物联网和云计算下的城市供水管网漏损控制系统设计

第４０卷第１期华侨大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１２０１９年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕａｑｉａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｊａｎ．２０１９犇犗犐：１０．１１８３０／ＩＳＳＮ．１０００?５０１３．２０１８０５００５物联网和云计算下的城市供水管网漏损控制系统设计张一凡１，２，崔建国１，２，张峰１，２，李红艳１，２（１．太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中０３０６００；２．太原理工大学山西省市政工程研究生教育创新中心，山西晋中０３０６００）摘要：为了解决城市供水管网不便监管、自控能力弱、漏损严重等问题，设计基于物联网和云计算的城市供水管网漏损控制系统．该系统以物联网为架构体系，ＯｎｅＮｅｔ设备云平台为数据处理平台，分析供水系统感知层的ＺｉｇＢｅｅ无线传感网络技术和网络层的传输技术，研究应用层中数据处理平台的设计方法，给出基于遗传算法的压力管理漏损控制技术．实例结果表明：将该系统运用于小型管网中，可有效地优选控制阀门，给出优化的阀门开启度，使管网压力分布趋于合理，从而降低管网漏损率．关键词：供水管网；漏损控制；物联网；云计算中图分类号：ＴＵ９９１文献标志码：Ａ文章编号：１０００?５０１３（２０１９）０１?００３４?０７犇犲狊犻犵狀狅犳犔犲犪犽犪犵犲犆狅狀狋狉狅犾犛狔狊狋犲犿犳狅狉犝狉犫犪狀犠犪狋犲狉犛狌狆狆犾狔犖犲狋狑狅狉犽犝狊犻狀犵犐狀狋犲狉狀犲狋狅犳犜犺犻狀犵狊犪狀犱犆犾狅狌犱犆狅犿狆狌狋犻狀犵ＺＨＡＮＧＹｉｆａｎ１，２，ＣＵＩＪｉａｎｇｕｏ１，２，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ１，２，ＬＩＨｏｎｇｙａｎ１，２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ０３０６００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｘｉＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒａｄｕａｔｅＳｔｕｄｅｎｔＥｄｕｃａｔｉｏｎＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ０３０６００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｕｒｂａｎｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｎｅｔｗｏｒｋ，ｓｕｃｈａｓｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ｗｅａｋｃｏｎｔｒｏｌａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｌｅａｋａｇｅａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｕｒｂａｎｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ（ＩＯＴ）ａｎｄｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴａｋｉｎｇＩＯＴａｓｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ａｎｄＯｎｅＮｅｔｃｌｏｕｄａｓｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｏｆｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎｌａｙｅｒａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｌａｙｅｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌａｙｅｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｌｅａｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ：ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｓｍａｌｌｎｅｔｗｏｒｋｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅｓａｎｄｖａｌｖｅｏｐｅｎｉｎｇｄｅｇｒｅｅ，ｃａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｒｅｂｙｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｅａｋａｇｅｒａｔｅｏｆｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｎｅｔｗｏｒｋ；ｌｅａｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ；ｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ水资源是人类赖以生存的物质之一．供水管网作为输配水设施的一部分，对维持社会的发展有着至关重要的作用．然而，供水管网的漏损情况一直非常严重［１?２］，大部分城市的管网漏损率都在１５％以上，超过了我国“水十条”规定的标准．为降低城市供水管网的漏损率，管网维护、提高监测效率、优化管网压收稿日期：２０１７?０３?２９通信作者：崔建国（１９６５?），男，教授，博士，主要从事城镇给排水系统优化的研究．Ｅ?ｍａｉｌ：ａｆｈ２００５＠１６３．ｃｏｍ．基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目（５１４０８