ZuluHydro: от учебы к практике — применение в обучении и инженерных задачах

1. ZuluHydro - От учебы к практике: эффективное использование программного обеспечения для организации учебного процесса в

университете и при решения реальных задач в профессиональной
деятельности

2. КОМПАНИЯ «ПОЛИТЕРМ»

• Санкт-Петербург
• Разработчик программного
обеспечения
• 30 лет на рынке
С
1990
года
разрабатываем
программное обеспечение в области
геоинформационных
технологий
и
компьютерного
моделирования
инженерных коммуникаций
Программа используется более чем в
500 городах (1500+ компаний из 12
стран)
• Россия
• Литва
• Белоруссия
• Македония
• Грузия
• Молдова
• Казахстан
• Монголия
• Киргизия
• Таджикистан
• Латвия
• Узбекистан

3. В едином реестре российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных

4. Основные направления в разработке

программного обеспечения компании «Политерм»
Инженерные расчеты
Разработка ГИС, создание карт, электронных
моделей
• ZuluGIS — система для создания карт, моделирования
инженерных сетей и разработки ГИС-приложений
• ZuluServer - сервер для многопользовательской работы
с данными ZuluGIS в локальной сети или через Интернет
• Веб-службы ZuluServer — обращение к ZuluGIS
используя HTTP-запросы
✓ ZuluGIS Mobile — мобильное приложение для
работы с геоданными на ZuluServer
✓ ZuluGIS Online — веб-приложение для работы с
геоданными на ZuluServer
Мониторинг
• ZuluOPC — сервис для получения и
обработки информации с приборов учета,
датчиков, контроллеров и SCADA-систем
• ZuluTracks — сервис для получения
информации о местоположении и состоянии
"движущихся" объектов
• ZuluThermo — расчеты систем теплоснабжения
• ZuluHydro — расчеты систем водоснабжения
• ZuluDrain — расчеты систем водоотведения
• ZuluGaz — расчеты газовых сетей
• ZuluSteam — расчет сетей пароснабжения
Доступное
пользователям ПО
ПО доступное
разработчикам
ActiveX компоненты для разработчиков
• ZuluXTools — ГИС компоненты, для работы с
данными ZuluGIS
• ZuluNetTools — компоненты для расчетов
✓ Тепловых сетей
✓ Водопроводных сетей
✓ Сетей водоотведения
✓ Сетей газоснабжения
✓ Сетей пароснабжения
Веб-API для разработчиков
• HTTP запросы к веб-службам ZuluServer
✓ Работа с опубликованными данным
ZuluServer
✓ Доступ к модулю ZuluNetTools и расчетам

5. О ГИС

6.

Программное обеспечение работает на базе ZuluGIS
геоинформационная система ZuluGIS позволяет:
• Создавать всевозможные карты, включая
схемы инженерных сетей
• Использовать топологический редактор
сетей
• Использовать встроенные модули для
выполнения гидравлических расчетов
• Формировать собственную структуру
данных, в частности, свои слои, условные
обозначения, таблицы с атрибутами,
справочники, шаблоны отчетов, средства
визуализации и т.п.
• Использовать данные картографических
веб-сервисов
• Работать с большим количеством растров
• Проводить совместный семантический и
пространственный анализ графических и
табличных данных
• Создавать различные тематические карты
• Осуществлять печать, экспорт и импорт
данных
• Готовить и публиковать данные для веб

7. Организация ZuluServer

Сервер для настольной ГИС
Веб-службы для доступа по http://
ZuluServer - сервер для ZuluGIS, предоставляющий возможности:
Использовать клиент-серверную архитектуру построения ГИС
Централизованного хранения данных
Использовать публичный и защищенный режим работы
Совместная многопользовательская работа с данными
Администрирование данных, пользователи, роли, права и фильтры
доступа, по каталогам или пространству
Работа с службой каталогов Microsoft Windows - Active Directory
Использовать СУБД - PostgreSQL, SQLite, соединения ADO (OLE DB) и
ODBC, такие как Microsoft SQL Server, Oracle, My SQL и другие
Осуществлять Веб-публикацию данных по протоколу ZWS (разработка
Политерм) или WMS, WMTS (OGC - Open Geospatial Consortium)

8. ZuluGIS Mobile android-приложение

Позволяет отображать объекты слоев
ZuluGIS на карте в мобильном
устройстве
✓ Авторизованный доступ
✓ Просмотр редактирование слоев
✓ Загрузка документов фотографий
✓ Поиск по базе
✓ Навигация по сети
✓ Слой трекинга
✓ Оффлайн режим, с загрузкой данных на
мобильное устройство

9.

