本发明涉及供水系统技术领域，提出了地下水源地智能化运行方法及系统，包括将水源井供水管网的井泵和管网节点进行编号，基于历史记录的大数据分析，得到每台井泵的流量‑扬程、流量‑效率性能曲线方程，执行多次水力计算操作，得到模拟的供水量、耗电量与管网压力；对每一台变频调速井泵，当井泵扬程有冗余时，调节井泵的工作点在高效点附近，实现单泵运行方案的寻优；进一步，通过对各井泵的运行状态进行组合，对总体的调度方案进行经济性寻优。通过上述技术方案，解决了现有技术中地下水源地运行依靠工控指定参数运行、缺乏大数据分析的问题，可实现地下水源系统运行从自动化、信息化跨越到智能化，实现地下水源地经济运行和安全运行。
地下水源地智能化运行方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及供水系统技术领域，具体的，涉及地下水源地智能化运行方法及系统。
背景技术
[0002] 地下水是城市供水的重要来源，供水单位通过井泵和管道将地下水源地中的水输送至管理站，再从管理站将地下水输送至用水单位。井泵控制以远程自动化工业控制为主，通过实时采集和监测水源井、管网和井泵设备的运行，查看各井泵的运行状态、产水量等信息进行人工调度，大量的地下水源地系统运行数据存储在系统的“黑盒子”里，虽然实现了自动化和部分信息化，但海量的运行信息尚未利用起来，缺少采用先进的算法工具进行大数据的分析，智能化程度低。
发明内容
[0003] 本发明提出地下水源地智能化运行方法及系统，解决了相关技术中地下水源地运行智能化程度低的问题。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 第一方面，地下水源地智能化运行方法，包括：
[0006] 建立水源井供水管网模型，所述水源井供水管网模型包括管道和水源井，所述管道包括主管道和支管道，所述主管道和所述支管道的交点为主节点，每一水源井内均设置有井泵，所述井泵与所述支管道连接；任意两个相邻的节点之间的管道为一个管段，所述节点为主节点或井泵；所述井泵包括变频井泵和定频井泵；基于历史记录的大数据分析，建立每台井泵的流量‑扬程性能曲线方程、流量‑效率性能曲线方程；
[0007] 获得水源井供水管网总供水量需求和水源井供水管网末端压力值；
[0008] 根据所述水源井供水管网总供水量需求，选择初始井泵组合，所述初始井泵组合中所有井泵的额定流量之和满足水源井供水管网总供水量需求；
[0009] 对任一初始井泵组合，执行至少一次水力计算操作，直至满足停止条件，得到所述任一初始井泵组合中每一定频井泵的目标出水量，以及每一变频井泵的目标调速比和目标出水量；
[0010] 选择满足预设条件的井泵组合作为推荐井泵组合；计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的推荐井泵组合作为最优井泵组合；所述预设条件至少包括：所述推荐井泵组合的流量满足所述水源井供水管网总供水量需求；任一所述推荐井泵组合的流量等于该井泵组合中所有井泵的目标出水量之和；
[0011] 控制所述最优井泵组合中的井泵工作、控制所述最优井泵组合之外的其它井泵停止工作，且控制每一台变频井泵工作在最优工作点，所述最优工作点由所述目标调速比确定；
[0012] 任一次水力计算操作包括：
[0013] 根据每台井泵的假定出水量依次计算各管段的流量值；
[0014] 根据各管段的流量值计算各管段的水头损失；
[0015] 从水源井供水管网末端开始，按照逆水流的方向，根据各管段的水头损失，依次计算各节点压力值；所述水源井供水管网末端为：水流方向的末端；
[0016] 对于变频井泵，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；对于定频井泵，根据各井泵的压力值，计算得到各定频井泵的修正出水量；
[0017] 在首次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为该井泵的额定流量，在其它次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为前一次的修正出水量；
