城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用分析

裴劍鋒

摘要：目前，我國國內(nèi)城市的供水調(diào)度系統(tǒng)普遍為自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)信息整理等方面存在著一定缺陷。在此背景之下，許多業(yè)內(nèi)人士研發(fā)出城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)，這為滿足城市智能化供水調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)奠定了一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：城市；智能化供水調(diào)度系統(tǒng)；研究；應(yīng)用

一、供水調(diào)度系統(tǒng)的基本特征

我國城市自來水的管網(wǎng)監(jiān)測和調(diào)度系統(tǒng)的特征，即在城市區(qū)域內(nèi)的供水網(wǎng)管中設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測點，然后利用現(xiàn)場的傳感器與就地監(jiān)控裝置把監(jiān)測點的相應(yīng)信號進(jìn)行收集整理，然后再經(jīng)過有線或者是無線通訊途徑將數(shù)據(jù)定時或?qū)崟r輸送到監(jiān)控中心，這時候監(jiān)控中心就會對所有監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對城市管網(wǎng)的具體運行狀況科學(xué)合理的完成調(diào)度工作，從而確保城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運行。還有一部分調(diào)度系統(tǒng)可以發(fā)出指令，針對監(jiān)測點相應(yīng)的就地控制單元進(jìn)行遙控，針對加壓泵相應(yīng)開啟臺數(shù)或者變頻恒壓供水相應(yīng)頻率進(jìn)行控制，科學(xué)合理的調(diào)配水資源的應(yīng)用量。為了能夠全方面反應(yīng)出管網(wǎng)中資源的具體分布以及變化情況，更為了及時準(zhǔn)確的掌握城市供水的具體情況，在管網(wǎng)中建立合理的監(jiān)測點是供水調(diào)度系統(tǒng)的關(guān)鍵。從自來水管網(wǎng)方面來說，一定要根據(jù)地形以及管網(wǎng)分布的現(xiàn)實需要，針對主干道和流量相對較大的位置，各個供應(yīng)位置的代表點和加壓泵站等，合理選取適宜數(shù)量的檢測點。另外，在城市供水監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，所要檢測的信號為各個檢測點壓力，水位以及流量等，而監(jiān)控的信號主要指各個加壓泵站中的閥門開閉狀態(tài)和泵開停狀態(tài)以及變頻機(jī)組頻率。依據(jù)歷史數(shù)據(jù)，選擇預(yù)測與分析計算模型，然后形成優(yōu)化調(diào)度方案，進(jìn)而更為精確的發(fā)布調(diào)度指令，科學(xué)合理的調(diào)整水廠供應(yīng)量。這樣就可以在確保合理水壓的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)水能源的最大程度節(jié)約，實現(xiàn)降低城市供水成本的目標(biāo)。

二、城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本構(gòu)架

1、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)本身能夠采集到供水生產(chǎn)領(lǐng)域的所有數(shù)據(jù)，包括配水系統(tǒng)、源水管線疏水系統(tǒng)以及凈水系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。其中，配水系統(tǒng)能夠自動采集加壓泵站信息、監(jiān)測點信息、高位水池信息、用戶用水信息、水流量信息、水質(zhì)信息、液位信息以及壓力信息等。源水管線疏水系統(tǒng)能夠自動采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、水源數(shù)據(jù)和水量數(shù)據(jù)等。而凈水系統(tǒng)則能夠自動采集進(jìn)水廠的實際進(jìn)水參數(shù)、出水參數(shù)、沉淀參數(shù)以及過濾參數(shù)、水流量信息、水質(zhì)信息、液位信息以及壓力信息等。針對不能自動采集到的各項參數(shù)，則需要以人工的方式進(jìn)行采集。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)當(dāng)中，由于所需功能和存在位置存在著差異，因此件系統(tǒng)又可以細(xì)分成許多子系統(tǒng)，最底層的是大用戶計量體系、水源信息采集體系、管網(wǎng)信息采集體系、加壓泵站信息采集體系以及凈水機(jī)構(gòu)自控系統(tǒng)等，主要負(fù)責(zé)采集并管理遠(yuǎn)端系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)。而第二層則為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合生產(chǎn)分析結(jié)果與報表需求，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng)當(dāng)中的各項采集數(shù)據(jù)儲存至數(shù)據(jù)庫內(nèi)。第三層生產(chǎn)信息的管理平臺，該平臺本身具備商業(yè)智能，其任務(wù)包括生產(chǎn)調(diào)度—生產(chǎn)分析—報表生成—業(yè)務(wù)智能管理等。