ZuluGIS Online веб-приложение
Позволяет отображать объекты
слоев ZuluGIS на карте браузере
✓ Авторизованный доступ с
любого устройства
✓ Просмотр редактирование слоев
✓ Загрузка документов фотографий
✓ Поиск по базе
✓ Кастомизация интерфейса
✓ Использование пользовательских
скриптов JavaScript
✓ Выполнение гидравлических расчётов*

10.

Программное обеспечение для мониторинга
ZuluOPC — программный комплекс со встроенной
поддержкой технологии OPC для получения данных от
измерительных приборов, SCADA и систем автоматизации,
поддерживающих передачу данных по спецификациям OPC
UA или OPC DA
ZuluTracks — программа для получения и обработки
информации от поставщиков данных о состоянии и
местоположении объектов трекинга. Поддерживаются вебсервисы мониторинга: Wialon, Omnicomm, Fort Monitor. В
слой трекинга можно добавлять устройства ZuluGIS Mobile.

11. Организация данных

MapInfo
TAB
World File
ESRI
MapInfo
MIF
Растровые данные
BMP
TIFF
WMS 1.3.0
MapInfo - Spectrum
Platform
PNG
WMS 1.1.1
GIF
JPEG
WMS
WFS 1.0.0
Bentley - Geo
Web Publisher
Векторные данные
и т.п.
AutoCAD
DXF
WMTS
Tile System
ESRI
SHP
EPANET Модель водопровода
ArcGIS for Server
ODBC
OLE DB (ADO)
Файловые СУБД
SWMM 5 Модель канализации
MS SQL
ORACLE
MySQL
Postgre SQL
ACCESS
SQLite

12.

Какой картографический материал поддерживается?
ZuluGIS
обеспечивает
одновременную
работу с большим количеством растровых
объектов (тысячи).
• Исполнительная съемка
• Топографические планшеты
• Ортофотопланы
Импорт растров:
✓ Растры MapInfo *.tab
✓ Растры OziExplorer *.map
✓ Растроы ESRI World File
✓ Растры GeoTIFF
Система
предоставляет
функциональные
возможности по использованию данных с Tileсерверов Google maps, OpenStreetMaps,
Wikimapia, Яндекс карты и т.п.
Система позволяет получать и отображать на
карте данные с Веб-серверов, по спецификации
WebMapService (WMS) и WebMapTileService
(WMTS), разработанные Open Geospatial
Consortium (OGC).
Таким образом можно
получать данные из региональных ГИС.
Возможен импорт данных DXF (AutoCAD), Shape
(ArcView), Mif/Mid (MapInfo), GeoJSON, KML
(Google), треки GPX/PLT, данные сохраненных в
текстовом виде и другие данных ГИС.
Импорт происходит:
• совместно с базами атрибутов
• с учетом географической проекции
• с объединением данных в один слой, создавая
типы и режимы

13. Импорт гидравлической модели EPANET и SWMM5

Создаются типовые объекты
слоя сетей водоснабжения и
водоотведения, импортируется
типологическая
модель
и
табличные данные по объектам
сети.
✓ Результаты EPANET/SWMM 5
и гидравлического расчета
ZuluHydro
и
ZuluDrain
идентичны
✓ Возможен импорт и экспорт
данных

14.

Векторный слой - основная единица хранения данных
Система позволяет создавать неограниченное количество
слоев геоинформационной системы, настраивать им
пользовательскую структуру данных: условные обозначения,
таблицы с атрибутами, справочники, шаблоны отчетов,
средства визуализации и т.п.
Система ZuluGIS имеет встроенный графический редактор
простых объектов (линейные, площадные, текстовые,
символьные)
и
топологический
редактор
который
автоматизирует процесс нанесения инженерных сетей.
Редакторы символов, стилей линий и стилей заливок.
Для организации данных слоя можно создавать
классификаторы, группирующие данные по типам и
режимам, к примеру в электронных моделях инженерных
сетей по функциональному назначению в гидравлическом
расчете.
Любому объекту слоя может быть привязана семантическая
информация, хранимая в таблицах баз данных слоя и
содержащая необходимый набор параметров для их
подробного описания.

