工业企业供水管网综合管理系统开发研究
供水管网的综合管理，是指利用计算机管理管网的图形和数据，并使二者结合起来，建立图形信息系统。在所形成的完整供水系统图文数据库基础上，通过对供水管网的水力模拟计算，分析管网运行工况，最终达到寻求管网最优的工作状态的目的。
工业企业供水有着其特殊的行业特性，供水设施具有多样性、广域性、大容量等特点。各生产装置对水量、水质、水压的要求也各不相同，造成分系统、分质、分压供水。建立计算机辅助供水管网综合管理系统可以适应工业企业供水的特点，实现管理方便有力、计算分析准确、管网工作最优的目的。
1 系统的设计思想
随着工业企业生产的发展，需水量和供水面积逐年递增，使得企业在对部分老管道进行更新、改造的同时，又新敷设了一些供水管道，使供配水系统连接日趋复杂。同时由于企业生产管理人员的变更，造成许多管网关键资料缺失、管理者对地下管线连接走向不明，从而使供水调度产生极大困难。因此要实现供水系统的优质、多供、节能，势必得建立一套先进的计算机辅助运行管理分析系统。
独立供水工业企业的规模一般较大。生产厂区在2km2以上，供水系统管网如蜘蛛盘网，星罗棋布。供水管网按水的用途分为生产系统用水、事故时用水、消防用水、生活用水等。按供水管道材质分有铸铁管、碳钢管、玻璃钢管等各种管道。由于不同的生产工艺的要求，在同一企业内对水质、水温、水压、供水安全可靠性的要求也各不相同。通过应用计算机技术，我们采用分离的方法，将企业的供水系统按实际运行分成各个独立的子系统，进行管网模拟分析计算。然后采用集中的方法，将各子系统叠加起来，进行综合管理。
2 系统的总体设计
管网综合管理软件系统是采用Turbo Pascal-7.0语言编制的，可在IBM PC/AT及其兼容机上运行。该系统是集供水管网图形及各类数据为一体的新型图文信息数据库。目前，在一些行业内使用的数据库只能显示文字信息，而该系统可以将所存储的文字信息以图形的方式显示出来，图文并茂，立体交叉，相互关联。并具有良好的用户界面，全部在VGA高分辨率彩色图形状态下工作，全汉化多级下拉示菜单操作。功能丰富，简便易用。该软件系统各项程序按功能进行模块设计，各功能模块间形式上是相对独立的，使得功能的增减方便、容易，也便于软件系统的维护。
3 系统内容介绍
工业企业供水管网综合管理系统分为三部分：图文数据库、管网计算和管网分析。下面对各部分作一简介。
3.1 图文数据库系统(见图1)
图1 图文数据库系统结构框图
3.1.1 给水管网数据库
该数据库可用于给水管网全部基础数据的管理，包括对管网及附件、水源、用水户、主要生产装置及地理信息等数据的存储添加、删除、查询、修改等操作。
●给水管网节点数据库：该子系统包括对管网中各节点的位置、坐标、地面高程及埋深等数据的各种操作。
●给水管网管段数据库：该子系统包括对管网中各管段的位置、起止节点、管长、管径、管材、铺设年代等数据的各种操作。
●给水水源及加压泵站数据库：该子系统包括对二泵站或水源泵站、中途加压泵站的水泵机组状况及管道布置、清水池容积、水位等数据的操作。
●水泵特性曲线库：该子系统包括SH、SA、LN等型水泵Q～H、Q～n、Q～N曲线，并分别给出三条曲线的方程等数据。
●用水量变化曲线库：该子系统将用户按其用水规律不同分成不同性质的用户，并将各种用户的日用水量变化曲线存入系统。
●用户水量计量数据库：该子系统可用于收费及用户档案的管理，其水量指标作为节点流量推算的依据。该数据库可存储下列信息：①用户属性数据：包括用户台帐的所号、本号、收托号、名称、地点等内容。②用户水量数据：包括查表日期、表指计、用水量累积数等内容。③用户接水点位置数据：根据用户在管段上接水点的位置，接水点距管段两端的距离，该子系统可将用户的水量折算到节点上，从而可根据每月查表得到的水量数据，自动快速地得出月平均节点流量，作为运行状态参数分析的基础数据。
●栓点数据库：该子系统包括管线全部阀门的栓点位置关系及其相关的参数和各种操作。
●测压点数据库：该子系统包括管网中压力监测点的名称、位置、接管点及实时的压力数据，并绘制相应的实时曲线图形。
●经济流速数据库：该子系统对管网的工作能力进行计算，得出适合该管网各种管径的经济流速。
