程

在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,供水企業(yè)對(duì)于監(jiān)測(cè)點(diǎn)的維護(hù)力度不同,會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)缺失等情況,因而在進(jìn)行爆管判斷之前需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估,爆管判斷必須立足于可靠度較高的監(jiān)測(cè)設(shè)備。此外,模型的精度表明了模擬值與實(shí)測(cè)值的差異,代表當(dāng)前模型反映現(xiàn)實(shí)管網(wǎng)的真實(shí)程度。爆管的準(zhǔn)確預(yù)警很大程度上取決于模型的精度,因此,模型系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)模型的精度進(jìn)行評(píng)分,當(dāng)模型實(shí)時(shí)精度滿足不低于連續(xù)7 d模型平均精度時(shí),系統(tǒng)才會(huì)發(fā)出爆管預(yù)警。

在上述基礎(chǔ)上,在線系統(tǒng)才能更為準(zhǔn)確地判斷出爆管事件,爆管預(yù)警的觸發(fā)條件主要如下。

(1)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)a在某時(shí)刻出現(xiàn)實(shí)測(cè)壓力值低于日常運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)包絡(luò)線的下限值。

(2)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)a在此時(shí)刻監(jiān)測(cè)值與模擬值產(chǎn)生的誤差較大。

(3)出現(xiàn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)a壓力下降高度相關(guān)的其他異常監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量超過(guò)2個(gè)。

(4)管網(wǎng)流量計(jì)b在此時(shí)刻流量異常,并對(duì)該流量計(jì)下游進(jìn)行追蹤,管網(wǎng)流量計(jì)b下游降壓最大處為爆管點(diǎn)。

(5)持續(xù)一段時(shí)間出現(xiàn)上述情況。

當(dāng)同時(shí)滿足上述條件時(shí),管網(wǎng)流量計(jì)b和壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)a及與其高度相關(guān)的其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)整體觸發(fā)為一個(gè)爆管預(yù)警事件,若不滿足上述條件,則結(jié)束預(yù)警。

2.2 爆管事件預(yù)警和處置

在2021年9月,廈門市政水務(wù)集團(tuán)遭遇了一次DN500管道爆裂事件。這是集團(tuán)首次在應(yīng)急處置方面成功地應(yīng)用了實(shí)時(shí)在線模型,以提升應(yīng)對(duì)爆管事件的效率。從模型發(fā)出爆管預(yù)警開(kāi)始,到制定快速應(yīng)急方案,再到通過(guò)模型系統(tǒng)向用戶發(fā)送停水短信,整個(gè)過(guò)程得以高效地完成。

圖5是一起爆管事件的系統(tǒng)報(bào)警界面,當(dāng)日上午9:40左右系統(tǒng)發(fā)出島內(nèi)西南地區(qū)疑似爆管報(bào)警,片區(qū)內(nèi)13處測(cè)壓點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值較模擬值下降了10 m左右,持續(xù)時(shí)間5 min以上。

圖5 事件報(bào)警界面

針對(duì)此次爆管預(yù)警事件,利用在線模型系統(tǒng)進(jìn)行流量壓力的相關(guān)分析和下游追蹤模擬分析,縮小現(xiàn)場(chǎng)勘察定位范圍,確定了在湖濱西路西側(cè)附近小學(xué)DN500管線發(fā)生爆管,如圖6所示。

圖6 爆管事件定位

根據(jù)此次爆管事件位置,運(yùn)用在線模型進(jìn)行調(diào)度仿真模擬,調(diào)節(jié)爆管管線上游高殿水廠西區(qū)的出廠壓力值以便進(jìn)行后續(xù)的關(guān)閥處置,同時(shí)分析降壓前后對(duì)用戶用水壓力的影響,以求把影響范圍降到最低。當(dāng)設(shè)定水廠壓力降低4 m時(shí),分析結(jié)果如圖7所示。

圖7 出廠降壓前后管網(wǎng)模擬壓力分布

從降壓前后的方案對(duì)比示意圖上可見(jiàn),除某公園附近供水壓力有所降低,低壓區(qū)范圍略有擴(kuò)大外,管網(wǎng)其他地區(qū)供水壓力的影響微小?？紤]到爆管為突然性偶然事件,緊急程度較高,通常管道修復(fù)時(shí)間較短,結(jié)合上述模擬結(jié)果,決定對(duì)高殿水廠西部出廠進(jìn)行短時(shí)間的降壓。

繼而進(jìn)行關(guān)閥分析和停水區(qū)域分析,根據(jù)管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及閥門分布位置,爆管維修需關(guān)閉3個(gè)閥門(圖8)。

圖8 擬關(guān)閉閥門位置

經(jīng)過(guò)仿真模擬分析,關(guān)閥前后的用戶端水壓變化如圖9所示。關(guān)閥后,爆管路段上的附近管網(wǎng)局部壓力降低至14 m以下,其余管網(wǎng)壓力分布較關(guān)閥前無(wú)重大變化,可以保證其余區(qū)域正常供水,供水管網(wǎng)整體運(yùn)行未受影響。

