有压输水：水力仿真、安全防控与智慧运行
关键技术：
水柱分离极端工况精准仿真
1D-3D耦合精准仿真模型
管道故障诊断与定位技术
Hydra-AI 水力智能仿真分析平台
系统介绍
软件聚焦于输水管网水量调配与水力安全需求，针对各类输水系统水力智能仿真分析与安全校核提供服务，并基于前沿科研成果不断迭代升级。
√ 基于水量平衡机理模型和瞬变流理论，对输水管道系统组态化建模和参数管理；
√ 可执行稳态流量和压力平衡、各类水力过渡过程及复杂流态水力瞬变的高效计算分析；
√ 实现管线稳态水量分配和压力校核、瞬态水力安全校核、水锤防护措施布置优化的智能分析。
系统功能
模型构建：基于输水系统管线布置图及水力稳态/瞬态计算工况表进行计算模型的构建、水力计算参数的设置。
水力稳态/瞬态计算：系统提供各类水力过渡过程及复杂流态水力瞬变的高效计算分析。
单/批工况处理：软件支持两种计算模式：单工况和批工况计算。单工况计算是针对重点关注工况进行的单次仿真分析，批工况处理是针对工况表进行的批量仿真分析。
仿真结果后处理：结果以关键参数、图、表等形式展示，并提供编辑、导出等功能。用户可在计算结果图像查看界面自定义输出图的外观，包含坐标轴、图表外观、曲线、标题、图例、动画六部分。
模型构建-抽蓄电站输水系统
批工况参数设置
后处理展示-核电冷源系统
单工况参数设置
一键生成报告：系统内置报告模板。用户根据需求选择报告内容，主要导出为文档格式。
设曲线库备：内置阀门、水泵、水轮机、水泵水轮机的设备曲线库，用于存储和管理设备特性曲线的一种资源库。
元件二维码系统：针对水力边界元件（包含管道）进行知识库系统构建，包括边界元件基本介绍、水力计算参数、参考算例等。
一键生成报告界面
设备曲线库
元件二维码系统
一键生成报告模板
Hydra-AI 水力智能仿真分析平台的工程应用
软件案例-抽蓄算例
工况S1：1# 机，甩300MW，无MGV
实测工况的基本情况及主要参数为：1#机组单机运行，甩300MW负荷（跳机）；上库水位889.1m，下库水位336.9m；机组导叶接力器：初始行程 S0=685.3mm，拐点行程 Sm=378mm。
某抽水蓄能电站建模示意图
Hydra-Burst&Leak 爆管&泄漏诊断平台
从管道故障机理出发，对有压输水工程管道工艺系统建模和传感器阵列划分，基于管道瞬变流、声波理论、信号处理技术、优化算法和机器学习等先进技术，结合高频感知数据（压力、噪声等），进行开边界系统流场重构，建立管道故障在线监测、快速报警与精准定位平台。
适用对象（有压输水工程）：
长距离输调水工程
市政管网供水工程
城乡一体化供水工程
工业供水工程
水电站、抽蓄、泵站工程
核电、火电冷源工程
等
基于水力瞬变机理模型和高频压力感知的爆管诊断解决方案
技术亮点与特色
BIM+GIS数字化场景
基于工程工艺系统及空间信息，以BIM+GIS为承载体，建立数字化场景支撑平台。
高精度数据清洗和滤波技术
数据清洗包括数据修复、缺失值处理；通过小波变换、傅里叶变换进行数据滤波。
压力波动阈值检测技术
自适应选取压力波动阈值，快速定位至压力异常区域，聚焦监测范围。
数据提取和流场重构技术
对异常波动数据进行提取分析，利用水力稳态+瞬态机理模型和传感器实测数据，实现阵列内部的流场重构。
匹配度量化技术
应用动态时间规整距离算法，量化重构数据与实测数据的匹配度，找出异常压力的源头阵列。
压力溯源技术
针对异常压力源头阵列，基于爆管数值模型，使用负压波法和逆瞬态法，对爆管位置进行精确定位。
无需系统细节信息，算法鲁棒性高
算法建模仅需了解管线长度、管径等,无需管线高程变化、性态参数等细节信息；仅需压力数据，且对数据测量误差鲁棒性高。
功能亮点与特色
管道压力实时监测和展示
内置高精度数据清洗和滤波算法引擎，基于不同关键位置的多个高频压力传感器，实时监测和展示压力瞬变信号。
爆管风险评估
基于设定的压力阈值参数、历时数据和流场重构技术，统计系统各区域异常压力瞬变事件发生次数及持续时间，利用算法进行有效性评估，并在软件平台界面中展示并标记有爆管风险的区域。
爆管诊断与定位
通过流场重构和特征匹配技术快速实现爆管的精准诊断，通过压力溯源技术实现爆管的精准定位。
异常压力瞬变源分析
通过压力溯源技术，寻找非爆管引起的异常瞬变源，以GIS地图快速展示并标记，并分析产生的原因。
基于声波联合技术的有压输水管线渗漏检测解决方案
功能技术亮点与特色
利用背景压力波，诊断和定位大渗漏
基于白天监测的压力数据，利用压力波-渗漏耦合机理模型和泄漏检测方法，实现渗漏的诊断和定位。
基于渗漏产生噪声，诊断和定位小渗漏
针对可产生明显噪声的较小渗漏，对采集声波信号进行互相关分析和时频谱分析，进行渗漏诊断。
声波互相关分析，实现波速精准率定
声波互相关技术实现实际管道波速的精确率定，助力渗漏的精准定位。
背景压力波+渗漏噪声的联合泄漏检测技术
基于渗漏本身产生的噪声和基于背景压力波的渗漏定位方法分别可检测到不同尺寸的渗漏。基于此，将两种方法联合，获取“白+夜”数据进行渗漏检测，大大提高了渗漏检测的范围和有效性。
