工業(yè)企業(yè)供水管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)開發(fā)研究

工業(yè)企業(yè)供水管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)開發(fā)研究

供水管網(wǎng)的綜合管理，是指利用計(jì)算機(jī)管理管網(wǎng)的圖形和數(shù)據(jù)，并使二者結(jié)合起來，建立圖形信息系統(tǒng)。在所形成的完整供水系統(tǒng)圖文數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，通過對(duì)供水管網(wǎng)的水力模擬計(jì)算，分析管網(wǎng)運(yùn)行工況，最終達(dá)到尋求管網(wǎng)最優(yōu)的工作狀態(tài)的目的。

工業(yè)企業(yè)供水有著其特殊的行業(yè)特性，供水設(shè)施具有多樣性、廣域性、大容量等特點(diǎn)。各生產(chǎn)裝置對(duì)水量、水質(zhì)、水壓的要求也各不相同，造成分系統(tǒng)、分質(zhì)、分壓供水。建立計(jì)算機(jī)輔助供水管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)可以適應(yīng)工業(yè)企業(yè)供水的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管理方便有力、計(jì)算分析準(zhǔn)確、管網(wǎng)工作最優(yōu)的目的。1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

隨著工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，需水量和供水面積逐年遞增，使得企業(yè)在對(duì)部分老管道進(jìn)行更新、改造的同時(shí)，又新敷設(shè)了一些供水管道，使供配水系統(tǒng)連接日趨復(fù)雜。同時(shí)由于企業(yè)生產(chǎn)管理人員的變更，造成許多管網(wǎng)關(guān)鍵資料缺失、管理者對(duì)地下管線連接走向不明，從而使供水調(diào)度產(chǎn)生極大困難。因此要實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、多供、節(jié)能，勢必得建立一套先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助運(yùn)行管理分析系統(tǒng)。

獨(dú)立供水工業(yè)企業(yè)的規(guī)模一般較大。生產(chǎn)廠區(qū)在2km2以上，供水系統(tǒng)管網(wǎng)如蜘蛛盤網(wǎng)，星羅棋布。供水管網(wǎng)按水的用途分為生產(chǎn)系統(tǒng)用水、事故時(shí)用水、消防用水、生活用水等。按供水管道材質(zhì)分有鑄鐵管、碳鋼管、玻璃鋼管等各種管道。由于不同的生產(chǎn)工藝的要求，在同一企業(yè)內(nèi)對(duì)水質(zhì)、水溫、水壓、供水安全可靠性的要求也各不相同。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，我們采用分離的方法，將企業(yè)的供水系統(tǒng)按實(shí)際運(yùn)行分成各個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，進(jìn)行管網(wǎng)模擬分析計(jì)算。然后采用集中的方法，將各子系統(tǒng)疊加起來，進(jìn)行綜合管理。2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

管網(wǎng)綜合管理軟件系統(tǒng)是采用TurboPascal-7.0語言編制的，可在IBMPC/AT及其兼容機(jī)上運(yùn)行。該系統(tǒng)是集供水管網(wǎng)圖形及各類數(shù)據(jù)為一體的新型圖文信息數(shù)據(jù)庫。目前，在一些行業(yè)內(nèi)使用的數(shù)據(jù)庫只能顯示文字信息，而該系統(tǒng)可以將所存儲(chǔ)的文字信息以圖形的方式顯示出來，圖文并茂，立體交叉，相互關(guān)聯(lián)。并具有良好的用戶界面，全部在VGA高分辨率彩色圖形狀態(tài)下工作，全漢化多級(jí)下拉示菜單操作。功能豐富，簡便易用。該軟件系統(tǒng)各項(xiàng)程序按功能進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，各功能模塊間形式上是相對(duì)獨(dú)立的，使得功能的增減方便、容易，也便于軟件系統(tǒng)的維護(hù)。3系統(tǒng)內(nèi)容介紹

工業(yè)企業(yè)供水管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)分為三部分：圖文數(shù)據(jù)庫、管網(wǎng)計(jì)算和管網(wǎng)分析。下面對(duì)各部分作一簡介。

3.1圖文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(見圖1)

3.1.1給水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫

該數(shù)據(jù)庫可用于給水管網(wǎng)全部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，包括對(duì)管網(wǎng)及附件、水源、用水戶、主要生產(chǎn)裝置及地理信息等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)添加、刪除、查詢、修改等操作。

●給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)包括對(duì)管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的位置、坐標(biāo)、地面高程及埋深等數(shù)據(jù)的各種操作。