圖9 關(guān)閥后停水影響范圍

3 實(shí)時(shí)在線模型系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的離線模型,存在數(shù)據(jù)更新繁瑣滯后、應(yīng)用場(chǎng)景單一、軟件操作學(xué)習(xí)成本高等缺點(diǎn),因此,沒(méi)有在城市供水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。實(shí)時(shí)在線模型建立在監(jiān)測(cè)手段、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)科學(xué)等技術(shù)基礎(chǔ)之上,其優(yōu)勢(shì)主要如下。

(1)實(shí)時(shí)水力模型的快速更新。由于傳統(tǒng)離線模型只能在孤立的桌面端軟件里運(yùn)行,它跟管網(wǎng)GIS和SCADA數(shù)據(jù)之間是隔開(kāi)的。因此,每一次模型的更新都是非常繁瑣而耗時(shí)的過(guò)程[8],它涉及GIS數(shù)據(jù)的更新和校驗(yàn),SCADA數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和處理,模型的更新率定困難一直是阻礙模型推廣應(yīng)用的重要成因。國(guó)際水協(xié)(IWA)倡導(dǎo)在水泵、閥門、傳感器等各類供水設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)“對(duì)話”的智慧(數(shù)字)控制技術(shù)[9]。通常在供水企業(yè),閥門的工作狀態(tài)和操作記錄等信息每月更新一次,且缺少必要的數(shù)據(jù)質(zhì)量審查。為配合不同的供水調(diào)度方案或者工程需要而進(jìn)行的閥門操作,有時(shí)可能是不必要的,甚至是錯(cuò)誤的。但由于缺乏有效和快速的判別依據(jù),類似情況很難有所改善。頻繁的閥門操作可能會(huì)導(dǎo)致爆管、水質(zhì)或客戶投訴等問(wèn)題。由圖3可知,實(shí)時(shí)在線模型系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中特別強(qiáng)調(diào)了機(jī)泵運(yùn)行和閥門數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理,現(xiàn)場(chǎng)的重大閥門操作及狀態(tài)得以實(shí)時(shí)同步到系統(tǒng),這對(duì)于實(shí)時(shí)水力模型的運(yùn)行和精度保障是非常關(guān)鍵的,也更有利于模型維護(hù),保證模型實(shí)時(shí)反映管網(wǎng)真實(shí)情況。

(2)通過(guò)打通桌面端、WEB端和移動(dòng)端,可以將實(shí)時(shí)在線模型的使用場(chǎng)景拓展到更多的使用場(chǎng)景,突破了原有的傳統(tǒng)離線模型僅能在有限授權(quán)的PC端下使用的局限性,真正實(shí)現(xiàn)多部門多用戶、隨時(shí)隨地使用在線模型,更有利于將模型進(jìn)一步推廣到管網(wǎng)運(yùn)維的生產(chǎn)一線。

(3)利用模型集成的大數(shù)據(jù)分析,為供水系統(tǒng)的中長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)優(yōu)化提供輔助決策。實(shí)時(shí)模型系統(tǒng)通過(guò)流量、壓力等數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析,以及管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)模擬值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析等,提高了爆管應(yīng)急響應(yīng)效率。

(4)基于模型的處置手段輔助分析,避免了過(guò)去僅靠工程師經(jīng)驗(yàn)處理的主觀性,使處置方案更加科學(xué)合理,減少對(duì)周邊供水壓力的影響范圍。

綜上,實(shí)時(shí)在線模型比傳統(tǒng)離線模型具有更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。近些年供水企業(yè)的遠(yuǎn)傳水表數(shù)量增長(zhǎng)迅猛,未來(lái)將實(shí)時(shí)在線模型與用戶實(shí)時(shí)用水量數(shù)據(jù)結(jié)合,使得模型能夠更加真實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)工況將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論與展望

本文基于廈門水務(wù)的實(shí)時(shí)在線模型,開(kāi)展了爆管預(yù)警分析應(yīng)用探索。從廈門水務(wù)的應(yīng)用實(shí)踐可以看出,文中提出的爆管預(yù)警算法能夠快速識(shí)別管網(wǎng)爆管,實(shí)時(shí)水力模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)模擬,能夠幫助供水企業(yè)提高處置爆管的效率,平均停水時(shí)間減少了25%。融入到供水企業(yè)日常的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和管理活動(dòng)中,對(duì)提升城市供水安全具有重要意義。

一方面,管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量對(duì)爆管預(yù)警的準(zhǔn)確性有著重大的影響,而在現(xiàn)實(shí)管網(wǎng)中,由于通訊、設(shè)備穩(wěn)定性等問(wèn)題,錯(cuò)誤數(shù)據(jù)是難以避免的。隨著管網(wǎng)上監(jiān)測(cè)設(shè)備愈來(lái)愈多,這種情況愈加明顯。在做好設(shè)備維護(hù)管理的同時(shí),做好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理,將會(huì)有效提高預(yù)警的準(zhǔn)確性。另一方面,本文中的爆管預(yù)警算法依賴于模型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,因此,改進(jìn)實(shí)時(shí)在線模型的計(jì)算效率將提高爆管預(yù)警的時(shí)效性。隨著實(shí)時(shí)在線模型在供水企業(yè)的推廣使用,模型將成為管網(wǎng)科學(xué)運(yùn)行的重要工具。