[0018] 所述停止条件包括：所有井泵的所述假定出水量和所述修正出水量的差值在设定范围内；
[0019] 最后一次水力计算操作中的任一井泵的修正出水量为该井泵的目标出水量，最后一次水力计算操作中的任一变频井泵的调速比为该井泵的目标调速比；
[0020] 其中，在任一井泵为变频井泵时，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；具体包括：
[0021] 根据该井泵的流量‑效率性能曲线方程，确定该井泵的高效点（Q0 ,H0 ,η0）；Q0 ,H0 ,η0分别为高效点流量值、高效点扬程值和高效点效率值；
[0022] 根据该井泵的压力值，计算该井泵的扬程需求值Hx；
[0023] 在Hx< H0时，根据水泵相似定律，用高效点的流量值计算该井泵的修正出水量：
[0024]
[0025] 在Hx≥H0时，根据扬程需求值Hx确定该井泵的工作点，井泵在该工作点的修正出水量为：
[0026]
[0027] 其中，Qf为井泵的修正出水量，n为井泵的调速比，Y、Hj、Ht、Hk、a、b、c均为该井泵的参数，Y表示单位降深，Hj表示静水位，Ht表示降深修正值，Hk表示压力值；a，b，c均为井泵的工频流量‑扬程性能曲线方程的系数。
[0028] 第二方面，地下水源地智能化运行系统，包括：
[0029] 第一处理单元，用于建立水源井供水管网模型，所述水源井供水管网模型包括管道和水源井，所述管道包括主管道和支管道，所述主管道和所述支管道的交点为主节点，每一水源井内均设置有井泵，所述井泵与所述支管道连接；任意两个相邻的节点之间的管道为一个管段，所述节点为主节点或井泵；所述井泵包括变频井泵和定频井泵；基于历史记录的大数据分析，建立每台井泵的流量‑扬程性能曲线方程、流量‑效率性能曲线方程；
[0030] 第一获得单元，用于获得水源井供水管网总供水量需求和水源井供水管网末端压力值；
[0031] 第二处理单元，用于根据所述水源井供水管网总供水量需求，选择初始井泵组合，所述初始井泵组合中所有井泵的额定流量之和满足水源井供水管网总供水量需求；
[0032] 第一执行单元，用于对任一初始井泵组合，执行至少一次水力计算操作，直至满足停止条件，得到所述任一初始井泵组合中每一定频井泵的目标出水量，以及每一变频井泵的目标调速比和目标出水量；
[0033] 第三处理单元，用于选择满足预设条件的井泵组合作为推荐井泵组合；计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的推荐井泵组合作为最优井泵组合；所述预设条件至少包括：所述推荐井泵组合的流量满足所述水源井供水管网总供水量需求；任一所述推荐井泵组合的流量等于该井泵组合中所有井泵的目标出水量之和；
[0034] 第一控制单元，用于控制所述最优井泵组合中的井泵工作、控制所述最优井泵组合之外的其它井泵停止工作，且控制每一台变频井泵工作在最优工作点，所述最优工作点由所述目标调速比确定；
[0035] 任一次水力计算操作包括：
[0036] 根据每台井泵的假定出水量依次计算各管段的流量值；
[0037] 根据各管段的流量值计算各管段的水头损失；
[0038] 从水源井供水管网末端开始，按照逆水流的方向，根据各管段的水头损失，依次计算各节点压力值；所述水源井供水管网末端为：水流方向的末端；
[0039] 对于变频井泵，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；对于定频井泵，根据各井泵的压力值，计算得到各定频井泵的修正出水量；
[0040] 在首次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为该井泵的额定流量，在其它次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为前一次的修正出水量；
[0041] 所述停止条件包括：所有井泵的所述假定出水量和所述修正出水量的差值在设定范围内；