●給水管網(wǎng)管段數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)包括對(duì)管網(wǎng)中各管段的位置、起止節(jié)點(diǎn)、管長、管徑、管材、鋪設(shè)年代等數(shù)據(jù)的各種操作。

●給水水源及加壓泵站數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)包括對(duì)二泵站或水源泵站、中途加壓泵站的水泵機(jī)組狀況及管道布置、清水池容積、水位等數(shù)據(jù)的操作。

●水泵特性曲線庫：該子系統(tǒng)包括SH、SA、LN等型水泵Q～H、Q～n、Q～N曲線，并分別給出三條曲線的方程等數(shù)據(jù)。

●用水量變化曲線庫：該子系統(tǒng)將用戶按其用水規(guī)律不同分成不同性質(zhì)的用戶，并將各種用戶的日用水量變化曲線存入系統(tǒng)。

●用戶水量計(jì)量數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)可用于收費(fèi)及用戶檔案的管理，其水量指標(biāo)作為節(jié)點(diǎn)流量推算的依據(jù)。該數(shù)據(jù)庫可存儲(chǔ)下列信息：①用戶屬性數(shù)據(jù)：包括用戶臺(tái)帳的所號(hào)、本號(hào)、收托號(hào)、名稱、地點(diǎn)等內(nèi)容。②用戶水量數(shù)據(jù)：包括查表日期、表指計(jì)、用水量累積數(shù)等內(nèi)容。③用戶接水點(diǎn)位置數(shù)據(jù)：根據(jù)用戶在管段上接水點(diǎn)的位置，接水點(diǎn)距管段兩端的距離，該子系統(tǒng)可將用戶的水量折算到節(jié)點(diǎn)上，從而可根據(jù)每月查表得到的水量數(shù)據(jù)，自動(dòng)快速地得出月平均節(jié)點(diǎn)流量，作為運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

●栓點(diǎn)數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)包括管線全部閥門的栓點(diǎn)位置關(guān)系及其相關(guān)的參數(shù)和各種操作�！駵y壓點(diǎn)數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)包括管網(wǎng)中壓力監(jiān)測點(diǎn)的名稱、位置、接管點(diǎn)及實(shí)時(shí)的壓力數(shù)據(jù)，并繪制相應(yīng)的實(shí)時(shí)曲線圖形。

●經(jīng)濟(jì)流速數(shù)據(jù)庫：該子系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)的工作能力進(jìn)行計(jì)算，得出適合該管網(wǎng)各種管徑的經(jīng)濟(jì)流速。

3.1.2圖形管理系統(tǒng)

該子系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)庫中的信息以圖形的方式顯示，且對(duì)顯示目標(biāo)無級(jí)放大�？筛鶕�(jù)需要，隨時(shí)打印輸出，包括節(jié)點(diǎn)大樣、管段、閥門、排氣閥、水表井、消火栓、測壓點(diǎn)等圖形庫。

3.1.3信息查詢系統(tǒng)

該查詢系統(tǒng)包括對(duì)管段、節(jié)點(diǎn)、用戶等目標(biāo)的各種信息查詢，其查詢方法是多方位的，即對(duì)同一目標(biāo)可以從不同角度去查詢。如需查詢某一管段的信息，可以從管段節(jié)點(diǎn)編號(hào)、管段屬性、連接的用戶等不同的角度去查詢，即利用鼠標(biāo)的光點(diǎn)著落位置，找出圖形數(shù)據(jù)。3.2管網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)(見圖2)

3.2.1水量預(yù)測

該子系統(tǒng)可以利用過去日總供水量的記錄，用灰色預(yù)測等三種方法對(duì)日總供水量進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果可用來指導(dǎo)調(diào)度和進(jìn)行當(dāng)日的管網(wǎng)模擬計(jì)算。3.2.2管網(wǎng)簡化

由于有些管網(wǎng)的規(guī)模很大，運(yùn)算時(shí)存儲(chǔ)器和運(yùn)算時(shí)間都要求對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行簡化來滿足這兩方面的要求。這一模塊就是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)簡化管網(wǎng)來達(dá)到簡化計(jì)算的目的。3.2.3節(jié)點(diǎn)流量

節(jié)點(diǎn)流量的計(jì)算可分為集中流量的計(jì)算和均布流量的計(jì)算兩部分來進(jìn)行。集中流量的計(jì)算，主要按它們?cè)诠芫W(wǎng)中的位置，將其折算到節(jié)點(diǎn)上。均布流量的計(jì)算分為兩種方式，第一就是面積比流量法，第二是管長比流量法。對(duì)這兩種方法，我們也并不是把流量絕對(duì)的平均，而是根據(jù)實(shí)際情況按一定比例進(jìn)行計(jì)算，以便使節(jié)點(diǎn)流量的值更符合實(shí)際。3.2.4阻力系數(shù)

