市政管網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備  面向給排水科學(xué)與工程、市政工程、城市水務(wù)、環(huán)境工程、實(shí)際供水管網(wǎng)工程的相關(guān)專業(yè)。課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行等知識技術(shù)要點(diǎn)，綜合運(yùn)用自動化控制、三維虛擬仿真、數(shù)字孿生、人工智能、水力系統(tǒng)數(shù)值仿真、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度等專業(yè)技術(shù)

手段，開發(fā)完成一套能夠開展市政供水人工智能管網(wǎng)相關(guān)的課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、工程運(yùn)行調(diào)度實(shí)訓(xùn)等工作的軟硬件一體綜合性實(shí)驗(yàn)平臺。

二.產(chǎn)品特點(diǎn)

1.緊密圍繞市政供水管網(wǎng)的系列核心工程技術(shù)問題，覆蓋實(shí)驗(yàn)類型完整、體系化強(qiáng)。

2.采用“數(shù)字孿生"工程的建設(shè)理念與傳統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，契合行業(yè)技術(shù)用用趨勢。

3.內(nèi)置完整數(shù)值模擬分析程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果可相互驗(yàn)證。

4.以實(shí)際市政管網(wǎng)工程為原型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)，工程一致性強(qiáng)。

5.內(nèi)置實(shí)驗(yàn)臺智能語音交互，輕松掌握實(shí)驗(yàn)步驟與操作流程，提升實(shí)驗(yàn)裝置易用性。

6.內(nèi)置實(shí)驗(yàn)相關(guān)概念、原理、技術(shù)AI知識庫，隨時擴(kuò)展解答實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識。

7.內(nèi)置“聲光電"同步表達(dá)模塊，增進(jìn)掌握相關(guān)知識與技術(shù)的效率與效果，直觀性強(qiáng)。

8.專業(yè)理論研究團(tuán)隊(duì)支撐，保證實(shí)驗(yàn)開展的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.水泵水力特性實(shí)驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/子系統(tǒng)，開展泵裝置性能的在線測試分析實(shí)驗(yàn)。通過泵組、閥門的調(diào)節(jié)，改變系統(tǒng)過流量及泵組運(yùn)行工況。通過泵組進(jìn)出口壓力傳感器、流量傳感器、泵組功率傳感器等，測定不同工況下的泵組工作參數(shù)，并繪制水泵工作特性曲線，分析水泵性能動態(tài)變化等。

2.管道沿程阻力特性實(shí)驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/子系統(tǒng)，開展管道沿程阻力特性分析實(shí)驗(yàn)。通過控制系統(tǒng)不同的流量(泵組、閥門的調(diào)節(jié)，改變系統(tǒng)過流量及泵組運(yùn)行工況)，測量不同管長、管徑、管材的管道兩端的水頭變化，獲得不同工況情況下各類管道的沿程阻力特性曲線。

3.閥門阻力特性實(shí)驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/子系統(tǒng)，通過閥門啟閉，獲取閥門前后壓力差，開展不同閥門開度下水力計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)。通過調(diào)節(jié)閥門的開度，結(jié)合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的流量和閥門前后的壓力傳感器采集的壓力數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，得到不通過開度情況下的閥門阻力特性曲線。

4.管網(wǎng)水力計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)：在綜合實(shí)驗(yàn)平臺上，通過閥門啟閉構(gòu)建樹狀和環(huán)狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，開展不同管網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的水力計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺的數(shù)字孿生系統(tǒng)，對管網(wǎng)恒定流方程組構(gòu)建和不同平差方法(如牛頓 -拉夫森算法、哈代-克羅斯算法、全局梯度算法等)的計(jì)算原理、過程和結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示和運(yùn)用，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，掌握供水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和求解方法。

5.管網(wǎng)水力模型構(gòu)建實(shí)驗(yàn)：基于綜合實(shí)驗(yàn)平臺的管網(wǎng)物理模型構(gòu)建管網(wǎng)水力模型。首先通過對實(shí)驗(yàn)平臺管網(wǎng)的管道、水泵、閥門等構(gòu)件進(jìn)行概化形成初始管網(wǎng)模型，進(jìn)一步通過水力計(jì)算實(shí)現(xiàn)水力模擬分析，最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺監(jiān)測系統(tǒng)獲取的實(shí)測數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進(jìn)行校

核，構(gòu)建管網(wǎng)水力模型。結(jié)合數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水力模型的可視化和動態(tài)模擬分析，學(xué)習(xí)與掌握供水管網(wǎng)水力模型構(gòu)建的方法和流程。

6.管道水錘分析和防護(hù)實(shí)驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/子系統(tǒng)，開展有壓供水管線水錘實(shí)驗(yàn)。通過泵/閥控制激發(fā)水錘壓力波，并采用高精度流量傳感器、高頻壓力傳感器等記錄相關(guān)參數(shù)的變化情況，分析不同運(yùn)行工況下的壓力、流量變化特征值和規(guī)律，分析管線內(nèi)水壓力、最小內(nèi)水壓力等參數(shù)可能造成的結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險，并測試不同的防護(hù)措施對水錘壓力波動的消減情況。由此掌握市政供水管線的水錘理論知識。

7.管網(wǎng)泄漏實(shí)驗(yàn)：在綜合實(shí)驗(yàn)平臺上，開展管網(wǎng)泄漏實(shí)驗(yàn)。通過控制泄漏模擬裝置改變泄漏水量大小觀察不同泄漏水量和位置對管網(wǎng)水力狀態(tài)的影響，掌握管網(wǎng)泄漏的水力學(xué)特征。進(jìn)一步通過快速操作閥門，激發(fā)水錘壓力波并采集瞬態(tài)壓力變化信號，進(jìn)行管道泄漏檢測試驗(yàn)。若管道存在泄漏，壓力傳感器采集的壓力波形會存在明顯變動，通過對壓力傳感器采集的壓力曲線進(jìn)行分析，結(jié)合基于瞬變流的泄漏檢測技術(shù)定位泄漏位置，掌握管網(wǎng)泄漏的檢測定位方法。

8.泵組運(yùn)行調(diào)度實(shí)驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)/子系統(tǒng)，開展泵組運(yùn)行調(diào)度實(shí)驗(yàn)。通過調(diào)節(jié)閥門、用水量、水箱水位等，構(gòu)建管網(wǎng)動態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。通過多臺水泵啟停和變頻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)泵組運(yùn)行調(diào)度。結(jié)合實(shí)時數(shù)據(jù)觀測、水力模擬分析、優(yōu)化計(jì)算等手段，實(shí)現(xiàn)泵組優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度,分析泵組運(yùn)行狀態(tài)和管網(wǎng)水力響應(yīng)規(guī)律，掌握泵組運(yùn)行調(diào)度的基本原理與技術(shù)方法。

9.管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計(jì)與管理實(shí)驗(yàn)：在綜合實(shí)驗(yàn)平臺上，通過閥門啟閉和流量計(jì)安裝構(gòu)建不同的管網(wǎng)分區(qū)方案，并進(jìn)行對比分析。結(jié)合監(jiān)測數(shù)

據(jù)和水力模擬分析，了解不同管網(wǎng)分區(qū)形式的管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)差異。通過泵組和閥門控制，實(shí)現(xiàn)分區(qū)管網(wǎng)的壓力控制；通過在線監(jiān)測和泄漏實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)現(xiàn)分區(qū)管網(wǎng)的漏損控制與管理。系統(tǒng)掌握管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計(jì)和分區(qū)管理的基本原理和技術(shù)方法。