Код документа: RU2637527C1
Изобретение относится к раздельным системам водоотведения, а именно к системам оценки баланса подачи и отведения воды, а также обнаружения негерметичности безнапорных трубопроводов систем водоотведения.
Известно «Устройство для автоматизированного обнаружения разрывов трубопроводов в системе канализации» (см. патент на полезную модель №86274, Рос. Федерация: МПК F17D 5/02 / Храменков С.В., Богомолов М.В., Пак В.Н., Зарудин В.М.; опубл. 27.08.2009), содержащее программный логический контроллер, автоматизированное рабочее место в местном диспетчерском пункте на канализационной насосной станции, автоматизированное рабочее место диспетчера в центральном диспетчерском пункте канализационной системы, датчики давления и расхода в трубопроводах, отсекающие задвижки с электроприводами трубопроводов, при этом контроль расхода сточной жидкости осуществляется по двум и более одновременно работающим напорным трубопроводам канализационной насосной станции, а контроль давления в напорных трубопроводах осуществляется при открытых секционных задвижках между напорными трубопроводами, причем датчики расхода и давления устанавливаются в камерах в начале напорных трубопроводов.
Недостатком указанного технического решения является ограниченная область применения, не позволяющая его использовать для обнаружения негерметичности безнапорных трубопроводов систем водоотведения, поскольку оно предназначено для обнаружения разрывов напорных трубопроводов канализационных насосных станций.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению служит изобретение по патенту «Система оценки баланса подачи и отведения воды мегаполиса» (см. патент 2 592 611, Рос. Федерация: МПК E03B 1/02, G06F 17/00 / Кармазинов Ф. В., Кинебас А.К., Мельник Е.А., Панкова Г.А., Ильин Ю.А., Игнатчик В. С., Игнатчик С.Ю., Куприянов А.Г.; опубл. 27.07.2016, Бюл. № 21), содержащая множество сетей водоснабжения, в состав которых включены узлы учета воды у абонентов со средствами вывода информации, и сетей водоотведения, в состав которых включены узлы учета расхода сточных вод и датчики количества атмосферных осадков. При этом:
датчики количества атмосферных осадков выполнены с возможностью определения интенсивностей дождей, сети водоснабжения и водоотведения разделены на зоны так, что зоны сетей водоснабжения совпадают с зонами сетей водоотведения, узлы учета расхода сточных вод установлены на выходе из каждой зоны водоотведения и дополнительно снабжены средствами вывода информации,
система снабжена блоком определения температуры наружного воздуха, блоком определения фактической производительности, по меньшей мере, одной локальной системы поверхностного стока мегаполиса, блоком определения водопотребления в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации узлов учета воды у абонентов, блоком определения водоотведения в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации узлов учета расхода сточных вод, блоком оценки объема атмосферных осадков в зонах, к входу которого подключены выходы датчиков количества атмосферных осадков, блоком оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения, по меньшей мере, одним датчиком уровня воды в водоеме мегаполиса, блоком формирования зональных баз данных, содержащих поля данных даты k, водопотребления
Для указанной системы характерны:
1. Низкая точность оценки баланса, т.к.:
- водопотребление в зонах определяется в блоке определения водопотребления в зонах путем суммирования информации узлов учета воды у абонентов этой зоны. В условиях больших населённых пунктов количество узлов изменяется от 50 до 1500. Вероятность того, что все они одновременно будут находиться в работоспособном состоянии очень маленькая. Например, если вероятность безотказной работы одного узла учета воды у абонента равна 0.99, то вероятность одновременной безотказной работы 50-ти таких узлов равна 0.9950=0.6, а ста узлов – 0.99100=0.36. По этой причине оцененное таким образом водопотребление в зонах почти всегда будет меньше суммы водопотребления абонентов;
- фактическое же водопотребление в зонах будет всегда больше суммы водопотребления абонентов, т.к. практически всегда имеют место потери воды при ее транспортировке по сети;
- зональные базы данных перед сведением баланса подвергаются трехкратным выборкам, которые более чем в два раза сокращают ее объем. После этого производится аппроксимация искомой зависимости, достоверность которой снижается при уменьшении количества исходных данных.