3.1.2 图形管理系统
该子系统可将数据库中的信息以图形的方式显示，且对显示目标无级放大。可根据需要，随时打印输出，包括节点大样、管段、阀门、排气阀、水表井、消火栓、测压点等图形库。
3.1.3 信息查询系统
该查询系统包括对管段、节点、用户等目标的各种信息查询，其查询方法是多方位的，即对同一目标可以从不同角度去查询。如需查询某一管段的信息，可以从管段节点编号、管段属性、连接的用户等不同的角度去查询，即利用鼠标的光点着落位置，找出图形数据。
3.2 管网计算系统(见图2)
图2 管网计算系统结构框图
3.2.1 水量预测
该子系统可以利用过去日总供水量的记录，用灰色预测等三种方法对日总供水量进行预测，预测结果可用来指导调度和进行当日的管网模拟计算。
3.2.2 管网简化
由于有些管网的规模很大，运算时存储器和运算时间都要求对管网进行简化来满足这两方面的要求。这一模块就是利用计算机自动简化管网来达到简化计算的目的。
3.2.3 节点流量
节点流量的计算可分为集中流量的计算和均布流量的计算两部分来进行。集中流量的计算，主要按它们在管网中的位置，将其折算到节点上。均布流量的计算分为两种方式，第一就是面积比流量法，第二是管长比流量法。对这两种方法，我们也并不是把流量绝对的平均，而是根据实际情况按一定比例进行计算，以便使节点流量的值更符合实际。
3.2.4 阻力系数
由于对管网的模拟要掌握管道当前的阻力系数，因此，我们用实测的数据结合理论分析，总结出三点法，用来计算管道当前的阻力系数。
3.2.5 网格化计算
因为现状分析中等值线显示的需要，要对管网中已知的离散点进行网格化计算。
3.2.6 平差计算
平差程序可以一次计算一天24h的管网工况，也可有选择的进行。对水源只需要输入水泵和清水池的有关信息，出厂压力和水量的数值将由平差程序计算给出。因此，本系统不同于其它平差程序对管网某一时段的分析，它可以对整个管网进行全天的模拟运行。
3.3 管网分析系统(见图3)
图3 管网分析系统结构框图
现状分析部分又可分成现状显示和现状分析两大模块。
3.3.1 现状显示
这一模块可以把地面高程、水压分布、自由水压、用户水头、水量分布、管段坡降、管段流量、水头损失、管段流速等九大类平差计算的结果显示出来。显示方式有三种。
●等值线显示：利用等值线显示计算结果，可以画出等自由水压线、等绝对水头线，用来辅助分析。
●彩色区域图显示：用不同的颜色来表示出不同区域的数值范围。
●三维等值面：由于以上两种方法都是二维图形，因此开发了这一用三维的等值面曲线显示平差结果的模块，用来更加明显的显示出计算结果。
3.3.2 现状分析
●管段负荷显示：用不同的颜色表示出管网所处的运行状态，是超负荷，还是低负荷，可以用来发现管网中的“瓶颈”所在。
●水压满足区：根据用户所需水头，可以显示出整个城市水压满足情况，有利于调度管理。
●供水分界线：显示出不同水源的供水分界线。
●供水路径：可以查询任意点的主要供水路径，并给出沿线的管段信息，可用来分析管网中存在的联结等问题。
●水流方向：由平差结果给出管线中水的流向。
4 结束语
目前，众多的工业企业还处于经验型管理阶段，其管理的盲目性往往造成了很大损失与浪费。我们研制的供水管网运行分析系统，通过在辽化等地企业的实际应用，在几个方面解决了实际生产问题，取得了显著的经济效益。
4.1 优化调度
工业企业供水管网系统一般比较复杂，调度人员很难掌握供水系统的实际运行工况。通过该管网分析系统的模拟计算，可以分析管网的运行工况，得出合理的优化调度方案，既满足供水的需求，又可节约生产运行费用。
4.2 优化改扩建
该管网分析系统通过现状分析得出管网中“欠负荷”和“超负荷”的管段。并以此为依据，指导管网的改扩建。通过模拟多种管网改造方案，最终达到择优的目的。
4.3 提高管理水平
利用计算机管理管网图纸，使资料便于维护和长久储存，在很大程度上减低了管理人员维护资料的难度，提高了管网维护效率。
作者通讯处：150008哈尔滨建筑大学(新区)
市政环境工程学院624信箱
电话：(0451)6282101
| 评论 |
|
|