15. Персонализация условных обозначений настроенные условные обозначения в соответствии с ГОСТ Р 70107-2022

оформление карт и планшетов
оформление технологических схем

16. Работа с различными географическими проекциями

Слои могут храниться:
• В местной системе координат
• В любой из географических проекций, в том
числе ПЗ-90, СК-42, СК-95 по ГОСТ Р 517942001, WGS 84, WGS 72, Пулково 42, NAD27,
NAD83, EUREF 89
• В пользовательских проекциях
Слои хранящиеся в разных системах
координат (проекция слоя) пересчитываются
в любую проекцию (проекция карты) «на
лету»
Если параметры проекции неизвестны, их
можно подобрать по 2-м точкам

17.

Переход от местной к географической
системе координат
Использование данных в
географических
координатах
Использование ZuluGIS
Mobile
Указание параметров проекции
Использование ZuluGIS
Online
Использование
геодезической
аппаратуры

18. Слой рельефа

Две модели рельефа:
✓ TIN-модель рельефа ZuluGIS
✓ Модель SRTM (Shuttle radar topographic mission)
Рельеф позволяет:
✓
✓
✓
✓
✓
Строить растр высот
Вычислять объем земляных работ
Строить зоны затопления
Строить изолиний с заданным шагом
Автоматизировать процесс занесения
исходных данных
✓ Создавать модель поверхностного стока
Возможен импорт рельефа из
✓ модели рельефа из LandXML TIN
✓ модели рельефа из Esri TIN
✓ модели рельефа из Intermediate TIN
Format (ITF)
✓ облака точек LAS (LASer)

19. Главная особенность ZuluGIS Моделирование сетей и топологические задачи на сетях

Топологическая модель сети представляет собой
граф:
Узлы -колодцы, источники, задвижки,
рубильники, перекрестки, потребители и т.д.
Ребра - линейные объекты
кабели, трубопроводы, участки дорожной
сети и т.д.
Имеются готовые структуры модели:
✓ Тепловой сети
✓ Водопроводной сети
✓ Канализационной сети
✓ Газовой сети
✓ Сети пароснабжения
❑ Редактор структуры для создания
любых других моделей сети

20. Топологический редактор сети

GIF-анимация

21. Разработка электронных моделей любых инженерных коммуникаций

22. Разработка электронных моделей на географической карте

23. Разработка электронных моделей с любым количеством объектов сети

24. Разработка электронных моделей разных уровней детализации

25. Создание информационно-справочной системы

В таблицах баз данных могут
содержатся:
• цифровые данные
• текстовые данные
• дата и время
• URL-ссылки на ресурсы
• справочники
• связи с другими таблицами
• справочники ФИАС
• документы или ссылки на
документ
• подключения к собственным
интерфейсам и plug-ins
Поддерживаемые СУБД:
• PostgreSQL
• SQLite
• Microsoft SQL Server localDB
• Соединения ADO (OLE DB) и ODBC:
• Microsoft SQL Server
• Oracle
• My SQL
• и другие

26. Для разработчиков приложений

Описание объектной модели ZuluGIS
Описание команд ZWS (Zulu Web Service)
На сайте имеется руководство для программистов, статьи, форум, видеоуроки и примеры, использования
объектной модели ZuluNetTools и ZuluXTools для написания макросов, plug-ins и пользовательских приложений.