2. Ограниченная область применения, т.к. возможности системы ограничены сведением баланса и она не может быть применена при прогнозировании объемов водоотведения накануне неблагоприятных погодных условий (наводнений и нерасчетных дождей).
Задачей настоящего изобретения является повышение точности оценки баланса подачи и отведения воды и расширение области применения системы.
Поставленная задача решена так, что в известной системе, содержащей:
- множество сетей водоснабжения и водоотведения, разделенных на зоны так, что зоны сетей водоснабжения совпадают с зонами сетей водоотведения, в состав которых включены узлы учёта воды со средствами вывода информации;
- узлы учёта расхода сточных вод со средствами вывода информации, установленные на выходе из каждой зоны водоотведения;
- датчики количества атмосферных осадков;
- блок определения водопотребления в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации узлов учёта воды;
- блок определения водоотведения в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации узлов учёта расхода сточных вод;
- блок оценки объёма атмосферных осадков в зонах, к входу которого подключены выходы датчиков количества атмосферных осадков;
- блок оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения;
- по меньшей мере, один датчик уровня воды в водоёме населенного пункта;
- блок формирования зональных баз данных, содержащих поля данных даты k, водопотребления
- блок оценки баланса, выполненный с возможностью формирования множества n пар значений
в соответствии с настоящим изобретением:
- узлы учёта воды установлены на входе в каждую зону водоснабжения;
- блок оценки объёма атмосферных осадков в зонах выполнен с возможностью оценки количества осадков
- блок оценки баланса выполнен с возможностью формирования множества n пар значений
- система дополнительно снабжена блоком ввода прогнозных значений объёма
Имеется вариант развития, когда блок оценки баланса выполнен с возможностью формирования аргументов
Отличительными признаками заявляемой «Системы оценки водопритока» являются:
1. Установка узлов учёта воды на входе в каждую зону водоснабжения;
2. Выполнение блока оценки объёма атмосферных осадков в зонах с возможностью оценки количества осадков за сутки;
3. Выполнение блока оценки баланса с возможностью формирования множества n пар значений
4. Выполнение блока оценки баланса с возможностью определения
5. Выполнение блока оценки баланса с возможностью формирования аргументов
6. Дополнительное снабжение системы блоком ввода прогнозных значений объёма
7. Дополнительное снабжение системы блоком ввода прогнозных значений уровней
8. Дополнительное снабжение системы блоком ввода прогнозных значений водопотребления
9. Дополнительное снабжение системы блоком ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения
10. Дополнительное снабжение системы блоком прогнозирования водоотведения;
11. Выполнение блока прогнозирования водоотведения с возможностью оценки прогнозных значений
12. Соединение выхода блока формирования зональных баз данных с входом блока оценки баланса;
13. Соединение выхода блока ввода прогнозных значений объёма
14. Соединение выхода блока ввода прогнозных значений уровней
15. Соединение выхода блока ввода прогнозных значений водопотребления
16. Соединение выхода блока ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения
17. Выполнение блока оценки баланса с возможностью формирования аргументов
Совместное применение в заявляемой системе указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, заключающийся в том, что:
1. Повышается точность оценки баланса подачи и отведения воды, т.к.:
- водопотребление в зонах определяется путем суммирования информации узлов учета воды на входе в каждую зону водоснабжения. При этом количество узлов снижается до 2-3, а вероятность одновременной безотказной работы по сравнению с прототипом поднимается до 0.97-0.98 (0.993-0.992). Это достигается благодаря наличию отличительного признака №1;
- повышается достоверность оценки водопотребления в зонах, т.к. в нем, кроме водопотребления абонентов, учитываются потери воды при ее транспортировке по сети, которые в конечном счете попадают в сети водоотведения. Это достигается благодаря наличию отличительного признака №1;
- повышается достоверность аппроксимаций искомой зависимости
2. Расширяется область применения, т.к. появляется возможность прогнозировать объемы водоотведения накануне неблагоприятных погодных условий (наводнений и нерасчетных дождей). Это достигается благодаря наличию отличительных признаков № 6 – 17.
Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.
На фиг. 1 представлена схема системы оценки водопритока, на фиг. 2 - результаты и особенности работы блока оценки баланса, на фиг. 3 - результаты и особенности работы блока прогнозирования водоотведения.
Система содержит (см. фиг. 1):
- множество сетей водоснабжения 1, в состав которых включены узлы 2 учета воды со средствами вывода информации 3, расположенными на входах 4 в зону водоснабжения. В настоящем изобретении под сетями водоснабжения понимаются сети холодного и/или горячего водоснабжения, обеспечивающие водой абонентов 5.
- множество сетей водоотведения 6, в состав которых включены узлы 7 учета расхода сточных вод, снабженные средствами вывода информации 8 и датчики количества атмосферных осадков 9. Все сети водоснабжения и водоотведения населенного пункта разделены на зоны. На фиг. 1 в качестве примера показана одна зона, в которой, так же как и во всех остальных (на фиг. 1 не показаны), зона сетей водоснабжения совпадает с зоной сетей водоотведения;
- блок 10 определения водопотребления в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации 3 узлов 2 учета воды, расположенных на входах 4 в зону водоснабжения;
- блок 11 определения водоотведения в зонах, к входу которого подключены выходы средств вывода информации 8 узлов 7 учета расхода сточных вод;
- блок 12 оценки объема атмосферных осадков в зонах, выполненный с возможностью оценки количества осадков за сутки, к входу которого подключены выходы датчиков количества атмосферных осадков 9. На фиг. 1 в качестве примера показан один датчик, наиболее близко расположенный к выбранной зоне;
- блок 13 оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения;
- по меньшей мере, один датчик 14 уровня воды в водоеме 15 населенного пункта;
- блок 16 формирования зональных баз данных, содержащих поля данных даты k, водопотребления
- блок 17 оценки баланса, выполненный с возможностью формирования из зональных баз данных множества n пар значений
К входу блока 17 оценки баланса подключен выход блока 16 формирования зональных баз данных;
- блок 18 ввода прогнозных значений объёма
- блок 19 ввода прогнозных значений уровней
- блок 20 ввода прогнозных значений водопотребления
- блок 21 ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения
- блок 22 прогнозирования водоотведения, выполненный с возможностью оценки прогнозных значений
При этом выходы блока 17 оценки баланса, блока 18 ввода прогнозных значений объёма
Система работает следующим образом.
Вода хозяйственно-питьевого назначения подается в населенный пункт позонно посредством множества сетей водоснабжения 1. При этом в каждой зоне производится учет потребленной воды узлами 2 учета воды со средствами вывода информации 3, расположенными на входах 4 в каждую зону водоснабжения. Настоящим изобретением не исключается возможность учета воды как по расходу, так и по объему, поскольку в конечном счете баланс воды сводится по объему, который можно оценить, как интеграл от расхода.
Одновременно посредством множества сетей водоотведения 6 из зоны, например, за k-е сутки отводится объем
- объем
- объем
- объем
- объем
Расход сточных вод из каждой зоны оценивается при помощи узлов 7 учета расхода сточных вод, снабженных средствами вывода информации 8. На фиг. 1 в качестве примера показан вариант, когда из зоны выходит два коллектора, поэтому расход сточных вод измеряется при помощи двух узлов 7 учета сточных вод.
Одновременно:
- в блоке 10 определения водопотребления в зонах определяется текущее
- в блоке 11 определения водоотведения в зонах определяется текущее
- в блоке 12 оценки объема атмосферных осадков в зонах, выполненном с возможностью оценки количества осадков
- в блоке 13 оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения оценивается объем
- при помощи датчика 14 уровня воды оценивается уровень Hk воды в водоеме 15 населенного пункта;
- в блоке 16 формирования зональных баз данных формируются зональные базы данных, содержащие поля данных даты k, водопотребления
- в блоке 17 оценка баланса выполняется в три этапа.