由于對(duì)管網(wǎng)的模擬要掌握管道當(dāng)前的阻力系數(shù)，因此，我們用實(shí)測的數(shù)據(jù)結(jié)合理論分析，總結(jié)出三點(diǎn)法，用來計(jì)算管道當(dāng)前的阻力系數(shù)。3.2.5網(wǎng)格化計(jì)算

因?yàn)楝F(xiàn)狀分析中等值線顯示的需要，要對(duì)管網(wǎng)中已知的離散點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格化計(jì)算。3.2.6平差計(jì)算

平差程序可以一次計(jì)算一天24h的管網(wǎng)工況，也可有選擇的進(jìn)行。對(duì)水源只需要輸入水泵和清水池的有關(guān)信息，出廠壓力和水量的數(shù)值將由平差程序計(jì)算給出。因此，本系統(tǒng)不同于其它平差程序?qū)�管網(wǎng)某一時(shí)段的分析，它可以對(duì)整個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行全天的模擬運(yùn)行。3.3管網(wǎng)分析系統(tǒng)(見圖3)

現(xiàn)狀分析部分又可分成現(xiàn)狀顯示和現(xiàn)狀分析兩大模塊。3.3.1現(xiàn)狀顯示

這一模塊可以把地面高程、水壓分布、自由水壓、用戶水頭、水量分布、管段坡降、管段流量、水頭損失、管段流速等九大類平差計(jì)算的結(jié)果顯示出來。顯示方式有三種�！竦戎稻�顯示：利用等值線顯示計(jì)算結(jié)果，可以畫出等自由水壓線、等絕對(duì)水頭線，用來輔助分析。

●彩色區(qū)域圖顯示：用不同的顏色來表示出不同區(qū)域的數(shù)值范圍

●三維等值面：由于以上兩種方法都是二維圖形，因此開發(fā)了這一用三維的等值面曲線顯示平差結(jié)果的模塊，用來更加明顯的顯示出計(jì)算結(jié)果。3.3.2現(xiàn)狀分析

●管段負(fù)荷顯示：用不同的顏色表示出管網(wǎng)所處的運(yùn)行狀態(tài)，是超負(fù)荷，還是低負(fù)荷，可以用來發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)中的“瓶頸”所在。

●水壓滿足區(qū)：根據(jù)用戶所需水頭，可以顯示出整個(gè)城市水壓滿足情況，有利于調(diào)度管理。

●供水分界線：顯示出不同水源的供水分界線。

●供水路徑：可以查詢?nèi)我恻c(diǎn)的主要供水路徑，并給出沿線的管段信息，可用來分析管網(wǎng)中存在的聯(lián)結(jié)等問題。

●水流方向：由平差結(jié)果給出管線中水的流向。4結(jié)束語

目前，眾多的工業(yè)企業(yè)還處于經(jīng)驗(yàn)型管理階段，其管理的盲目性往往造成了很大損失與浪費(fèi)。我們研制的供水管網(wǎng)運(yùn)行分析系統(tǒng)，通過在遼化等地企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，在幾個(gè)方面解決了實(shí)際生產(chǎn)問題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。4.1優(yōu)化調(diào)度

工業(yè)企業(yè)供水管網(wǎng)系統(tǒng)一般比較復(fù)雜，調(diào)度人員很難掌握供水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況。通過該管網(wǎng)分析系統(tǒng)的模擬計(jì)算，可以分析管網(wǎng)的運(yùn)行工況，得出合理的優(yōu)化調(diào)度方案，既滿足供水的需求，又可節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。4.2優(yōu)化改擴(kuò)建

該管網(wǎng)分析系統(tǒng)通過現(xiàn)狀分析得出管網(wǎng)中“欠負(fù)荷”和“超負(fù)荷”的管段。并以此為依據(jù)，指導(dǎo)管網(wǎng)的改擴(kuò)建。通過模擬多種管網(wǎng)改造方案，最終達(dá)到擇優(yōu)的目的。4.3提高管理水平

利用計(jì)算機(jī)管理管網(wǎng)圖紙，使資料便于維護(hù)和長久儲(chǔ)存，在很大程度上減低了管理人員維護(hù)資料的難度，提高了管網(wǎng)維護(hù)效率。

擴(kuò)展閱讀：供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)