[0042] 最后一次水力计算操作中的任一井泵的调速比为该井泵的目标调速比；
[0043] 其中，在任一井泵为变频井泵时，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；具体包括：
[0044] 根据该井泵的流量‑效率性能曲线方程，确定该井泵的高效点（Q0 ,H0 ,η0）；Q0 ,H0 ,η0分别为高效点流量值、高效点扬程值和高效点效率值；
[0045] 根据该井泵的压力值，计算该井泵的扬程需求值Hx；
[0046] 在Hx< H0时，根据水泵相似定律，用高效点的流量值计算该井泵的修正出水量：
[0047]
[0048] 在Hx≥H0时，根据扬程需求值Hx确定该井泵的工作点，井泵在该工作点的修正出水量为：
[0049]
[0050] 其中，Qf为井泵的修正出水量，n为井泵的调速比，Y、Hj、Ht、Hk、a、b、c均为该井泵的参数，Y表示单位降深，Hj表示静水位，Ht表示降深修正值，Hk表示压力值；a，b，c均为井泵的工频流量‑扬程性能曲线方程的系数。
[0051] 第三方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的地下水源地智能化运行方法的步骤。
[0052] 本发明的工作原理及有益效果为：
[0053] 本发明通过建立水源井供水管网模型，首先根据水源井供水管网总供水量需求和每一井泵的额定流量，初步选择满足水源井供水管网总供水量需求的井泵组合（初始井泵组合），然后基于水源井供水管网模型，对每一井泵组合执行多次水力计算操作，得到初始井泵组合中每一井泵的目标出水量，其中，对于变频井泵，通过变频控制，得到最优调速比，将变频井泵的目标出水量控制在高效点附近，实现单台变频井泵的工作寻优；再根据水源井供水管网总供水量需求和每一井泵的目标出水量，重新选择满足水源井供水管网总供水量需求的井泵组合（推荐井泵组合）；最后计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的井泵组合作为最优井泵组合，控制最优井泵组合中的井泵工作、其它井泵不工作，进而实现整个地下水源地运行的整体寻优，提高地下水源地运行的智能化水平。
[0054] 其中，变频井泵的控制过程具体为：在每一次水力计算时，当井泵高效点扬程值 H0高于扬程需求值Hx时，表明井泵扬程有冗余，可以通过变频控制将井泵工作点调整至高效点附近，具体的，用扬程需求值Hx和高效点扬程值 H0的比值计算调速比，并用高效点流量值Q0结合水泵相似定律计算该井泵的修正出水量；否则（Hx≥H0），判定井泵扬程不足，不宜降频运行，按照工频运行条件计算该井泵的修正出水量；经多次水力计算操作后，最后一次水力计算操作得到的所有井泵的假定出水量与修正出水量的误差均在设定范围内，将此时得到的调速比作为目标调速比，用到变频井泵的实际控制中，能够保证变频井泵最大限度的运行在高效点附近，有利于提高变频井泵的运行效率、降低电耗。
附图说明
[0055] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0056] 图1为本发明地下水源地智能化运行方法流程图；
[0057] 图2为本发明中水源井供水管网模型示意图；
[0058] 图3为本发明中管段前端和后端的定义示意图；
[0059] 图4为本发明地下水源地智能化运行系统结构示意图。
具体实施方式
[0060] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都涉及本发明保护的范围。
[0061] 实施例一
[0062] 如图1所示，为本实施例地下水源地智能化运行方法流程图，包括：
[0063] K100：建立水源井供水管网模型，所述水源井供水管网模型包括管道和水源井，所述管道包括主管道和支管道，所述主管道和所述支管道的交点为主节点，每一水源井内均设置有井泵，所述井泵与所述支管道连接；任意两个相邻的节点之间的管道为一个管段，所述节点为主节点或井泵；所述井泵包括变频井泵和定频井泵；基于历史记录的大数据分析，建立每台井泵的流量‑扬程性能曲线方程、流量‑效率性能曲线方程；