2、系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)在對自來水公司各項信息進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對調(diào)度管理級當(dāng)中數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用層、自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控層、商業(yè)智能級當(dāng)中的報告層、生產(chǎn)分析層的全面覆蓋。系統(tǒng)軟件的底層以實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、組態(tài)軟件為主，信息管理應(yīng)用與信息集成平臺則可以提供指標(biāo)計算、生產(chǎn)管理、績效計算、質(zhì)量分析以及計劃調(diào)度等職能，借由面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，確保自來水公司商業(yè)系統(tǒng)獲取到集成支持。最上層則為信息門戶的各個功能區(qū)，可以從IE 瀏覽器當(dāng)中直接呈現(xiàn)出所有信息。城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)以制造執(zhí)行系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，在合理利用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)、計算機(jī)技術(shù)，拖動系統(tǒng)功能朝著先進(jìn)性、平臺化以及開放性的方向發(fā)展。

三、城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本模型與應(yīng)用

隨著城市供水管理信息化工作的不斷擴(kuò)展和深入，以往各獨立的供水調(diào)度信息系統(tǒng)越來越不能滿足綜合的、復(fù)雜的城市供水管理需求。因此，各個系統(tǒng)必須盡快打破“信息孤島”的限制，實現(xiàn)面向應(yīng)用的信息互聯(lián)，才能最大程度地發(fā)揮各系統(tǒng)的應(yīng)用價值。與此同時，系統(tǒng)才可實現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合與集成。在自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)管理、管網(wǎng)水力計算、供水負(fù)荷預(yù)測與優(yōu)化調(diào)度等多方面功能。系統(tǒng)實現(xiàn)了與地理信息系統(tǒng)、水力模型等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用的協(xié)作，提高了信息利用的價值，擴(kuò)展了各系統(tǒng)的應(yīng)用功能。系統(tǒng)的供水生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析平臺采用對象 - 關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫，利用多維度數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘管理城市供水生產(chǎn)信息。來自城市水源、凈水廠、管網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)不斷積累，豐富的生產(chǎn)數(shù)據(jù)從各個側(cè)面體現(xiàn)了城市供水調(diào)度的現(xiàn)狀，可以快速找出城市供水調(diào)度工作中存在的問題，優(yōu)化調(diào)度過程，從而為城市提供更加安全穩(wěn)定的供水。系統(tǒng)能夠根據(jù)城市供水的特點，對海量城市供水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，以提供供水調(diào)度決策支持。實際應(yīng)用中，用戶可充分利用自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)、水力模型系統(tǒng)、營業(yè)收費系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)來掌握大量實時數(shù)據(jù)，并通過在線的數(shù)據(jù)挖掘方法抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、集成數(shù)據(jù)，從而為調(diào)度決策提供全面的現(xiàn)場環(huán)境。同時，通過對各項信息進(jìn)行合理加工，還能使之上升到知識的層次，確保宏觀模型構(gòu)建程序能夠朝著便捷化、智能化以及科學(xué)化的方向發(fā)展。另一方面，通過對人工智能化方案進(jìn)行合理利用，當(dāng)管網(wǎng)的工況系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常變化等情況時，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的分析及處理，還能對系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等進(jìn)行自動調(diào)整，有助于提升宏觀模型在自我適應(yīng)方面的能力。

四、結(jié)束語

綜上所述，城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)供水調(diào)度系統(tǒng)的不足，因此應(yīng)當(dāng)逐漸普及城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用。其通過完全自動的管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、過濾、加工、整理、報送和展現(xiàn)，整個過程的自動化、智能化，確保了整個數(shù)據(jù)收集、處理過程的及時性、準(zhǔn)確性。同時利用數(shù)據(jù)庫保存大量長期歷史數(shù)據(jù)，為供水調(diào)度長期數(shù)據(jù)分析提供了豐富的數(shù)據(jù)源。最后集成了智能化的水力模型系統(tǒng)，使得大量的供水調(diào)度歷史信息能夠有效地轉(zhuǎn)化為企業(yè)知識資產(chǎn)，同時也為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：丹陽水務(wù)集團(tuán)有限公司）