市政管網綜合實驗設備  面向給排水科學與工程、市政工程、城市水務、環境工程、實際供水管網工程的相關專業。課程的教學實驗，結合實際管網工程的設計、運行等知識技術要點，綜合運用自動化控制、三維虛擬仿真、數字孿生、人工智能、水力系統數值仿真、優化運行調度等專業技術

手段，開發完成一套能夠開展市政供水人工智能管網相關的課程實驗、課程設計、工程運行調度實訓等工作的軟硬件一體綜合性實驗平臺。

二.產品特點

1.緊密圍繞市政供水管網的系列核心工程技術問題，覆蓋實驗類型完整、體系化強。

2.采用“數字孿生"工程的建設理念與傳統模型實驗相結合，契合行業技術用用趨勢。

3.內置完整數值模擬分析程序，實驗結果和數值分析結果可相互驗證。

4.以實際市政管網工程為原型進行實驗裝置設計生產，工程一致性強。

5.內置實驗臺智能語音交互，輕松掌握實驗步驟與操作流程，提升實驗裝置易用性。

6.內置實驗相關概念、原理、技術AI知識庫，隨時擴展解答實驗相關知識。

7.內置“聲光電"同步表達模塊，增進掌握相關知識與技術的效率與效果，直觀性強。

8.專業理論研究團隊支撐，保證實驗開展的科學性與準確性。

三.實驗項目

1.水泵水力特性實驗：通過實驗系統/子系統，開展泵裝置性能的在線測試分析實驗。通過泵組、閥門的調節，改變系統過流量及泵組運行工況。通過泵組進出口壓力傳感器、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，并繪制水泵工作特性曲線，分析水泵性能動態變化等。

2.管道沿程阻力特性實驗：通過實驗系統/子系統，開展管道沿程阻力特性分析實驗。通過控制系統不同的流量(泵組、閥門的調節，改變系統過流量及泵組運行工況)，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.閥門阻力特性實驗：通過實驗系統/子系統，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算分析實驗。通過調節閥門的開度，結合穩態運行的流量和閥門前后的壓力傳感器采集的壓力數據，通過相關的數據處理，得到不通過開度情況下的閥門阻力特性曲線。

4.管網水力計算分析實驗：在綜合實驗平臺上，通過閥門啟閉構建樹狀和環狀管網結構，開展不同管網結構下的水力計算分析實驗。結合實驗平臺的數字孿生系統，對管網恒定流方程組構建和不同平差方法(如牛頓 -拉夫森算法、哈代-克羅斯算法、全局梯度算法等)的計算原理、過程和結果進行實驗展示和運用，并將計算結果與實驗平臺監測數據進行對比分析，掌握供水管網水力計算的基本原理和求解方法。

5.管網水力模型構建實驗：基于綜合實驗平臺的管網物理模型構建管網水力模型。首先通過對實驗平臺管網的管道、水泵、閥門等構件進行概化形成初始管網模型，進一步通過水力計算實現水力模擬分析，最后結合實驗平臺監測系統獲取的實測數據對模型參數進行校

核，構建管網水力模型。結合數字孿生實驗系統，實現管網水力模型的可視化和動態模擬分析，學習與掌握供水管網水力模型構建的方法和流程。

6.管道水錘分析和防護實驗：通過實驗系統/子系統，開展有壓供水管線水錘實驗。通過泵/閥控制激發水錘壓力波，并采用高精度流量傳感器、高頻壓力傳感器等記錄相關參數的變化情況，分析不同運行工況下的壓力、流量變化特征值和規律，分析管線內水壓力、最小內水壓力等參數可能造成的結構破壞風險，并測試不同的防護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.管網泄漏實驗：在綜合實驗平臺上，開展管網泄漏實驗。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水力狀態的影響，掌握管網泄漏的水力學特征。進一步通過快速操作閥門，激發水錘壓力波并采集瞬態壓力變化信號，進行管道泄漏檢測試驗。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行分析，結合基于瞬變流的泄漏檢測技術定位泄漏位置，掌握管網泄漏的檢測定位方法。

8.泵組運行調度實驗：通過實驗系統/子系統，開展泵組運行調度實驗。通過調節閥門、用水量、水箱水位等，構建管網動態運行狀態。通過多臺水泵啟停和變頻調節，實現泵組運行調度。結合實時數據觀測、水力模擬分析、優化計算等手段，實現泵組優化運行調度,分析泵組運行狀態和管網水力響應規律，掌握泵組運行調度的基本原理與技術方法。

9.管網分區設計與管理實驗：在綜合實驗平臺上，通過閥門啟閉和流量計安裝構建不同的管網分區方案，并進行對比分析。結合監測數

據和水力模擬分析，了解不同管網分區形式的管網運行狀態差異。通過泵組和閥門控制，實現分區管網的壓力控制；通過在線監測和泄漏實驗操作,實現分區管網的漏損控制與管理。系統掌握管網分區設計和分區管理的基本原理和技術方法。