流体管道网络的需求管理和控制的方法技术

本发明专利技术公开一种管道网络的需求管理和控制的方法，管道网络是受计算机控制的流体网络并且具有受限压力水头或重力馈送；管道网络包括多个出口阀，流体可通过该出口阀传递；阀被自动化以在阀处保持期望的流动；该方法包括：在所述受计算机控制的流体网络内维护实时数据库；和通过用户接口接收从所述阀的至少一个传递流体的请求；该请求包括流量速率和传递的时间；该方法还包括：使用来自实时数据库的预定参数确定网络是否具有用于传输所述传递的液压容量；和如果所述液压容量是可用的，则监视和以可调整的方式控制所述多个阀中的至少一个阀和至少另一个阀以传输所述传递并且在预定限制之间保持期望的流量并且管理在所述流体管道网络内的压力水头。

【技术实现步骤摘要】
流体管道网络的需求管理和控制的方法本申请为2014年9月4日提交的、申请号为201480055328.1、专利技术名称为“流体管道网络的需求管理和控制的方法”的申请案的分案申请。
本专利技术涉及一种用于受限压力水头或重力馈送流体闭合导管网络的需求管理和控制的方法，具体地说，但并非囊括地，涉及一种用于受限压力水头或重力馈送水灌溉管道网络的需求管理和控制的方法。
技术介绍
在我们的完整合并到此的美国专利No.7,152,001中，公开一种用于预测流体流量网络中的流体液位的基于计算机的系统。由于系统可以使用参数的过去测量和现在测量以预测并且控制流体液位和流量，因此其已经是非常成功的。系统收集来自定时的流体液位的数据以及调节器或阀的打开位置，以提供可以实时确定流体液位和流量的模型。在完整合并到此的我们的国际专利申请No.PCT/AU2012/000907中，公开一种用于流体网络的需求管理的方法。所述方法可应用于封闭的导管(管道线网络)和开放的导管(通道网络)。重力管道网络典型地在受限压力水头内操作，并且因此在它们的对于满足需求的能力方面受约束。用于管道网络的已知模型将用在用于这些网络的需求的管理中。来自SCADA系统的数据将用于基于系统标识技术而校准并且连续地精细调谐管道传送网络的模型。流量测量和压力水头测量将位于将认为对于将模型校准到期望的精度是必要的管道网络的点处。对用户的供水点是对管道网络所使用的控制的基本形式。用于管道网络的控制器远比其对于通道网络更简单，在通道网络中，控制的基本形式是将供水点处的流量保持为等于量级。需求的控制和管理尤其可应用于对于供应灌溉水普遍使用的重力管道网络。由于重力管道网络典型地在受限压力水头内操作并且因此在它们的用于连续地满足需求的能力方面受约束，因此实现这些系统的难度已经显现。重力管道还典型地操作在较低压力水头处，其中，归因于阀操作，出口处的各流量之间将存在较大的交互。相应地，假设所有参数(例如管道直径、流量速率、阀大小等)是相同的，那么(例如来自泵送的)静态压力水头越高，归因于阀操作(例如阀打开或关闭)的流量波动对操作中的其它阀的影响越不敏感。图1示出操作阀为何对管道线中具有较高压力水头的(例如来自其它打开阀和关闭阀的)供水管道线的流量变化较不敏感。对于线10处的高压力的以及线12处的低压力或重力馈送液压斜度线或压力水头，图1示出液压斜度线或压力水头针对阀位置的图线。在斜度上示出具有两个阀16和18的重力馈送管道14。虽然在斜度上示出管道14，但如果提升水供应，则其可以是水平的，以提供所需的压力水头。对于线10，管道14将耦合到用于产生高压力水头的泵浦(未示出)。解释现如下：1.假设一个物理管道线14操作在低压力(LP)状态以及高压力(HP)状态中的任一状态，并且用于供应离开管道线14的流体的特定操作阀。2.假设初始地供水管道线14在两个状态下按同一流量速率Q1操作。3.(归因于其它阀16、18开始以及停止的)供水管道线14中的流量的改变对于这两个状态而产生。ΔQ＝Q1-Q24.归因于流量的改变ΔQ的操作阀16处的压力水头的改变Δh对于这两个状态是相同的。