27. Средства интеграции ZuluGIS

Варианты
интеграции
Импорт и экспорт
данных
✓ MapInfo - MIF
✓ AutoCAD - DXF
✓ ESRI - SHP
✓ EPANET, SWMM 5
✓ GeoJSON
✓ KML, KMZ
✓ XML-Росреестр
✓ Веб-сервисы трекинга
✓ и прочие векторные и
растровые форматы
Командный
сервер
Архитектура plug-ins позволяет
разрабатывать свои модули и
встраивать их в ZuluGIS
Достигается
за
счет
использования
ZuluGIS/ZuluServer и сторонним программным
обеспечением общего СУБД.
✓ PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle,
MуSQL и другие источники ADO (OLE DB) и
ODBC:
Программный
интерфейс
Управление ZuluGIS
по протоколу HTTP
Создание пользовательских макросов на
языке программирования Visual Basic Script
(VBScript) и Java Script (Jscript).
Запуск из ZuluGIS или из командной строки
На уровне СУБД
Используя Веб-API
СОМ – интерфейс
Разработка
настольных
приложений
используя набор компонентов ZuluXTools и
ZuluNetTools,
для
внедрения
ГИСфункционала и инженерные расчеты в свои
приложения.
Команды ZWS (Zulu Web
Service)
собственный
протокол
ZuluServer
для
общения с клиентами по
HTTP.
Большинство
команд
являются POST-запросами.
Можно использовать в любой среде
разработки,
поддерживающей
COM:
VBScript, Delphi, C++, C#, Golang, Python и
т.д.
ZWS протокол используется
нашим мобильным и вебприложением
Обращение к ZuluServer
по
стандартам
разработанными
OGC
(Open
Geospatial
Consortium) – WMS 1.1.1,
WMS 1.3.0, WMTS 1.0.0

28. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ

29. Расчетные комплексы предназначенных для автоматизации инженерных расчетов

30. Расчеты инженерных сетей представлены в виде встроенных модулей в ZuluGIS или в виде компонентов для разработчиков

ZuluHydro
Расчет систем водоснабжения
• Поверочный гидравлический расчет
• Конструкторский гидравлический расчет
• Калибровка водопроводной сети
• Расчет резерва пропускной способности
• Оптимизация насосного оборудования
• Расчет переходных процессов (гидроудар)
• Построение пьезометрических графиков
• Экспорт продольного профиля в AutoCAD/DXF
• Коммутационные задачи
• Поиск утечек и дефектов
ZuluDrain
Расчет систем водоотведения
Конструкторский расчет сетей
Поверочный расчет сетей
Модуль для построения продольного
профиля
Экспорт продольного профиля в
AutoCAD/DXF
Моделирование поверхностного стока
ZuluThermo
Расчет систем теплоснабжения
• Конструкторский расчет
• Наладочный теплогидравлический
расчет
• Поверочный теплогидравлический
расчет
• Расчет резерва пропускной
способности
• Расчет температур на источнике
• Расчет надежности системы
теплоснабжения
• Калибровка тепловой сети
• Коммутационные задачи
• Расчета нормативных тепловых потерь
• Анализ термограмм
• Построение пьезометрических
графиков
• Поиск утечек и дефектов
• Построение технологических схем
ZuluGaz
Расчет систем газоснабжения
Поверочный расчет газовой сети
Конструкторский расчет газовой сети
Расчет резерва пропускной способности
Определение объема газа при аварийных
выбросах
Определение времени работы на
остаточном давлении
Построение графика изменения давления
Коммутационные задачи
Экспорт продольного профиля в
AutoCAD/DXF
Построение технологических схем
ZuluSteam
Расчет систем пароснабжения
• Наладка паровой сети
• Поверочный расчет паровой сети
• Построение пьезометрических графиков
всего 39 расчетов, красным выделены расчеты, которые появились в версии 2021

31. Типы расчетов и решаемые задачи систем водоснабжения, теплоснабжения, пароснабжения, канализации и газоснабжения

• Проектно-конструкторские:
• Подбор диаметров труб
• Подбор оборудования
• Поверочные расчеты:
• Расчет режимов работы системы
• Расчеты в Онлайн режиме
• Планирование переключений
• Оценка влияния нового оборудования и
потребителей
• Эксперименты
• Прикладные:
• Наладка сети
• Калибровка сети
• Определение резерва пропускной способности
• Определения величины утечки носителя
• Поиск утечки
• Расчет тепловых потерь
• Оптимизация насосов

32.