渗漏导致的互相关分析时间差
与主动方法波速率定结果误差小于1%
Hydra-Burst&Leak 爆管&泄漏诊断平台的工程应用
Hydra-Online水力安全智能在线监测与调控平台的工程应用
某工业供水系统爆管渗漏监测
工程布置概况
日供水能力
50万吨
沿线包含用户
16个
输水干线总长
75.8km
加压泵站
2座
爆管功能需求指标
爆管功能需求指标：爆管报警时间在爆管发生后0.5h以内；报警准确度不低于90%；爆管定位精度优于±100m（此指标对感知设备精度、布置有要求，需结合现场实际情况研究给定）；爆管分析全过程展示。
泄漏功能需求指标
定位精度优于±25m（此指标对感知设备精度、布置有要求，需结合现场实际情况研究给定）；泄漏分析全过程展示。
基于水力瞬变机理模型和高频压力感知的爆管诊断解决方案
基于声波联合技术的有压输水管线渗漏检测解决方案
基于水力瞬变机理模型和高频压力感知的爆管监测技术优点
高频压力数据
读取
高频压力数据
读取
数据前读取
数据前读取
异常检测
异常检测
流场重构
流场重构
特征匹配
特征匹配
爆管定位
阵列划分
阵列划分
数据滤波
判断阈值
判断阈值
匹配阈值
匹配阈值
爆管事件
爆管事件
分级定位
传感器布置要求（原则）
传感器布置要求（原则）
功能技术特色：
依据不同传感器型号，基于压力波衰减机制，合理布置传感器间距
基于现场安装条件，分岔节点优先布置
爆管报警准确度、定位精度要求
依据不同传感器型号，基于压力波衰减机制，合理布置传感器间距
基于现场安装条件，分岔节点优先布置
泄露报警准确度、定位精度要求
基于泄漏产生噪声，诊断和定位小泄漏
针对可产生明显噪声的较小泄漏，利用夜间监测的声音数据和数据处理方法，对采集声波信号进行互相关分析和时频谱分析，进行泄漏诊断定位。
声波互相关分析，实现波速精准率定
声波互相关技术可实现实际管道波速的精确率定，助力泄漏的精准定位。
可灵活调整算法关键阈值，提高或降低爆管监测、定位敏感度。
建模仅需了解管线长度、管径等，无需管线高程变化、性态参数等细节信息。算法仅需压力数据，且对数据测量误差鲁棒性高。
算法针对压力波动进行特征匹配，快速精准识别是否为爆管事件
分级定位。算法会先进行初步定位，划定一个大致的范围，在此基础上，再针对性地进行精确定位。解决方案精准性、效率高。
Hydra-Online水力安全智能在线监测与调控平台
针对输水系统水力安全，充分利用互联网、物联网、云计算和大数据分析及人工智能等新一代信息技术，采用松耦合、服务化架构模式，在实现全面智能感知的基础上，构建符合工程特色的水力安全智能在线监测与调控分析决策系统，包含智慧业务应用、基础平台和信息相关基础设施，实现涉及水力安全业务感知、运维、调度及决策支持的一体化全程智能管控。
技术亮点与特色
BIM+GIS数字化场景
基于工程工艺系统及空间信息，以BIM+GIS为载体，建立维数字化场景支撑平台，实现沉浸式业务管理。
设备-管线-构筑物静动态性能实时监测分析
实时反演分析管道、水泵、阀门等的静动态特性参数。
水锤压力阈值判断与溯源
实时监测系统水锤压力并对异常压力进行报警与溯源分析，判断是否为泵阀动作或其它原因产生的异常水锤压力。
阀门运行状态监测
基于传感器数据实时分析，监测各类阀门运行状态。
局部监测和流场重构
通过信息基础设施建设（包含水力监测感知、通信网络、自动化控制和基础环境等），结合流场重构技术，实现基于有限水力监测信息和机理模型的系统水力状态全面感知，为构建智慧化业务应用提供核心支撑。
管网风险预警评估
基于水动力学模型和输水管网日常运行数据，计算分析管网潜在水力安全风险并进行预警评估。
辅助决策和闭环控制双模式
针对系统优化调控，基于监测感知数据，经孪生平台和智慧应用模块分析得到泵阀最优调控方式后，支持两种操控模式：(1)作为方案供操作人员参考，操作人员在控制系统自主下发指令；(2)联动控制系统直接下发，专家辅助决策，实现系统闭环控制。
全时空水量智能优化调度
基于粒子群、神经网络算法，针对不同调度方案进行优化计算，保障工况切换过程中的精确性与安全稳定性。
泵组优化节能运行调控技术
高效解决输水系统水力安全智能在线监测与调控难题
某梯级泵系统长距离调水工程
智慧调度：安全、精准、经济
通过实时“水力安全锁”校核的方案
方可执行，保证供水调度安全性。
实现不修正预测误差1%以内;
实现泵群联动下的系统最优运行
选择调水方式
调水系统关停
设置调水方案名称
执行调度方案
设置出水口目标供
水流量
比较当前方案与目标
方案的测压管水
头曲线
生成调度方案
查看方案详情信息
1. 水泵-阀门-管线性能实时监测评估：
3. 调度目标精准优化控制：
6. 设备运维智能化辅助：
4. 设备运行能效优化提升：
5. 水力安全防控智能保障：
7. 系统数据高效精细化管理：
2. 时序控制参数智能预测：
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