(已知的管道线流量针对压力水头等式(例如Colebrook-White等式)，Manning公式是可应用的)5.如下确定穿过阀16的水头损耗：其中，h＝关于流体水头的压力损耗(即流体水头损耗)K＝用于所指定的阀打开的阀“K”因子(假设恒定)v＝流体的速度g＝归因于重力的加速度6.假设相同的初始流量，并且因此在LP状态和HP状态下通过操作阀16的速度是相等的vLP1＝vHP17.在hLP1＜＜hHP1的情况下，KLP＜＜KHP其中，KLP和KHP表示用于任一压力状态下操作的不同阀打开的不同K因子，即，阀16将在LP状态下比在HP状态下处于更大的打开。8.当引入压力水头改变Δh时，关于每个状态穿过阀16的压力水头的改变分别是hLP2＝hLP1-Δh和hHP2＝hHP2-Δh。穿过阀的水头的相对改变在LP状态下比HP状态下最大。9.假设阀16对于每个状态保持在同一打开位置，并且因此K因子保持相同，那么用于每个状态的新的速度是：10.归因于压力水头改变Δh的用于每个状态的所得速度将是：(vLP2-vLP1)＞＞(vHP2-vHP1)速度的改变并且因此通过阀的流量对于LP状态远比对于HP状态更大。具有较小直径阀和流量计的较高压力(例如所泵送的)管道比具有较大直径阀和流量计的低压力管道在各操作阀之间具有更少的交互。在高压力系统中，阀可以手动地定位到所设置的打开，以实现特定流量，并且流量将不受管道线中的其它阀的操作(例如阀打开或关闭)显著影响。而低压力管道要求集成式控制和需求管理系统在严格液压斜度线条件内管理阀交互。图2示出与图1分离的管道线14，并且示出最大供水压力22，其必须保持管道线充满，以确保与阀16、18和20关联的流量计(未示出)的精度。重要的是，由于“管道不充满”情形将显著改变掌控管道流量的动态的物理，因此保持管道线充满，以使得控制问题简单并且易处理。“管道充满”状态与“管道不充满”状态之间的管道流量过渡将使得实现强健控制是棘手的。将与管道线14关联的液压斜度线12保持在最大供水压力22之上将还确保阀16、18和20处的压力水头高得足以保证对于阀所设计的流量速率。与管道线14关联的低压力水头或液压斜度线12将势必导致对于保持阀处的期望流量必须的各离散控制动作之间的增加的控制器交互。这进一步恶化与主干线管道线的总流量容量有关的阀处的流量容量很高的重力管道线。打开或关闭阀的动作将影响压力水头，并且因此影响正操作的管道线14上的所有其它阀处的流量。因此，不操作管道线的各个自动化阀之间将存在交互。在这种低能量管道线中，控制将经受不稳定性。阀中的每个移动具有与所有其它操作阀的交互的液位加上源或出口处(农场上)的供水液位变化。因为管道线14中的低压力，所以液压斜度线12对于阀/出口的操作非常敏感。图3示出这种敏感性，其中，示出流量和时间的图线。线24示出阀16已经打开以及阀18的打开对网络具有的影响。线26示出阀18的流量。阀16和18都尝试保持它们的预先选择的流量速率，但阀在各阀之间产生不稳定的抖动交互。交互在28处流量的改变所示出的通过阀16的流量上相当微小，但在30处流量的改变所示出的通过阀18的流量的稳定性上存在很大交互。此外，所有附加阀(例如阀20)也将受这种交互影响。网络变得极度不稳定，并且这是重力馈送灌溉系统已经发现关于水供给方和用户较少满意的关键原因。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种用于闭合的导管流体网络的受限压力水头或重力馈送流体管道网络的需求管理和控制的方法，以保持所请求的流量速率，而无论所述流体网络中的压力水头的变化如何。本专利技术的另一目的是提供一种避免可能从各操作阀之间的交互产生的不稳定性的用于闭合的导管流体网络的受限压力水头或重力馈送流体管道网络的需求管理和控制的方法。
技术实现思路
