[发明专利]一种给水管网仿真模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于市政工程实验教学技术领域，具体涉及一种给水管网仿真模拟系统。

背景技术

给水管网的构建是城市基础设施建设的一个重要方面，随着社会经济的发展和城市化进程的加快，给水管网的改造和修建的任务日益增多。据调查，在城镇较大规模的给水管网设计中，经常出现管段管径较大、流速较低、设计方案不经济等问题。随着社会发展，人们对水量的需求更大，对水质的要求更高，而给水管网的设计与计算工作量也增大，如何优化给水管网设计以达最佳运行工况对社会的发展具有重大的意义。

给水管网的水力计算是基于质量守恒和能量守恒原理，得出连续性能量方程。在环状管网模型计算中，所有的环路都是由封闭的管段组成，规定回路中的管段流量和水头损失方向以顺时针为正，逆时针为负，则各管段的水头损失代数和一定为0。国外给水管网建模计算和建模技术等发展相对成熟，而国内起步较晚，哈尔滨工业大学开发的《给水管网建模与分析平台WNW》、上海三高计算机中心股份有限公司开发了《三高宏扬供水管网水力模拟软件NetSiu》，然而，目前国内各城市供水管网基础设施差异较大，基础资料尚不完备，这些技术未能很好地在国内进行应用。

现有技术在进行给水管网设计计算时，由于人工计算容易导致计算错误的出现，如若过程中出现小错误，则很难检查出来或者部分计算过程需要重新计算。

针对上述问题，研究如何进行给水管网仿真模拟，优化给水管网运行工况，为改善社会基础设施建设，同时有效利用水资源，对城镇给水管网体系的完善与推广具有较为重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种给水管网仿真模拟系统。

为实现上述技术目的，本发明提供一种给水管网仿真模拟系统，包括立体管网系统、在线数据采集及储存系统、监测控制及管理运行系统。

所述立体管网系统，包括由多根由管件连接的给水管组成的双环管网系统，双环管网系统的两根或者给水管的连接处为模拟生活用水的用户节点，立体管网系统还包括模拟水源节点的低位水箱和模拟水塔节点的高位水箱，低位水箱和高位水箱分别接入双环管网系统，所述给水管在横向和纵向上曲折折返，构成立体给水管网结构。

所述用户节点设置有出水口，并与低位水箱连通，所述高位水箱设置有溢流阀，并与低位水箱连通。

所述在线数据采集系统及储存系统，包括设置在给水管或者节点上的电磁流量计和压力传感器、设置在控制柜中的用于数据采集及存储的PLC，以及电脑，所述PLC分别与电磁流量计、压力传感器及电脑通过信号线连接。

所述检测控制和管理运行系统，包括配电设备、PLC、触摸屏人机控制系统及电磁阀和水泵，所述PLC和触摸屏人机控制系统设置在控制柜中，所述电磁阀设置在立体管网系统的给水管上，所述水泵设置在低位水箱和双环管网系统之间。

一种给水管网仿真模拟系统，进一步的，所述给水管固定在固定架上。

一种给水管网仿真模拟系统，进一步的，所述给水管网为透明有机玻璃管。

一种给水管网仿真模拟系统，进一步的，所述立体管网系统中，两根或者三根给水管之间通过管件进行连接，形成两个通过一根共用给水管连通的基本环，给水管连接处为用户节点，低位水箱和高位水箱分别通过一根给水管分别接入两个基本环。

一种给水管网仿真模拟系统，进一步的，所述给水管上设置有截止阀，所述节点旁段安装活接头，并安装有手动阀。

一种给水管网仿真模拟系统的实验方法，使用权利要求1至5任一所述的给水管网仿真模拟系统，进行校准仿真模型设计参数校正，首先开启变频泵向立体管网系统供水，改变模拟用户节点的电磁阀的开度模拟用户水量，通过节点连续流方程和环能量方程，分配各给水管流量，达到一个稳定运行状态，记录各给水管的流量、节点压力及节点流量，得到相应工况的一组数据，与采用人工计算或软件计算的管网平差结果进行对比验证，进行校准仿真模型设计参数的校正。

本发明采用以上的技术方案，取得了如下的技术效果：

1、本发明给水管网仿真模拟系统，通过给水管网的仿真模拟，可以验证设计计算的合理性，并且优化给水管网运行工况。

2、本发明的给水管网仿真模拟系统，给水管网设置成立体结构，增加管路长度，同时控制给水管网模型占地面积较小；

3、本发明的同时本水管网仿真模拟系统，可用于给排水科学与工程专业的教学演示，对给水管网的模拟仿真加强学生对给水管网系统的认知能力，并通过对环状给水管网运行状况的观察加深对管网平差的流程和方法的了解。

附图说明