[0064] 水源井供水管网一般为枝状，如图2所示，本实施例中包括主管道和支管道（支管道不再考虑分支），用二维数组分别表示各水源井及管段的参数（支管道再有分支则用三维数组表示）。首先将已定线的水源井供水管网确定主管道和支管道，然后将各水源井及各管段进行编号。编号顺序为逆水流方向向上，先编主管道上的节点（主节点），末端为0，第一个支管道的编号为1，第一个支管道与主管道的交点为1号主节点，第二个支管道的编号为2，第二个支管道与主管道的交点为2号主节点......；井泵和管段均用二维数组表示，例如第一个支管道上的第一个井泵（第一眼井）为（1,1），第二个井泵为（1,2）......；主节点0到主节点1之间的管段编号为（1，0），主节点1到井泵为（1,1）之间的管段编号为（1,1）......。
[0065] K200：获得水源井供水管网总供水量需求和水源井供水管网末端压力值。
[0066] 具体的，水源井供水管网总供水量需求和水源井供水管网末端压力值，根据实际供水需求设定，一般从外部调度系统获得。
[0067] K300：根据所述水源井供水管网总供水量需求，选择初始井泵组合，所述初始井泵组合中所有井泵的额定流量之和满足水源井供水管网总供水量需求；
[0068] 具体的，初始井泵组合中所有井泵的额定流量之和与水源井供水管网总供水量需求之间的误差在设定范围内。
[0069] K400：对任一初始井泵组合，执行至少一次水力计算操作，直至满足停止条件，得到所述任一初始井泵组合中每一定频井泵的目标出水量，以及每一变频井泵的目标调速比和目标出水量；
[0070] 任一次水力计算操作包括：
[0071] K410：根据每台井泵的假定出水量依次计算各管段的流量值；具体包括：
[0072] 获得每台井泵的运行状态和假定出水量；上述运行状态包括：开启状态和停止状态；
[0073] 对于任一管段，按照水流方向，将位于上述管段前方的、且处于开启状态的所有井泵的假定出水量相加得到该管段的流量值。在首次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为该井泵的额定流量，在其它次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为上一次水力计算操作中得到的该井泵的修正出水量；
[0074] 以图2所示水源井供水管网模型为例，从距离管网末端（主节点0）最远的井泵（3,3）开始计算（图2中的3#），管段（3，3）的流量Qg(3,3) = KT(3,3)×Qf(3,3)，其中KT(3,3)表明井泵（3,3）的开启状态或停止状态，当井泵（3,3）开启时，KT(3,3)=1；当井泵（3,3）关闭时，KT(3,3)=0；Qf(3,3)为井泵（3,3）的假定出水量。
[0075] 管段（3，2）的流量Qg(3,2)= Qg(3,3) + KT(3,2)×Qf(3,2)，其中KT(3,2)表明井泵（3,2）的开启状态或停止状态，当井泵（3,2）开启时，KT(3,2)=1；当井泵（3,2）关闭时，KT(3,2)=0；Qf(3,2)为井泵（3,2）的假定出水量。KT(x,y)的取值根据当前计算的井泵组合得到，对任一井泵，如果该井泵包含在当前计算的井泵组合中，则该井泵的KT(x,y)=1，否则该井泵的KT（x,y）=0，其中，x表示支管道的编号，y表示该支管道上的第y个井泵。
[0076] 管段（2，0）的流量Qg(2,0)= Qg(3,0)+ Qg(2,1)。
[0077] 以此类推，得到水源井供水管网末端的流量，即水源井供水管网总供水量需求Qg(1,0)= Qg(2,0)+ Qg(1,1)。
[0078] K420：根据各管段的流量值计算各管段的水头损失；具体包括：
[0079] 管段包括主管段和支管段，位于主管道上的管段为主管段，编号为（u，0），u表示主管道上的第u个主管段；位于支管道上的管段为支管段，编号为（u，v），u表示第u个支管道上的第v个井泵；u和v均为整数，v≠0；
[0080] 对任一编号为（u,v）的管段，
[0081] （1）