На первом этапе формируются множества n пар значений
На втором этапе определяется функция V=
Блок 17 оценки баланса на этапе реализации может быть представлен, например, в виде компьютера с программным обеспечением.
Результаты и особенности работы блока 17 оценки баланса проиллюстрированы на фиг. 2. Здесь 18 - множество n пар значений
Далее:
- в блоке 18 ввода прогнозных значений объёма
- в блоке 19 ввода прогнозных значений уровней
- в блоке 20 ввода прогнозных значений водопотребления
- в блоке 21 ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения
- в блоке 22 прогнозирования водоотведения, выполненном с возможностью оценки прогнозных значений
Результаты и особенности работы блока 22 прогнозирования водоотведения проиллюстрированы на фиг. 3. Здесь:
- 23 - прогнозные значения объёма
- 24 - прогнозные значения уровней
- 25 - прогнозные значения суммы водопотребления
- 26 - прогнозные значения водоотведения
- 27 - фактические значения водоотведения в зоне.
Сравнение прогнозных значений водоотведения
Таким образом, предлагаемая система соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение относится к раздельным системам водоотведения. Система содержит множество сетей водоснабжения (1) и водоотведения (6), разделенные на зоны так, что зоны сетей водоснабжения совпадают с зонами сетей водоотведения, в состав которых включены узлы (2) учёта воды со средствами вывода информации (3). Система дополнительно содержит узлы (7) учёта расхода сточных вод со средствами вывода информации (8), датчики количества атмосферных осадков (9), блок (10) определения водопотребления в зонах, блок (11) определения водоотведения в зонах, блок (12) оценки объёма атмосферных осадков в зонах, блок (13) оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения, по меньшей мере один датчик (14) уровня воды в водоёме (15) населенного пункта, блок (16) формирования зональных баз данных, содержащих поля данных даты k, водопотребления, водоотведения, водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения, уровней воды в водоёме населенного пункта, объёма атмосферных осадков, к входу которого подключены выходы блока (10) определения водопотребления в зонах, блока (11) определения водоотведения в зонах, блока (12) оценки объёма атмосферных осадков в зонах, блока (13) оценки водоотведения в зонах от индивидуальных источников водоснабжения и по меньшей мере одного датчика (14) уровня воды в водоеме (15) населенного пункта, блок (17) оценки баланса, выполненный с возможностью формирования множества n пар значенийи соответствующих им аргументов, а также определения функциипритока воды, которая в точкахпринимает значения, как можно более близкие к значениямили равные этим значениям. Узлы учёта воды установлены на входе в каждую зону водоснабжения. Блок оценки объёма атмосферных осадков в зонах выполнен с возможностью оценки количества осадковза сутки. Блок оценки баланса выполнен с возможностью формирования множества n пар значенийи соответствующих им аргументовиз зональных баз данных, с возможностью определенияпо зависимости, с возможностью формирования аргументовв виде функции=. Система дополнительно снабжена блоком (18) ввода прогнозных значений объёмаатмосферных осадков в зонах, блоком (19) ввода прогнозных значений уровнейводы в водоёме населенного пункта, блоком (20) ввода прогнозных значений водопотребленияв зонах, блоком (21) ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжения, блоком (22) прогнозирования водоотведения, выполненным с возможностью оценки прогнозных значенийв зонах в виде. Выход блока (16) формирования зональных баз данных соединен с входом блока (17) оценки баланса. Выходы блока (18) ввода прогнозных значений объёмаатмосферных осадков в зонах, блока (19) ввода прогнозных значений уровнейводы в водоёме населенного пункта, блока (20) ввода прогнозных значений водопотребленияв зонах, блока (21) ввода прогнозных значений водоотведения от индивидуальных источников водоснабжениясоединены с входом блока (22) прогнозирования водоотведения. Обеспечивается повышение точности оценки баланса подачи и отведения воды и расширение области применения системы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.