要約: 上水道ネットワークは都市の生産と生活において非常に重要な役割を果たしており、その正常な運用を確保することが特に必要です。この論文は、都市給水ネットワークの運用品質の向上を促進し、同業者にいくつかの有用な参考資料を提供するために、給水ネットワークとその管理の動的な水理モデリングデータに基づいて対応する分析を実行します。
1給水ネットワークの動的シミュレーションの概要
給水ネットワークの運用特性に応じて、対応する動的水理モデルを確立すると、最適制御の目的を達成できるだけでなく、科学的管理の効果も達成できます。モデルでは、水流が実際のパイプネットワーク内の水流の流れ状態を効果的に反映できる必要があり、言い換えれば、動的モデルは実際のパイプ内の一連の動的パラメータを効果的に反映できる必要があります。通信網。
給水ネットワークの合理的な動的モデルには次の機能があります: パイプラインネットワークの漏水の効果的な補助予測; 故障解決策の策定と実施を促進するための事故状態での運用の効果的なシミュレーション; 予測分析一連の異常状態のデータは、スケジュール設定やメンテナンス担当者にとって有用な参考情報を提供し、その後の給水システム運用の最適化のための基礎を築き、水質モデルの構築を容易にし、水質分析のプロセスにおいて補助的な役割を果たします。
2給水ネットワークの動的水理モデリングのデータ解析
2.1動的水力モデリングのデータの種類とソース
管網属性データ：水道管網の場合、その属性データは実測値や実測データを指すことが多く、GISシステムを活用することで正確に取得できる場合がほとんどです。
パイプネットワーク動作監視データ: このタイプのデータには主に 2 つの部分が含まれます。1 つはオンライン監視の圧力データ、もう 1 つはオンライン監視の流量データです。水理モデルを確立するプロセスでは、通常、パイプネットワークの遅延シミュレーションを実現するためにSCADAシステムが使用され、モデル検証のために特定の日の代表的なデータを傍受することも可能です。
測定データ: 具体的なモデリングプロセスでは、測定データは主に 3 つの部分で構成されます。1 つは現場でパイプラインネットワーク属性の不確実な情報を正確に測定することであり、もう 1 つは給水ポンプの曲線を測定することです (特に、耐用年数が比較的長い）、長いもの）は現場測定、3 番目はユーザーの水使用量曲線の現場測定を行うことです。
派生データ: いわゆる派生データは、データ分析の過程で形成される新しいタイプのデータを指します。モデリングには必須の部分ではありませんが、既存のデータに含まれる目に見えない情報をある程度マイニングするのに役立ちます。 . . たとえば、データマイニング機能を使用して破裂したパイプを分析し、パイプネットワークの安全率を向上させることができます。
2.2動的水理モデリングのデータ品質分析
2.2.1データ品質の評価基準
モデリング プロセス中に、関連するデータ品質を効果的に分析し、制御する必要があります。いわゆるデータ品質 (略して DQI) は、動的モデリングに参加する多くのデータがモデリングの実際の要件を満たすことができるという特性を指します。
データの品質がわかっている場合にのみ、モデリングの実現可能性について正確な予測を行うことができます。動的モデリング データの品質レベルは、主に次の点に反映されます: 精度、精度、不確実性、包括性、一貫性、完全性、使いやすさ、可用性、現在の状況など。
2.2.2データ品質評価手法 —— ファジィ総合評価手法を例に
ファジィ総合評価手法の採用にあたっては、以下の評価指標が関係します。
1) ノード座標位置精度などのトポロジー属性。
2) ノードフロー（水データの精度など）。
3) ポンプ曲線が現実にどの程度適合しているかなど、ポンプ場の関連データ。
4) モニタリングポイントの分布密度などのモニタリングデータ。
5) 地盤高度などのその他の補助情報は、実際の程度を反映します。
上記の指標を評価する場合、4 つの異なるグレードが優れ、中、劣に分類されます: 優れた場合はデータ品質が非常に優れており、モデリング作業に理想的なデータ サポートを提供できることを意味し、良好な場合はデータ品質がわずかに劣っていることを意味します。データ品質が基本的にモデリングのニーズを満たすことができることを意味します。悪いとは、データ品質が非常に不十分で、モデリング作業をサポートできないことを指します。
2.3データ処理
適切なパイプライン ネットワーク モデリング データが選択されたら、それに応じて標準化する必要があります。つまり、元の形式のデータを処理して、実際のモデリングに参加できる標準形式に変換します。
パイプライン ネットワーク モデリング プロセス中に、関係する主要なデータ要件とその処理は次のとおりです。
1) パイプ ネットワークのトポロジ構造を確立および改善し、関連する属性情報 (パイプ ネットワーク トポロジ、パイプ セクションとノードの属性、標高データなど) を正確に入力します。
2) ノードフローの科学的割り当て - ユーザーの水消費量データと水消費量曲線。
3) 効果的なポンプ場モデルを構築し、ポンプ曲線とポンプ場の運転記録を確認します。
4) 対応するシミュレーション計算とチェックを実行します - 監視ポイントのデータ記録など。
動水理モデルデータを一元管理
3.1モデルデータの包括的な管理要件分析
3.1.1データの整合性と同期の要件
水道システムに関わるデータの多くは実測値や現地調査データであるため、どのような連携変化が生じても自己維持できる効率的なデータ管理システムが求められる。システム自体が提供する内部機能を利用して、一連のデータの整合性と同期を確保します。
さらに、正式な管理プロセスでは、関連データのセキュリティを確保するために、ユーザーの権限を厳密に設定および管理する必要があります。
3.1.2便利なデータ利用の必要性
モデルの計算では、通常、大量のデータを含む包括的な計算が必要であり、ソースや形式が異なるため、データの利用を容易にするために高度に統合されたデータ管理システムを構築する必要があります。
それだけでなく、ビューまたはストレージ メソッドの助けを借りて、データのモデル コンピューティングの対応する要件に基づいて目的のあるクエリ結果を取得することができるため、モデル コンピューティング データのフィルタリングの作業効率がある程度効果的に向上します。
3.2水道ネットワークの動的データ管理技術 - 水道ネットワークの動的データベース
このデータベースの管理には主に次の点が含まれます。
1) データストレージ。つまり、すべてのデータをデータテーブルに変換して保存します。
2) データベース接続、つまりデータベース間の接続、およびデータベースと他のシステム間の接続、包括的/共同クエリ、使用する必要のあるデータおよび情報を収集するためのクエリ方法を使用する、またはフォームに基づく一般的に使用されるビューとストレージのクエリ モジュールは、後で呼び出すために効果的に保存されます。
3）データの更新。
4) ユーザー管理。
3.2.1データベース設計原則
データベース設計の原則には主に、ユーザーのニーズを満たす実用性の原則、データの正確性の原則、セキュリティと安定性の原則、操作の容易さの原則、拡張性の原則が含まれます。
3.2.2データベースの構築
データベースの構成には主に次の点が含まれます。
1) パラメータテーブル、ユーザー情報テーブル、圧力測定点情報テーブル、給水ポンプ情報テーブル、給水プラント情報テーブル、バルブ情報テーブル、加圧ポンプ場情報テーブル、上水プール情報テーブルなどのパイプネットワークの基本データ。
2) 圧力測定点の圧力計、給水所出口圧力計、送水ポンプ データ テーブル、浄水タンクの水位テーブル、加圧ポンプ ステーション データ テーブル、バルブ データ テーブル、累積流量データ テーブルなどの動的アナログ データ。
これらのデータを連携・分類・蓄積することで、動的な特性を持ったデータ管理システムが得られます。
データテーブル間には、パイプラインとノード間、バルブとノード間、装置両端のノード間など、データそのものに一定の相関関係や制約があるためです。
削除や編集などの重要なアクションを実行するときは、特別な注意を払う必要があります: ノードを移動するときは、ノードに接続されているパイプラインもノード位置の変更に応じて変更する必要があります。ノードの新しい座標を決定するときは、ノードに接続されているパイプラインも変更される必要があります。パイプの長さが変更されます。パイプ セグメントを移動すると、それに応じてパイプ セグメントの 2 つのノードも移動します。さらに、このパイプ セグメントに接続されている多くのパイプ セグメントも特定の場所に表示されます。ストレッチ効果も広がります。
データベース管理システムの助けを借りて、データテーブル間の関係構造を明確かつ明確に観察して、各データテーブル間の内部および外部の関係を正確に明確にすることができます。
データベースのその他のコンポーネント:
1) ビュー: 固定形式で処理する必要があるデータについては、ビューを使用して保存し、必要に応じて抽出できるため、繰り返し操作の発生を効果的に回避できます。
2) ストアド プロシージャ: 適用頻度が比較的高いクエリ モジュールの場合、コードの複数のコンパイルを防ぐために、対応するストアド プロシージャをコンパイルして、ユーザーが呼び出せる独立した特性を持つユニットにして、保存する必要があります。多くの人的資源と時間。
3) トリガー: 通常、カスケード更新またはカスケード削除に適しています。
3.2.3データの保守と更新
既存のモデルに基づいて新しい完全なデータベースを構築した後、将来のバックアップと更新では、さまざまな期間のデータに対応するバージョンが含まれます。データベースシステム管理ソフトウェア自体の優れた更新・バックアップ機能を応用し、既存のデータベースをベースにした対応したバックアップ運用を行うことができます。
このプロセスでは、基本データベースを共有し、異なる期間の各バージョンを比較的独立した更新ファイルの形式で保存できるため、任意の期間に対応するバージョンを完全かつ効果的に保存できます。また、比較的高度な共有と相まって、データの冗長性を最小限に抑えるという目標も達成され、ファイルは最小サイズの形式で存在するため、更新タスクの量は比較的少なくなります。
給水ネットワークの動的モデル データを維持および更新する場合、主に次のタスクが含まれます。
1) パイプ ネットワーク モデルのトポロジと関連データを更新します。
2) ノードのトラフィックを更新します。
3) 運用計画を更新します。
4) パイプラインの粗さ係数を更新します。
5) ポンプ特性曲線を更新します。
6) 定期的に型式を確認してください。
上記のデータがそれに応じて変更されると、データベース内の対応するデータもそれに応じて実質的に更新されます。パイプ ネットワーク トポロジおよび関連する属性情報を更新する場合、データベースとモデル自体のインターフェイスを使用して、関連するモデル データを再インポートできます。
高度に複雑で形式の変更が多いデータの場合は、特定の変更を考慮して、変更権限を持つデータベース管理者が手動または他の方法でデータを更新できます。
結論：
都市上水道網の規模が拡大し続けるにつれ、その運営・管理はますます大きな課題に直面しており、動的な水理モデリングのデータ解析と上水道網の総合管理が特に重要となっている。
研究が深まるにつれて、動的水理モデルは機能と精度において大きな進歩を遂げ、それによって都市給水ネットワークの正常かつ効率的な運用に大きな助けとなると考えられています。