[0082] 其中，H（g u,v）为该管段的水头损失，r为该管段的粗糙系数，D为该管段的直径，Qg为该管段的流量值，Lg为该管段的长度。
[0083] K430：从水源井供水管网末端开始，按照逆水流的方向，根据各管段的水头损失，依次计算各节点压力值；上述水源井供水管网末端为：水流方向的末端；
[0084] 具体的，对任一管段，将其前端所连接节点的压力值与该管段的水头损失相加，得到其后端所连接节点的压力值；其中，从后端到前端的方向与水流方向一致；在首次节点压力值计算中，管段前端所连接节点的压力值为水源井供水管网末端的压力值。管段前端和后端的定义如图3所示，图中箭头方向为水流方向。
[0085] 仍以图2所示水源井供水管网模型为例，从水源井供水管网末端（主节点0）开始，主节点0的压力值为给定值Hk0，可以根据实际需要设定给定值Hk0，主节点1的压力值Hk1= Hk0 + Hg(1,0)。其中，Hg(1,0)根据公式（1）计算得到。
[0086] 主节点2的压力值Hk2= Hk1+ Hg(2,0)，Hg(2,0)根据公式（1）计算得到。
[0087] 井泵（2,1）的压力值Hk (2,1)= Hk2+ Hg(2,1)，其中，Hg(2,1)根据公式（1）计算得到。
[0088] 以此类推，得到每台井泵的压力值。
[0089] K440：对于变频井泵，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；对于定频井泵，根据各井泵的压力值，计算得到各定频井泵的修正出水量；
[0090] 具体的，对于变频井泵，
[0091] 根据该井泵的流量‑效率性能曲线方程，确定该井泵的高效点（Q0 ,H0 ,η0）；Q0 ,H0 ,η0分别为高效点流量值、高效点扬程值和高效点效率值；
[0092] 根据该井泵的压力值，计算该井泵的扬程需求值Hx；
[0093] 在Hx< H0时，表现为井泵扬程有冗余，应通过变频将井泵运行工况点调整至高效点附近，根据水泵相似定律
[0094]
[0095] 计算该井泵的调速比n
[0096]
[0097] 进而计算相应的井泵出水量
[0098]
[0099] 在Hx≥H0时，表现为井泵扬程不足，不具备条件进行变频（变频会进一步降低效率），应以工频运行。根据扬程需求值Hx确定该井泵的工作点，井泵在该工作点的修正出水量为：
[0100] （2）
[0101] 其中，Qf为井泵的修正出水量，n为井泵的调速比，Y、Hj、Ht、Hk、a、b、c均为该井泵的参数，Y表示单位降深，Hj表示静水位，Ht表示降深修正值，Hk表示压力值；a，b，c均为井泵的流量‑扬程性能曲线方程的系数。
[0102] 对于定频井泵，
[0103] （2）
[0104] 其中，Qf为井泵的修正出水量，Y、Hj、Ht、Hk、a、b、c均为该井泵的参数，Y表示单位降深，Hj表示静水位，Ht表示降深修正值，Hk表示压力值；a，b，c均为井泵的流量‑扬程性能曲线方程的系数。
[0105] 上述停止条件包括：上述假定出水量和上述修正出水量的差值在设定范围内；
[0106] 具体的，如果满足 ，则表明假定出水量符合需求，停止计算。
[0107] 最后一次水力计算操作中的任一井泵的调速比为该井泵的目标调速比；
[0108] 在首次水力计算操作中，任一井泵的额定流量作为假定出水量，并根据每台井泵的假定出水量依次计算各管段的流量值；根据各管段的流量值计算各管段的水头损失；从水源井供水管网末端开始，按照逆水流的方向，将各管段的水头损失依次相加，得到各节点的压力值；根据各节点的压力值，计算各井泵的修正出水量。如果假定出水量与修正出水量的差值超出设定范围，则表明假定出水量不符合设计需求，将修正出水量作为下一次的假定出水量，重新执行一次水力计算操作；如此反复，直到假定出水量与修正出水量的差值在设定范围内，表明假定出水量符合设计精度需求，将假定出水量作为目标出水量，将此时得到的调速比作为目标调速比。
[0109] K500：选择满足预设条件的井泵组合作为推荐井泵组合；计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的推荐井泵组合作为最优井泵组合；所述预设条件至少包括：所述推荐井泵组合的流量满足所述水源井供水管网总供水量需求；任一所述推荐井泵组合的流量等于该井泵组合中所有井泵的目标出水量之和；
[0110] 具体的，推荐井泵组合的流量与水源井供水管网总供水量需求之间的误差在设定范围内。本实施例在推荐井泵组合的流量满足水源井供水管网总供水量需求的前提下，比选确定经济性更好（单位耗电量最小）的最优井泵组合，有利于降低地下水源地供水的功耗，实现地下水源地供水系统的整体寻优。
[0111] K600：控制所述最优井泵组合中的井泵工作、控制所述最优井泵组合之外的其它井泵停止工作，且控制每一台变频井泵工作在最优工作点，所述最优工作点由所述目标调速比确定。
[0112] 本发明通过建立水源井供水管网模型，首先根据水源井供水管网总供水量需求和每一井泵的额定流量，初步选择满足水源井供水管网总供水量需求的井泵组合（初始井泵组合），然后基于水源井供水管网模型，对每一井泵组合执行多次水力计算操作，得到初始井泵组合中每一井泵的目标出水量，其中，对于变频井泵，通过变频控制，得到最优调速比，将变频井泵的目标出水量控制在高效点附近，实现单台变频井泵的工作寻优；再根据水源井供水管网总供水量需求和每一井泵的目标出水量，重新选择满足水源井供水管网总供水量需求的井泵组合（推荐井泵组合）；最后计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的井泵组合作为最优井泵组合，控制最优井泵组合中的井泵工作、其它井泵不工作，进而实现整个地下水源地运行的整体寻优。
[0113] 其中，变频井泵的控制过程具体为：在每一次水力计算时，当井泵高效点扬程值 H0高于扬程需求值Hx时，表明井泵扬程有冗余，可以通过变频控制将井泵工作点调整至高效点附近，具体的，用扬程需求值Hx和高效点扬程值 H0的比值计算调速比，并用高效点流量值Q0结合水泵相似定律计算该井泵的修正出水量；否则（Hx≥H0），判定井泵扬程不足，不宜降频运行，按照工频运行条件计算该井泵的修正出水量；经多次水力计算操作后，最后一次水力计算操作得到的所有井泵的假定出水量与修正出水量的误差均在设定范围内，将此时得到的调速比作为目标调速比，用到变频井泵的实际控制中，能够保证变频井泵最大限度的运行在高效点附近，有利于提高变频井泵的运行效率、降低电耗。
[0114] 同时，通过水源井供水管网的运行模拟与实际运行状态对比，可及时发现管网漏水、设备低效运行等情况，解决了现有技术中地下水源地运行缺乏大数据分析的问题，可实现地下水源地系统运行从自动化、信息化跨越到智能化，通过系统的智能化寻优，实现地下水源地经济运行和安全运行。
[0115] 进一步，最后一次水力计算操作中的任一井泵的压力值为该井泵的目标压力值，所述计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，具体包括：
[0116] 根据任一井泵的目标出水量和目标压力值，计算该井泵的单位耗电量；对任一推荐井泵组合，将该推荐井泵组合中的多个井泵的单位耗电量相加，得到该推荐井泵组合的单位耗电量；
[0117] 其中，计算该井泵的单位耗电量，具体包括：
[0118] 1、根据该井泵的目标出水量计算井泵动水位
[0119] 最后一次水力计算操作中的任一井泵的修正出水量为该井泵的目标出水量，最后一次水力计算操作中的任一井泵的压力值为该井泵的目标压力值。
[0120] 任一井泵的目标出水量即为该井泵的井泵流量值，井泵动水位与流量的关系大致符合直线式（线性关系），精确计算可采用对数式或指数式，经对已运行水源井的数据进行分析，按照直线式在常用流量段符合很好，只是在不常用的低流量端略有误差，为此本实施例采用直线式，增加一个较小的调整值Ht，关系式如下：
[0121] （3）
[0122] 其中，Hd为井泵动水位，Hj为井泵静水位，Hd‑ Hj为井泵水位降深；各水源井的动水位可实时监测，并在水源井停止运行一段时间里得到水源井的静水位，水源井的静水位在一段时间内保持不变，可认为是一个常量；Qf井泵流量值；公式（3）可以根据井泵的历史运行数据拟合得到，Ht和Y均为系数。井泵的历史运行数据包括多条记录，每一条记录均包括一一对应的流量、动水位、扬程和效率。