В результате всех гидравлических расчетов определяются:
• распределение потоков воды по участкам водопроводной сети сети
• расходы, скорости, потери напора на каждом участке
• число Рейнольдса и коэффициент гидравлического трения на каждом участке
• напор, давления и расход в каждом узле
• путь и время прохождения воды от источника до каждого элемента
• затраты на электроэнергию насосного оборудования
• специфический параметр, в зависимости от типа расчета
• величина утечки
• коэффициент утечки
• зарастание
• допустимый расход

33. Основные расчетные зависимости

• Определение скорости в зависимости
от диаметра
• Потери напора на трение
• Потери напора на преодоление местных
сопротивлений
• Эквивалентная длина
• Число Рейнольдса
• Коэффициент гидравлического
сопротивления
• Сопротивление элемента сети

34. Конструкторский расчет

Цель конструкторского расчета - определение
диаметров трубопроводов водопроводной сети, при
которых все потребители будут обеспечены
расчетным расходом воды с требуемым напором
Расчет применим при:
• проектировании водопроводных сетей
• реконструкции водопроводных сетей
Критерии подбора диаметров:
• Оптимальная скорость
• Максимальные удельные линейные
• Минимальный напор у потребителей
• Рекомендуемый расходу от производителей
Особенности расчета
• Конструкторский расчет выполняется под расчетный режим
работы системы водоснабжения
• Возможен расчет тупиковых и кольцевых водопроводных
сетей, работающих от одного или нескольких источников
• В качестве источника может выступать любой элемент
системы, к примеру, источник, водопроводный колодец,
магистральный трубопровод и т.п.
• Соблюдение принципа телескопичности
• При расчете диаметры существующих трубопроводов можно
зафиксировать, в таком случае будет произведен частичный
подбор диаметров
• В целях повышения надежности системы водоснабжения
возможен расчет с учетом отключения участков в кольцах.

35. Конструкторский расчет

С отключения участков в кольце
Без отключения участков в кольце

36. Поверочный расчет - моделирование гидравлического режима работы водопроводной сети

Цель поверочного расчета - определение
потокораспределения, скорости и потерь напора
на участках, давления во всех узловых точках
сети, качества обеспечения потребителей
требуемым расходом с необходимым напором.
Расчет производится при известных диаметрах
труб и отборах воды в узловых точках.
Электронная модель позволяет имитировать
поведение реально работающей системы
водоснабжения
или
исследовать
и
прогнозировать её поведение в условиях,
которые нецелесообразно, а может даже и
невозможно воспроизвести на практике.
Особенности расчета
• Возможен расчет тупиковых и кольцевых водопроводных сетей,
работающих от одного или нескольких источников.
• В качестве носителя может быть указана вода или любая другая
техническая жидкость, к примеру нефть, мазут и т.п.
• Возможен расчет при фиксированном и нефиксированном
потреблении
воды,
задание
потребителей
расчетным
сопротивлением или изливом через отверстие
• Возможен расчет с учетом графика суточной неравномерности и
графика работы насосного оборудования
• Имеются различные режимы работы насосного оборудования.
Насосное оборудование может быть задано: H-Q характеристикой,
значением развиваемого на насосе давления или значением напора
после насоса и преобразователя частоты
• Моделирование режимов работы различного оборудования, в
модели представлено дросселирующее оборудование с постоянным
сопротивлением, запорная арматура, заданная степенью открытия,
регуляторы давления и расхода, водопроводные колонки и гидранты

37. Поверочный расчет

В зависимости от поставленной
задачи, расчеты можно производить
на различные режимы работы
системы:
штатные режимы, при расчетных или
фактических расходах
аварийные режимы, при расчете и
анализе последствий переключения
участков, отключении насосного
оборудования и включении гидрантов
проектные режимы при, подключении
новых потребителей или
планировании перекладок на сетях
расчеты в режиме "реального
времени"

38. Поверочный расчет

Поверочный расчет позволяет:
оценивать правильность принятых проектных
решений и оценивать их влияние на существующий
гидравлический режим
определять зоны влияния источников, работающих
на одну сеть
определять зоны с избыточным и недостаточным
давлением
осуществлять наладку гидравлического режима
водопроводной сети и подбирать параметры
регулирующего оборудования
после сопоставления результатов расчета с
данными телеметрии и, выявлять участки
лимитирующие пропускную способность
водопроводных сетей и скрытыми утечками
моделировать аварийные ситуации на сети и
обосновывать мероприятия по минимизации
последствий этих аварий
моделировать последствия крупных отборов воды,
связанных с крупными утечками и пожарами

39. Поверочный расчет

Зоны влияния источников
Зоны по давлению
Модель 20 000 элементов, 4 источника 6 насосных станций – расчет идет 3 секунды