基于MAPGIS的城市供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的開發(fā)研究

隨著城市化進(jìn)程和城市建設(shè)速度的加快，城市供水管網(wǎng)作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，其建設(shè)與更新的速度同樣驚人。相對(duì)于單純的增加水量，加強(qiáng)管理、提高效益、提高供水安全性成為當(dāng)前供水事業(yè)的重中之重。同時(shí)，“數(shù)字化”技術(shù)的快速發(fā)展與普及，使得城市供水管網(wǎng)落后的管理方式替代以先進(jìn)的信息化技術(shù)管理已經(jīng)成為可能。針對(duì)目前國內(nèi)供水管網(wǎng)管理主要靠傳統(tǒng)的圖紙和圖表進(jìn)行手工管理的落后局面，本文以哈爾濱市開發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)為例，進(jìn)行了基于MAPGIS的城市供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的開發(fā)研究，并將研究成果應(yīng)用于哈爾濱市開發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)的管理系統(tǒng)中去。城市供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)。本系統(tǒng)在組件式專業(yè)桌面軟件空間和屬性數(shù)據(jù)庫，模塊，包括地形圖庫管理、管網(wǎng)輸入編輯、管網(wǎng)管理、管網(wǎng)維護(hù)、水力計(jì)算、事故處理、管網(wǎng)優(yōu)化改擴(kuò)建。據(jù)和空間數(shù)據(jù)的管理與互操作以及對(duì)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的查詢統(tǒng)計(jì)。網(wǎng)的計(jì)算機(jī)信息管理的同時(shí)，故關(guān)閥搜索及事故狀態(tài)分析管網(wǎng)優(yōu)化改擴(kuò)建方案生成。中注重人性化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，為系統(tǒng)完善和繼續(xù)向前發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。的開發(fā)完成，是運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的計(jì)算機(jī)信息化管理的一次實(shí)踐活動(dòng)。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，為特征的專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)，具有一定的參考價(jià)值。供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者在對(duì)國內(nèi)已建成的供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的考察中發(fā)現(xiàn)，成功的GIS供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)。就供水行業(yè)的庫建設(shè)到系統(tǒng)開發(fā)，應(yīng)用及相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的介紹，對(duì)供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)建立過程的研究，探討了基于Mapinfo地理信息平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了其中較有特色的分層體系結(jié)構(gòu)。一般數(shù)據(jù)庫相比，位置分布及拓?fù)潢P(guān)系。而且，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)之間具有不可分割的聯(lián)系。因此，作者對(duì)以四叉樹編碼為索引的空間數(shù)據(jù)組織技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述，管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫組織策略�！肮┧�管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)事故處理子系統(tǒng)，撲追蹤的功能，能返回所有追蹤到的點(diǎn)、線的拓?fù)渲�，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展趨勢，這些發(fā)展變化將使更好的發(fā)展。

MAPGIS平臺(tái)上完成城市地圖數(shù)字化，利用利用高級(jí)編程語言進(jìn)行了決策支持功能開發(fā)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面友好，同時(shí)對(duì)于利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)用于以空間數(shù)據(jù)操作和管理仍沒有非常成功的工程范例。GIS數(shù)據(jù)庫不僅要管理屬性數(shù)據(jù)，還要管理大量的空間數(shù)據(jù)，以描述空間”的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)與實(shí)踐，GIS技術(shù)也呈現(xiàn)出了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)集成化、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化的GISVisualBisic6.0進(jìn)行二次開發(fā)。系統(tǒng)可以方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和導(dǎo)出、包括管網(wǎng)系統(tǒng)的水力建模、城市供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)在開發(fā)過程圖片資料詳實(shí)，這樣可以更快的推動(dòng)供水管網(wǎng)管理

GIS的開發(fā)，從用戶分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)本文通過對(duì)地理信息系統(tǒng)的概念、結(jié)合供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，作者結(jié)合參加鄭州市自來水總公司立項(xiàng)的項(xiàng)目以本論文的理論研究成果為基礎(chǔ)，ID號(hào)，從而得到相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。Dbase關(guān)系型數(shù)據(jù)庫建立系統(tǒng)設(shè)計(jì)了七個(gè)功能屬性數(shù)管網(wǎng)事城市供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)發(fā)展、同時(shí)，同給出供水開發(fā)了一個(gè)該算法提供了網(wǎng)絡(luò)拓總通過這些模塊的開發(fā)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)在充分實(shí)現(xiàn)對(duì)于供水管目前國內(nèi)還沒有出現(xiàn)應(yīng)用十分該系統(tǒng)利用最短路徑算法對(duì)爆管分析功能加以實(shí)現(xiàn)。技術(shù)更加完善，也會(huì)給供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)帶來更快、

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