現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)分析

羅賢達(dá)

【摘要】現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)架一共分為五個(gè)部分，分別是營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理系統(tǒng)、供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)模型、SCADA系統(tǒng)和供水優(yōu)化調(diào)度專家決策。本文從在這些方面對(duì)現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

【關(guān)鍵詞】供水管網(wǎng)；管網(wǎng)模型；調(diào)度

引言

隨著人類城市化進(jìn)程的加快，人們的生活水平和質(zhì)量越來(lái)越好，在城市建設(shè)中形成了復(fù)雜的城市管網(wǎng)系統(tǒng)。為了適應(yīng)供水企業(yè)的發(fā)展，利用全自動(dòng)化和控制方法，將城市給水管網(wǎng)建設(shè)向著更加現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

1、現(xiàn)代化城市給水調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建目標(biāo)

在城市給水調(diào)度系統(tǒng)向著現(xiàn)代化發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)代化信息技術(shù)以及控制技術(shù)要做好充分的利用，有幾項(xiàng)主要的內(nèi)容：管網(wǎng)水力模型、管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理系統(tǒng)。其主要目的是實(shí)現(xiàn)城市給水管網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化和智能化，調(diào)度與控制系統(tǒng)完成優(yōu)化工作，進(jìn)而在給水管網(wǎng)的建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化進(jìn)程。

2、現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)架

在現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，主要有五種系統(tǒng)，分別是：營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理系統(tǒng)、供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)模型系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)和供水優(yōu)化調(diào)度專家決策系統(tǒng)，在這五個(gè)系統(tǒng)共同的努力下，實(shí)現(xiàn)給水管網(wǎng)向著更加現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。

2.1營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理系統(tǒng)

在管網(wǎng)模型中想要將節(jié)點(diǎn)流量的計(jì)算工作做好，需要利用好營(yíng)業(yè)收費(fèi)管理系統(tǒng)，對(duì)用戶的用水量做好記錄工作。該系統(tǒng)具備一定的功能，包括：自來(lái)水用戶管理、收費(fèi)與計(jì)費(fèi)、維修和換表業(yè)務(wù)管理、水費(fèi)統(tǒng)計(jì)分析等。在這個(gè)系統(tǒng)中具備一些特點(diǎn)：（1）采用了很多先進(jìn)的技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、操作平臺(tái)等，同時(shí)還應(yīng)用一些自行開(kāi)發(fā)的軟件和模型，以實(shí)用性能為基本要求，向著更加高的起點(diǎn)和先進(jìn)性作出研究工作，這樣能夠幫助城市供水管網(wǎng)方便適應(yīng)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)趨勢(shì)，使得這個(gè)系統(tǒng)在未來(lái)時(shí)間里保持一定的開(kāi)放性和可擴(kuò)充性。（2）在營(yíng)業(yè)收費(fèi)的時(shí)候，綜合考慮這項(xiàng)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，為了對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)有一個(gè)準(zhǔn)確性的保證，需要在開(kāi)發(fā)方法與開(kāi)發(fā)技術(shù)的選取上選擇更加成熟的類型。（3）在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，要遵循一定的原則，包括：保密性、共享性、安全性等，將數(shù)據(jù)資源共享和數(shù)據(jù)安全的關(guān)系處理好。

2.2供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)

這項(xiàng)系統(tǒng)是為了滿足人們?cè)趯?shí)際工作中的需求而設(shè)計(jì)的，在整個(gè)工作過(guò)程中包括各種空間數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算等內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)軟、硬件的支持幫助下，將工作進(jìn)行分析，得到想要的結(jié)果。在供水GIS系統(tǒng)中，能夠?qū)⑾嚓P(guān)的供水管網(wǎng)靜態(tài)的基礎(chǔ)資料提供給供水管網(wǎng)模型。其數(shù)據(jù)在內(nèi)容上可以分為兩種，分別是屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，在對(duì)供水管道的描述工作中，有關(guān)實(shí)體的內(nèi)容是空間數(shù)據(jù)提供的，包括管道等空間位置信息和實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系，并且能夠?qū)⒏鞣N地理信息詳細(xì)的探查出來(lái)，給出一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在一些與空間位置關(guān)系不大的屬性信息的描述過(guò)程中，包括管長(zhǎng)、管徑等方面的內(nèi)容則屬于屬性數(shù)據(jù)描述的范疇。