[0123] 2、根据该井泵的井泵动水位和目标压力值计算井泵扬程需求值Hx
[0124] 井泵动水位Hd和井泵扬程需求值Hx之间存在如下关系：
[0125] （4）
[0126] Hk为井泵的目标压力值（井口压力值）。
[0127] 3、根据井泵扬程需求值Hx和井泵的目标出水量Qf，计算井泵单位耗电量：
[0128] （5）
[0129]
[0130] 其中，ηf为井泵效率，ρ为水的比重，ρ=1000kg/m3；g为重力加速度，g=9.8 N / kg； 3
Pf为井泵功率，单位为KW，Qf为井泵流量值，单位为m/s，Wf为井泵单位耗电量。
[0131] 公式（5）为井泵的工频流量‑效率性能曲线方程，通过最小二乘法对井泵历史运行数据进行拟合得到，d、e、f均为曲线的系数。
[0132] 需要说明的是，按照水泵相似定律，在不同频率下，水泵高效点的效率应相同，但受到电机和变频器效率的影响，在频率降低时高效点效率略有降低，本实施例在流量‑效率性能曲线方程加入修正因子，其中α为介于0.1‑0.2之间的系数。
[0133] 下面介绍公式（2）的推导过程：
[0134] 1、井泵的流量‑扬程性能曲线方程
[0135] 井泵的流量‑扬程性能曲线方程采用厂家提供的样本曲线，如下：
[0136] （6）
[0137] 其中，Hp为井泵扬程，Qf为井泵的出水量，即为井泵流量值，a,b,c均为样本曲线的系数。2、井泵的动水位‑流量曲线
[0138] 井泵动水位与流量的关系大致符合直线式（线性关系），精确计算可采用对数式或指数式，经对已运行水源井的数据进行分析，按照直线式在常用流量段符合很好，只是在不常用的低流量端略有误差，为此采用直线式，增加一个较小的调整值Ht，关系式如下：
[0139] （3）
[0140] 其中，Hd为井泵动水位，Hj为井泵静水位，Hd‑ Hj为井泵水位降深；各水源井的动水位可实时监测，并在水源井停止运行一段时间里得到水源井的静水位；Qf为井泵流量值；公式（4）可以根据井泵的历史运行数据拟合得到，Ht和Y均为系数。
[0141] 3、根据井泵动水位Hd计算井泵扬程需求值Hx：
[0142] （4）
[0143] 其中，Hk为井泵的压力值，即为井口压力值。
[0144] 根据井泵扬程需求值Hx确定井泵工作点，即令Hp=Hx，综合上式（6）、（3）、（4）得到井泵流量值Qf和（井口）压力值Hk之间的关系式：
[0145] （2）
[0146] 进一步，上述预设条件还包括：
[0147] 将额定流量之和满足上述水源井供水管网总供水量需求的所有井泵组合按照流量从小到大排序，选择位于前X位的井泵组合，作为推荐井泵组合；上述满足具体为：井泵组合的额定流量之和与水源井供水管网总供水量需求的误差小于设定值。
[0148] 本实施例中，在所有额定流量之和满足调度需求（水源井供水管网总供水量需求）的井泵组合中，出水量和电耗还是有所差别的，额定流量之和越接近水源井供水管网总供水量需求的井泵组合，经济性越好，因此在满足水源井供水管网总供水量需求的前提下，选择其中经济性更好的调度方案，利于系统的节能降耗。本实施例中，X=5。
[0149] 进一步，上述预设条件还包括：上述推荐井泵组合中每台井泵的目标压力值小于设定值。
[0150] 本实施例智能化运行方法不仅能舍弃一些不经济的调度方案，而且对于一些可能造成管网系统超压的运行方案予以制止，以保障系统的安全运行。
[0151] 实施例二
[0152] 如图4所示，为本实施例地下水源地智能化运行系统的结构示意图，包括：
[0153] 第一处理单元，用于建立水源井供水管网模型，所述水源井供水管网模型包括管道和水源井，所述管道包括主管道和支管道，所述主管道和所述支管道的交点为主节点，每一水源井内均设置有井泵，所述井泵与所述支管道连接；任意两个相邻的节点之间的管道为一个管段，所述节点为主节点或井泵；所述井泵包括变频井泵和定频井泵；基于历史记录的大数据分析，建立每台井泵的流量‑扬程性能曲线方程、流量‑效率性能曲线方程；