40. Калибровка водопроводной сети

Калибровка водопроводной сети – уточнение
математической модели сети, по данным
измерений.
Для калибровки должны быть измерены расходы в
узлах отбора воды, давления в контрольных точках,
напоры и расходы на источниках.
Важно, чтобы измерения проводились в один момент
времени
Особенности расчета
• Уточнение
гидравлических
характеристик участков сети
• Производится
распределение
утечек по участкам
• Производится балансировка по
расходам между несколькими
источниками
• Участкам сети можно назначать
экспертные баллы, определяющие
большую или меньшую степень
изношенности каждого участка с
точки зрения зарастания и утечек.

41. Расчет резерва пропускной способности

Цель расчета определение максимального
расхода
воды,
который должен быть обеспечен
перспективному потребителю в
точке подключения, при условии
сохранения
бесперебойного
обеспечения
существующих
потребителей расчетным расходом
воды, с требуемым напором.
Расчет резерва для каждого участка
сети или для группы выделенных на
карте

42. Оптимизация насосного оборудования

Целью расчета является определение оптимальных параметров работы насосного оборудования.
В качестве критерия выбран минимум суммарного энергопотребления для всех насосов, работающих в сети.

43. Коммутационные задачи

Цель выполнения - поиск ближайшей
запорной арматуры для отключения и
изоляции
элемента
сети
(участок,
потребитель и т.д.)
Коммутационные задачи можно назвать
диспетчерской задачей, при их решении
происходит анализ топологической модели
сети, гидравлический расчет не выполняется
Результат выполнения коммутационных задач
вывод списка запорных устройств
формирование перечня отключенных объектов
c сети
формирование перечня отключенных объектов
капитального строительства
печать и экспорт в таблицу Microsoft Excel

44. ZuluHydro Поиск утечек

Цель расчета — при совместном использовании гидравлической модели и показаний приборов, определение различных гидравлических
аномалий (утечек, несанкционированный отбор, неисправность задвижки, сужение диаметра) в тепловой или водопроводной сети.
На основании расходов и напоров по элементам сети, которые можно получать посредством ZuluOPC, в режиме реального
времени происходит построение зоны с отображением отклонений, и дальнейший запуск расчета для определения места аномалии.

45. Гидроудар - расчет переходных процессов

Цель расчета – выявления участков и узлов сети,
подвергающихся воздействию недопустимо высокого
или низкого давления. В качестве событий,
порождающих переходные процессы, предполагается
включение или выключение насосов, либо открытие
или закрытие задвижек, а также разрыв трубы
Подбор защитных устройств и
определение мест их установки

46. Работа с офисным ПО, конструктор отчетов

Импорт/экспорт в Excel
Конструктор отчетов

47. Представление информации о сетях в различных Разрезах

Гидравлические характеристики
Зоны по давлениям
Зоны работы источников
Резерв сети
Дефицитные зоны
Эксплуатационные характеристики
Балансовая принадлежность
Техническое состояние
иллюстрация резерва пропускной
способности сетей
Административное деление
Этапы проектирования

48. Вывод данных на карту

Для наглядности табличные данные
можно выносить на карту в виде
надписей.
Имеются средства по автоматической
расстановки надписей, исключающие
наложение их друг на друга.
✓
Визуализация паспортных данных
✓
Визуализация результатов расчета
✓
Визуализация данных телеметрии

49. Макеты-инструмент для создания печатных форм

Макет печати служит для подготовки
печатных документов, содержащих
изображения карт, текст и графику.
Макеты содержат:
✓ Карта и схема сетей
✓ Легенда
✓ Основная надпись
✓ Изображения
✓ Масштаб и север

50. Импорт/экспорт в DXF/SHP/MIF/KML

51. Экспорт продольного профиля в DXF

52. В едином реестре российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных

53. ООО «Политерм» Санкт-Петербург, ул. Воронежская д.33 литера «А» Тел.\факс: (812) 767-03-52, 767-03-53, 766-67-28

Контактная информация
ООО «Политерм»
Санкт-Петербург, ул. Воронежская д.33 литера «А»
Тел.\факс: (812) 767-03-52, 767-03-53, 766-67-28
politerm@politerm.com
www.politerm.com