2.3供水管網(wǎng)模型系統(tǒng)

在供水管網(wǎng)的組成上，具有很復(fù)雜的特點(diǎn)，包括泵站、管道以及閥門等。想要將供水分析工作、流量分析工作以及爆管分析等工作做好，需要建立供水管網(wǎng)模型，對(duì)實(shí)際工作中的管網(wǎng)規(guī)劃、管網(wǎng)改擴(kuò)建、供水調(diào)度等提供一定的數(shù)據(jù)支持。在用戶的用水量產(chǎn)生改變的情況下，管網(wǎng)狀態(tài)也相應(yīng)的發(fā)生隨機(jī)變化，在這個(gè)過(guò)程中，很多狀態(tài)變量以及參數(shù)變量的具體數(shù)值是無(wú)法知曉的，針對(duì)整個(gè)供水管網(wǎng)，屬于一種非線性的系統(tǒng)，是一種動(dòng)態(tài)的模型。數(shù)學(xué)模型在城市的供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度中發(fā)揮著重要的作用，在管網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型中，一般分為宏觀模型和微觀模型，微觀模型的目的主要是以管網(wǎng)水力計(jì)算為基礎(chǔ)，將配水管網(wǎng)仿真模擬模型建立起來(lái)，需要管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、SCADA監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水泵數(shù)據(jù)等。在管網(wǎng)的宏觀模型中，主要使用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，采用黑箱理論，通過(guò)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)出各種供水條件下的管網(wǎng)運(yùn)行情況。宏觀模型的建立不需要具體的管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，但依賴于大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.4供水優(yōu)化調(diào)度專家決策系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的功能包括調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)以及以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制，在進(jìn)行工作的時(shí)候，不管監(jiān)測(cè)設(shè)備在多遠(yuǎn)，都可以被遠(yuǎn)程控制，這樣可以使得遠(yuǎn)程控制采集工作更加的準(zhǔn)確和高效，在各種信息報(bào)警的過(guò)程中能夠更好的實(shí)現(xiàn)各種功能的應(yīng)用。在一定的邊界約束條件下，對(duì)調(diào)度專家優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，再結(jié)合SCADA系統(tǒng)傳回的供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，來(lái)滿足系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用最小化條件，尋求供水系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)的操作控制方案。調(diào)度方案經(jīng)轉(zhuǎn)換為操作指令后，又通過(guò)SCADA系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者通信系統(tǒng)傳輸至本地終端，在本地終端通過(guò)電動(dòng)設(shè)備自動(dòng)控制水泵的開(kāi)關(guān)、閥門開(kāi)度的大小等，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和自動(dòng)控制功能。

3、現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)的綜合效益

3.1社會(huì)效益

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)的普及?，F(xiàn)代化信息處理技術(shù)也被應(yīng)用到現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)之中，現(xiàn)代化信息技術(shù)可以準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，利用收集的大數(shù)據(jù)提前預(yù)估可能出現(xiàn)的事故，對(duì)于機(jī)械故障也可以盡早發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)檢測(cè)?，F(xiàn)代化信息處理技術(shù)可以保障供水系統(tǒng)安全，提高服務(wù)質(zhì)量，滿足客戶需求，提高企業(yè)信譽(yù)度，樹(shù)立良好企業(yè)形象。

3.2經(jīng)濟(jì)效益

現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)人工智能等前沿技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，為管網(wǎng)和泵站的安全性檢測(cè)和規(guī)劃提供了安全可靠的數(shù)據(jù)，同時(shí)也提供了切實(shí)可行的改進(jìn)方案，企業(yè)資金利用率得到最大化，規(guī)避企業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)利用科學(xué)數(shù)據(jù)重新配備管網(wǎng)供水壓力，結(jié)合自來(lái)水廠的實(shí)際情況和有利的地理位置提出改進(jìn)方案，設(shè)置合理的出廠壓力和流量，減少供水過(guò)程中的電能損耗，減少用電量，通過(guò)減少電量損耗來(lái)增加企業(yè)凈利潤(rùn)，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建偉.現(xiàn)代化城市給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的探討[J].綠色環(huán)保建材，2018（5）.