具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

以下示例性地说明本发明提供的一种市政供水管网的负载均衡方法。

如图1所示为一种市政供水管网的负载均衡方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种市政供水管网的负载均衡方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，获取市政供水管网的规划图，将规划图划分为多个子网；

步骤2，检测每个子网的实时流量，输出供水不足的区域集合；

步骤3，根据供水不足的区域集合，决定需要采取的措施；

步骤4，控制需要采取的措施控制阀门和供水端。

进一步地，步骤1中，获取市政供水管网的规划图，将规划图划分为多个子网的子步骤为：

获得市政供水管网的规划图，所述规划图包含至少一个供水端和一个用水端，规划图里的供水端标记为供水端集合S＝{S1，S2，S3，……，Se}，e为供水端的数量；所述供水端集合中的子元素Sx包括选定的第x个供水端下的所有用水端，所述用水端构成一个集合Dx＝{Dx₁，Dx₂，Dx₃，……，Dx_n}，n为选定的供水端下的用水端数量，对于每个供水端不同；

初始状态下，每个用水端的用水由一个供水端供应，由用水端到经过最短距离的供水端供应，每个供水端下的所有用水端与另一个供水端下的所有用水端不相通，一个供水端和其所连接的用水端组成子网；

规划图里还包括一个或多个可以控制开合的阀门，所述阀门连通2个管段，所述管段属于2个不同供水端组成的子网，2个不同的子网可以有多于一个阀门连通。

进一步地，步骤2中，检测每个子网的实时流量，输出供水不足的区域集合的子步骤为：

步骤2.1，在供水管网中的供水端和用水端设置压力传感器和流量传感器；

步骤2.2，以间隔T0检测每个子网下所有用水端的压力，供水端的压力SPx；

步骤2.3，计算每个用水端与所属供水端的压力差，获得用水端与所属供水端的压力差高于第一阈值的用水端集合PLN，集合PLN＝{PLNi}，PLNi表示第i个用水端与所属供水端的压力差；

在一个实施例里，第一阈值为0.3MPa；

步骤2.4，如果PLN集合中用水端的数量大于3，对PLN集合中的用水端按照用水端的压力进行降序排序，集合PLN中每3个用水端的点组成一个供水不足验证区域，所有供水不足验证区域为供水不足验证区域集合APLN；

步骤2.5，依次验证步骤2.4中供水不足验证区域集合APLN的供水不足验证区域，如果选定的供水不足验证区域里用水端的数量不为0，获得所述供水不足验证区域里的用水端集合AD；

步骤2.6，计算集合AD中的每个用水端预估压力EPi：

EPi＝PSi-(Hi-hi)×(ρg)，

式中，EPi为用水端预估压力，PSi为第i个用水端所属供水端的压力，Hi为第i个用水端所属供水端与第i个用水端的水头差，ρ为水的密度，g为重力加速度，hi为水平落差，指选定用水端所属供水端与选定用水端的高度差值；

优选地，ρ为1g/cm³，g为9.8；

步骤2.7，计算所述供水不足验证区域里用水端的预估压力EPi与用水端实际压力DPi的趋势，记为区域压力度ΔP：

ΔP＝∑(abs(DPi-EPi))/sizeof(AD),

式中ΔP为所述供水不足验证区域的区域压力度ΔP，DPi为第i个用水端的实际压力，EPi第i个用水端的预估压力，abs()为求括弧里元素的绝对值，sizeof()为获得括弧里元素的大小，sizeof(AD)为获得集合AD里元素的数量；

步骤2.8，根据区域压力度ΔP判断当前供水不足验证区域是否为供水不足区域；

步骤2.9，重复步骤2.4到步骤2.8直到供水不足验证区域集合APLN里的供水不足验证区域验证完毕；

步骤2.10，把所有供水不足区域放入供水不足区域集合WSP。

进一步地，步骤3中，根据供水不足的区域集合，决定需要采取的措施的子步骤为：

步骤3.1，依次遍历供水不足区域集合WSP，如果当前供水不足区域没有与其他任意供水不足区域有重叠，则判断当前供水不足区域是否满足供水边际条件，如果有重叠则跳转步骤3.2；

供水不足区域有重叠的意义为：供水不足区域中是否存在距离小于距离阈值的用水端，如存在则标记供水不足区域有重叠；否则为不重叠；距离阈值设置为[50,300]米；

或者，将供水不足区域设置为每个用水端覆盖范围为以用水端为圆心半径为[50,300]米的用水区域，所有用水区域构成供水不足区域；

所述供水边际条件为

Min(ΔPS)+σ＜ΔP≤Avg(ΔPS)+σ或者ΔP≤Avg(ΔPS)-σ；

式中，Min(ΔPS)为供水不足区域集合里所有供水不足区域的区域压力度ΔP的最小值，σ为供水不足区域集合里所有供水不足区域的区域压力度ΔP的方差，Avg(ΔPS)为供水不足区域集合里所有供水不足区域的区域压力度ΔP的平均值；

如果当前供水不足区域符合上述供水边际条件，则把规划图里距离当前供水不足区域最近的阀门设置为需要打开的阀门；

如果当前供水不足区域不符合上述供水边际条件，则把当前供水不足区域里的用水端所属的供水端设置为需要加大压力；

步骤3.2，获得重叠区域占所在的2个供水不足区域的比例，如果重叠区域占其中一个供水不足区域大于等于50％，或者一个供水不足区域里，与其他供水不足区域重合的总面积大于此供水不足区域的面积的60％，则把规划图里距离当前供水不足区域最近的阀门设置为需要打开的阀门，同时把当前供水不足区域里的用水端所属的供水端设置为需要加大压力。

进一步地，步骤2.8，根据区域压力度ΔP判断当前供水不足验证区域是否为供水不足区域的子步骤为：

步骤2.8.1，获取当前区域压力度ΔP所属供水不足验证区域在当前时刻的预估需求，如果当前时刻用水需求处于高峰期，所述高峰期指单位时间用水量大于平均值的周期，则如果ΔP小于设定的阈值，则判断当前供水不足验证区域不为供水不足区域，否则当前供水不足验证区域为供水不足区域。

在一个优选的实施例里，所述阈值为0.1MPa。

进一步地，步骤4中，控制需要采取的措施控制阀门和供水端的子步骤为：

调节需要打开的阀门和加大压力的供水端，以间隔T1检测供水不足的用水端，直到用水端与所属供水端的压力差回落到第一阈值内。

如图2所示是本发明一个实施例的一种市政供水管网的负载均衡系统结构示意框图。

一种市政供水管网的负载均衡系统，所述系统包括：

压力传感器网络：用于获取供水端和用水端的水压，由多个布置在供水端和用水端的压力传感器组成，压力传感器网络还包括数据传输模块；

供水控制模块：用于控制供水端的供水压力；

阀门控制网络：由一个或多个可控阀门以及控制可控阀门的动作原件组成，用于控制可控阀门的开启与关闭；

数据处理模块：用于对来自压力传感器网络的数据进行处理，输出控制指令到阀门控制网络和供水控制模块。

所述基于一种市政供水管网的负载均衡系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种市政供水管网的负载均衡系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种市政供水管网的负载均衡系统的示例，并不构成对一种市政供水管网的负载均衡系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种市政供水管网的负载均衡系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种市政供水管网的负载均衡系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种市政供水管网的负载均衡系统可运行系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种市政供水管网的负载均衡系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。