本专利技术在一个方面中提供一种受限压力水头或重力馈送流体管道网络的需求管理和控制的方法，所述方法包括步骤：提供用于将流体传递通过多个阀的受计算机控制的流体网络；在所述受计算机控制的流体网络内保存包括流量调度和所述多个阀的能力的预定参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道网络的需求管理和控制的方法，管道网络是受计算机控制的流体网络并且具有受限压力水头或重力馈送；管道网络包括多个出口阀，流体可通过该出口阀传递；阀被自动化以在阀处保持期望的流动；该方法包括：在所述受计算机控制的流体网络内维护实时数据库；和通过用户接口接收从所述阀的至少一个传递流体的请求；该请求包括流量速率和传递的时间；所述数据库具有包括所述多个阀的能力和流量调度的预定参数；该方法还包括：使用来自实时数据库的预定参数确定网络是否具有用于传输所述传递的液压容量；和如果所述液压容量是可用的，则监视和以可调整的方式控制所述多个阀中的至少一个阀和至少另一个阀以传输所述传递并且在预定限制之间保持期望的流量并且管理在所述流体管道网络内的压力水头；以可调整的方式控制包括：使用实时数据库，计算用于所述多个阀中的至少一个阀和所述多个阀中的至少另一个阀的估计位置；调整所述多个阀中的至少一个阀和所述多个阀中的至少另一个阀到估计位置。

【技术特征摘要】
2013.09.04 AU 20139033831.一种管道网络的需求管理和控制的方法，管道网络是受计算机控制的流体网络并且具有受限压力水头或重力馈送；管道网络包括多个出口阀，流体可通过该出口阀传递；阀被自动化以在阀处保持期望的流动；该方法包括：在所述受计算机控制的流体网络内维护实时数据库；和通过用户接口接收从所述阀的至少一个传递流体的请求；该请求包括流量速率和传递的时间；所述数据库具有包括所述多个阀的能力和流量调度的预定参数；该方法还包括：使用来自实时数据库的预定参数确定网络是否具有用于传输所述传递的液压容量；和如果所述液压容量是可用的，则监视和以可调整的方式控制所述多个阀中的至少一个阀和至少另一个阀以传输所述传递并且在预定限制之间保持期望的流量并且管理在所述流体管道网络内的压力水头；以可调整的方式控制包括：使用实时数据库，计算用于所述多个阀中的至少一个阀和所述多个阀中的至少另一个阀的估计位置；调整所述多个阀中的至少一个阀和所述多个阀中的至少另一个阀到估计位置。2.根据权利要求1所述的方法，包括：移动所述多个阀中的至少另一个到归因于所述传递的流体管道网络中的压力水头的变化的预期中。3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：各个反馈控制器与所述多个阀中的每一个关联，以允许精细调谐每个阀的阀位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤：允许多个消费者访问所述用户接口，并且所述受计算机控制的流体网络确定所述流体的传递请求的流量速率和时间的优先级和加权，以确保所述液压容量的连续性。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述传递请求的优先级和加权包括基于可用液压容量的最佳使用的对于所述消费者的关税结构。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，来自接口的数据用于基于系统标识技术而使用流体管道网络的模型来校准并且连续地精细调谐受计算机控制的流体网络。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤：如果所述液压容量是不可用的，则重新调度从...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ奥顿，S乔伊，
申请(专利权)人：鲁比康研究有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU