(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111465663.7 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 重庆远通电子技 术开发有限公司 地址 400041 重庆市九龙坡区石桥铺长石 村13号 申请人 重庆瑞宣晟机电设备有限公司 (72)发明人 岳敏　谭松柏　张元禾　陈思远　 周光明　高明辉　谢艳　卢利利　 彭春柳　周金兰　 (74)专利代理 机构 重庆双马智翔专利代理事务 所(普通合伙) 50241 代理人 顾晓玲 (51)Int.Cl. E03B 1/02(2006.01) E03B 7/07(2006.01)G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 自组网及自供电供水管网压力管理系统及 其水压管理方法 (57)摘要 本发明属于自来水供水系统技术领域， 具体 公开一种自组网及自供电供水管网压力管理系 统及其水压管理方法。 该管 理系统包括多套具有 自组网协同调控特性的自供电智能减压执行装 置， 每个装置均具备检测、 分析、 执行、 通信能力， 通过装置间的相互协同建模与计算确定每个供 水节点的优化压力控制值， 并通过将供水压差转 化为电能的方法执行安装节点的压力调控， 水压 调控转化的电能通过转换与存储， 实现对本装置 运行供电， 该装置的自供电特性使其对安装条件 要求低， 能够大规模安装于供水管网。 本系统能 够明显降低供水管网整体水压， 实现供水管网压 力优化管理。 权利要求书4页 说明书12页 附图2页 CN 114134955 A 2022.03.04 CN 114134955 A 1.一种自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 包括多套具有自组网协 同调控特性的自供电智能减压执行装置， 所述自供电智能减压执行装置间通过协同实现供 水管网压力优化调控。 2.如权利要求1所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述自供 电智能减压执行装置包括检测模块、 分析模块、 减压执行模块、 自供电模块及自组织通信与 协同模块； 所述检测模块， 用于采集供水管网运行的实时数据及安装环境数据， 实时数据包括水 压、 流量、 水质； 所述分析模块， 用于获取并分析检测模块采集的数据， 建立所需的分析模型， 为供水压 力计算提供必要的决策 数据支撑； 所述减压执 行模块， 用于对管网流 量压力进行控制， 并输出电能； 所述自供电模块， 用于将减压执行模块输出的 电能进行存储， 并为本装置运行提供电 能量支持； 所述自组织通信与协同模块， 用于实现无中心参与模式下的大量智能减压执行装置间 的P2P对等 通信组网。 3.如权利要求2所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述分析 模块包括用水需求特 征分析单元和流量压降分析 单元； 所述用水需求特征分析单元， 用于对供水节点的用水需求特征进行数据分析， 以给出 贴近实际需求的用水需求预测； 所述流量压降分析单元， 通过两套互联装置相互协同的方式， 上级供水节点的装置接 收安装在下级 供水节点的装置传送的实时流量及水压数据对， 并根据自身的同步 实时流量 及水压数据， 构建从本上级节点至下级节点的流 量压降模型， 作为压力调控的依据。 4.如权利要求2所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述减压 执行模块包括水轮机组、 水压控制辅助单 元和减压执 行控制器； 所述水轮机组， 用于将水压转换为电能， 实现水压的减压执 行操作； 所述水压控制辅助单元， 用于在水压过高及水轮机组能量转换效率无法达到减压效果 时， 进行补充调压； 所述减压执 行控制器， 用于根据不同的减压执 行模式， 对 减压的执 行过程进行控制。 5.如权利要求2所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述自供 电模块包括整流降压单元、 限压恒流单元、 升压逆变单元、 交流负载单元、 储能单元、 直流负 载单元和电能管理控制单 元； 所述整流降压单元的输入端与水轮机组连接， 整流降压单元的第 一输出端与升压逆变 单元的第一输入端连接， 升压逆变单元 的输出端与 交流负载单元 的输入端连接， 升压逆变 单元的第二输入端与储能单 元的第一输出端连接； 所述整流降压单元的第 二输出端与限压恒流单元的第 一输入端连接， 限压恒流单元的 输出端与储能单元的输入端连接， 限压恒流单元的第二输入端与电能管理控制单元的输出 端双向连接， 电能管理控制单元 的输入端与储能单元 的第三输出端连接， 储能单元 的第二 输出端与直 流负载单元的输入端连接； 升压逆变单元包括DC/DC变换器和DC/AC变换器， 所述DC/DC变换器 的输入端分别与整权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114134955 A 2流降压单元及储能单元连接， DC/DC变换器的输出端与DC/AC变换器的输入端连接， DC/AC变 换器的输出端与交流负载 单元连接。 6.如权利要求2所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述自组 织通信与协同模块包括 通信单元与协同单 元； 所述通信单元， 为整个装置提供基础无线或有线通信功能， 同时记录有其在供水管网 中的上级节点与下级节点的通信目标地址， 形成相应的路由表， 根据自供电供水管网压力 管理方法中协同算法的计算需求， 将数据包或命令送往上级或下级节点， 并在需要时实现 进一步路由， 由此构建起供 水管网压力管理系统无中心的网架结构； 所述协同单元， 根据选择的减压执行方式， 按照压力控制的协同流程与其他装置完成 协商， 并将协商结果中的减压设定值送往 减压执行控制器， 执 行减压。 7.如权利要求1所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述自供 电智能减压执行装置还包括人机交互与远程运维模块， 所述人机交互与远程运维模块包括 人机交互单元和远程 运维单元； 所述人机交 互单元与各模块的输出端相连， 用于 显示装置的相关运行信息； 所述远程运维单元根据装置运维的需要， 接收并执行云中心平台发出的运维所需功能 指令。 8.如权利要求5所述的自组网及自供电供水管网压力管理系统， 其特征在于， 所述自供 电智能减压执行装置还包括外供电模块， 用于将储能单元存储的电能提供给其他装置使 用。 9.一种基于权利要求1 ‑8之一所述系统 的自供电供水管网压力管理方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 实时数据的协同采集： 下级供水节点获取该节点每分钟流量Q， 针对记录流量的每分钟内采集的水压数据， 取 其中位值作为表征该分钟内压力的特征值p下级节点， 形成(Q， p下级节点)数据对， 将数据对发往上 级节点； 上级供水节点获取该节点与 下级节点送来的数据对对应分钟内的水压数据的中位值， 作为表征 该分钟内该节点的压力特 征值p上级节 点， 计算得到该时段内该 供水支路的压降值： p压 降＝p上级节 点‑p下级节 点 Q与p压 降组成的数据对(Q， p压 降)形成构建流 量‑压降函数的数据集； 步骤2： 建立初始的流 量压降预测模型： 基于二阶多 项式回归的流 量压降模型如下： pd＝a0+a1q+a2q2 其中， 因变量为压降pd， 自变量为流量q， 建模目标是根据已有样本数据获得模型参数 a0， a1， a2； 设最初建立系统时， 有n个训练数据， 根据训练数据定义矩阵， qn为第n个训练数据的流 量， pdn为第n个训练数据的压降， 输入：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114134955 A 3