Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Wasserversorgungsnetzes
Bei einem Wasserversorgungsnetzes (1), das Knotenkomponenten (2; 4, 5, 6, 7) und Kantenkomponenten (3; 8, 9, 10, 11) umfasst, wobei an den Knotenpunkten Wasser eingespeist, entnommen oder gespeichert wird und über die Kantenkomponenten das Wasser zwischen den Knotenkomponenten transportiert wird, werden bezüglich ihres Durchflussverhaltens für das Wasser steuerbare Kantenkomponenten (9, 10, 11) nach Maßgabe eines Steuerplans (15) gesteuert.Der Steuerplan wird auf Basis von Randbedingungen bestimmt und anhand einer Zielfunktion optimiert, in der für jede steuerbare Kantenkomponente die Anzahl ihrer Ansteuerungen mit einem Kostensatz für einen Energieverbrauch und/oder Verschleiß der jeweiligen Kantenkomponente multipliziert und anschließend die Summe über alle steuerbaren Kantenkomponenten gebildet wird.Erfindungsgemäß wird für jeden der Wasser speichernden Knotenpunkte (7) jeweils ein einen Mindestfüllstand (hmin) überschreitender Sicherheitsfüllstand (hsec) festgelegt und die Zielfunktion für jeden Wasser speichernden Knotenpunkt (7) um jeweils einen weiteren Summanden in Form eines von dem Füllstand abhängigen weiteren Kostensatzes ergänzt, der bei einem dem Sicherheitsfüllstand (hsec) entsprechenden Füllstand minimal und bei einem dem Mindestfüllstand (hmin) entsprechenden Füllstand maximal ist.
In a water supply network (1) which comprises node components (2; 4, 5, 6, 7) and edge components (3; 8, 9, 10, 11), with water being fed to, removed from or stored at the node points and the water being transported between the node components via the edge components, edge components (9, 10, 11) that are controllable in respect of the flow behaviour of the water are controlled on the basis of a control plan (15). The control plan is determined on the basis of boundary conditions and is optimised on the basis of a target function, in which the number of actuations for each controllable edge component is multiplied by a cost rate for an energy consumption and/or state of wear of the edge component, and then the sum across all controllable edge components is formed. According to the invention, a safety fill level (hsec) exceeding a minimum fill level (hmin) is defined for each of the water-storing node points (7), and the target function for each water-storing node point (7) is supplemented by a further summand in the form of a further cost rate dependent on the fill level, which cost rate is minimal at a fill level corresponding to the safety fill level (hsec) and is maximal at a fill level corresponding to the minimum fill level (hmin).
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Wasserversorgungsnetzes
Bei einem Wasserversorgungsnetzes (1), das Knotenkomponenten (2; 4, 5, 6, 7) und Kantenkomponenten (3; 8, 9, 10, 11) umfasst, wobei an den Knotenpunkten Wasser eingespeist, entnommen oder gespeichert wird und über die Kantenkomponenten das Wasser zwischen den Knotenkomponenten transportiert wird, werden bezüglich ihres Durchflussverhaltens für das Wasser steuerbare Kantenkomponenten (9, 10, 11) nach Maßgabe eines Steuerplans (15) gesteuert.Der Steuerplan wird auf Basis von Randbedingungen bestimmt und anhand einer Zielfunktion optimiert, in der für jede steuerbare Kantenkomponente die Anzahl ihrer Ansteuerungen mit einem Kostensatz für einen Energieverbrauch und/oder Verschleiß der jeweiligen Kantenkomponente multipliziert und anschließend die Summe über alle steuerbaren Kantenkomponenten gebildet wird.Erfindungsgemäß wird für jeden der Wasser speichernden Knotenpunkte (7) jeweils ein einen Mindestfüllstand (hmin) überschreitender Sicherheitsfüllstand (hsec) festgelegt und die Zielfunktion für jeden Wasser speichernden Knotenpunkt (7) um jeweils einen weiteren Summanden in Form eines von dem Füllstand abhängigen weiteren Kostensatzes ergänzt, der bei einem dem Sicherheitsfüllstand (hsec) entsprechenden Füllstand minimal und bei einem dem Mindestfüllstand (hmin) entsprechenden Füllstand maximal ist.
In a water supply network (1) which comprises node components (2; 4, 5, 6, 7) and edge components (3; 8, 9, 10, 11), with water being fed to, removed from or stored at the node points and the water being transported between the node components via the edge components, edge components (9, 10, 11) that are controllable in respect of the flow behaviour of the water are controlled on the basis of a control plan (15). The control plan is determined on the basis of boundary conditions and is optimised on the basis of a target function, in which the number of actuations for each controllable edge component is multiplied by a cost rate for an energy consumption and/or state of wear of the edge component, and then the sum across all controllable edge components is formed. According to the invention, a safety fill level (hsec) exceeding a minimum fill level (hmin) is defined for each of the water-storing node points (7), and the target function for each water-storing node point (7) is supplemented by a further summand in the form of a further cost rate dependent on the fill level, which cost rate is minimal at a fill level corresponding to the safety fill level (hsec) and is maximal at a fill level corresponding to the minimum fill level (hmin).
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Wasserversorgungsnetzes
FINK RAFAEL (Autor:in) / HANSS HOLGER (Autor:in) / HELD HARALD (Autor:in) / LADE MARKUS (Autor:in) / SOHR ANNELIE (Autor:in)
01.10.2020
Patent
Elektronische Ressource
Deutsch
IPC:
E03B
Anlagen oder Verfahren zum Gewinnen, Sammeln oder Verteilen von Wasser
,
INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
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