[0154] 第一获得单元，用于获得水源井供水管网总供水量需求和水源井供水管网末端压力值；
[0155] 第二处理单元，用于根据所述水源井供水管网总供水量需求，选择初始井泵组合，所述初始井泵组合中所有井泵的额定流量之和满足水源井供水管网总供水量需求；
[0156] 第一执行单元，用于对任一初始井泵组合，执行至少一次水力计算操作，直至满足停止条件，得到所述任一初始井泵组合中每一定频井泵的目标出水量，以及每一变频井泵的目标调速比和目标出水量；
[0157] 第三处理单元，用于选择满足预设条件的井泵组合作为推荐井泵组合；计算每一推荐井泵组合的单位耗电量，选择单位耗电量最小的推荐井泵组合作为最优井泵组合；所述预设条件至少包括：所述推荐井泵组合的流量满足所述水源井供水管网总供水量需求；任一所述推荐井泵组合的流量等于该井泵组合中所有井泵的目标出水量之和；
[0158] 第一控制单元，用于控制所述最优井泵组合中的井泵工作、控制所述最优井泵组合之外的其它井泵停止工作，且控制每一台变频井泵工作在最优工作点，所述最优工作点由所述目标调速比确定；
[0159] 任一次水力计算操作包括：
[0160] 根据每台井泵的假定出水量依次计算各管段的流量值；
[0161] 根据各管段的流量值计算各管段的水头损失；
[0162] 从水源井供水管网末端开始，按照逆水流的方向，根据各管段的水头损失，依次计算各节点压力值；所述水源井供水管网末端为：水流方向的末端；
[0163] 对于变频井泵，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；对于定频井泵，根据各井泵的压力值，计算得到各定频井泵的修正出水量；
[0164] 在首次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为该井泵的额定流量，在其它次水力计算操作中，任一井泵的假定出水量为前一次的修正出水量；
[0165] 所述停止条件包括：所有井泵的所述假定出水量和所述修正出水量的差值在设定范围内；
[0166] 最后一次水力计算操作中的任一井泵的调速比为该井泵的目标调速比；
[0167] 其中，在任一井泵为变频井泵时，根据各井泵的压力值，优化各变频井泵的调速比，根据调速比计算得到各变频井泵的修正出水量；具体包括：
[0168] 根据该井泵的流量‑效率性能曲线方程，确定该井泵的高效点（Q0 ,H0 ,η0）；Q0 ,H0 ,η0分别为高效点流量值、高效点扬程值和高效点效率值；
[0169] 根据该井泵的压力值，计算该井泵的扬程需求值Hx；
[0170] 在Hx< H0时，根据水泵相似定律，用高效点的流量值计算该井泵的修正出水量：
[0171]
[0172] 在Hx≥H0时，根据扬程需求值Hx确定该井泵的工作点，井泵在该工作点的修正出水量为：
[0173]
[0174] 其中，Qf为井泵的修正出水量，n为井泵的调速比，Y、Hj、Ht、Hk、a、b、c均为该井泵的参数，Y表示单位降深，Hj表示静水位，Ht表示降深修正值，Hk表示压力值；a，b，c均为井泵的工频流量‑扬程性能曲线方程的系数。
[0175] 进一步，还包括：
[0176] 第二获得单元，用于获得每台井泵的运行状态和假定出水量；上述运行状态包括：开启状态和停止状态；
[0177] 第二计算单元，用于对任一管段，按照水流方向，将位于上述管段前方的、且处于开启状态的所有井泵的假定出水量相加得到该管段的流量值。
[0178] 本实例系统的开发基于现场自控系统，自控系统的数据本地存储，实时数据由边缘计算网关进行统一清洗并上传到云平台；系统的开发采用SaaS版本，云端部署，为现场的自控系统提供智能化的运行安全监测和优化调度方案。
[0179] 实施例三
[0180] 本实施例还提出了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述的地下水源地智能化运行方法的步骤。
[0181] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
