現代化城市給水管網調度系統分析

羅賢達

【摘要】現代化城市給水管網調度系統的技術構架一共分為五個部分，分別是營業收費管理系統、供水管網地理信息系統、管網模型、SCADA系統和供水優化調度專家決策。本文從在這些方面對現代化城市給水管網系統進行系統分析。

【關鍵詞】供水管網；管網模型；調度

引言

隨著人類城市化進程的加快，人們的生活水平和質量越來越好，在城市建設中形成了復雜的城市管網系統。為了適應供水企業的發展，利用全自動化和控制方法，將城市給水管網建設向著更加現代化的方向發展。

1、現代化城市給水調度系統的構建目標

在城市給水調度系統向著現代化發展的過程中，對現代化信息技術以及控制技術要做好充分的利用，有幾項主要的內容：管網水力模型、管網地理信息系統、營業收費管理系統。其主要目的是實現城市給水管網調度的自動化和智能化，調度與控制系統完成優化工作，進而在給水管網的建設中，實現供水企業管理系統的一體化進程。

2、現代化城市給水管網調度系統的技術構架

在現代化城市給水管網調度系統中，主要有五種系統，分別是：營業收費管理系統、供水管網地理信息系統、管網模型系統、SCADA系統和供水優化調度專家決策系統，在這五個系統共同的努力下，實現給水管網向著更加現代化、智能化的方向發展。

2.1營業收費管理系統

在管網模型中想要將節點流量的計算工作做好，需要利用好營業收費管理系統，對用戶的用水量做好記錄工作。該系統具備一定的功能，包括：自來水用戶管理、收費與計費、維修和換表業務管理、水費統計分析等。在這個系統中具備一些特點：（1）采用了很多先進的技術，包括計算機系統、操作平臺等，同時還應用一些自行開發的軟件和模型，以實用性能為基本要求，向著更加高的起點和先進性作出研究工作，這樣能夠幫助城市供水管網方便適應未來的網絡互聯趨勢，使得這個系統在未來時間里保持一定的開放性和可擴充性。（2）在營業收費的時候，綜合考慮這項業務的特點，為了對系統數據有一個準確性的保證，需要在開發方法與開發技術的選取上選擇更加成熟的類型。（3）在系統開發的過程中，要遵循一定的原則，包括：保密性、共享性、安全性等，將數據資源共享和數據安全的關系處理好。

2.2供水管網地理信息系統

這項系統是為了滿足人們在實際工作中的需求而設計的，在整個工作過程中包括各種空間數據的采集、儲存、管理、運算等內容，在計算機軟、硬件的支持幫助下，將工作進行分析，得到想要的結果。在供水GIS系統中，能夠將相關的供水管網靜態的基礎資料提供給供水管網模型。其數據在內容上可以分為兩種，分別是屬性數據和空間數據，在對供水管道的描述工作中，有關實體的內容是空間數據提供的，包括管道等空間位置信息和實體間的拓撲關系，并且能夠將各種地理信息詳細的探查出來，給出一個準確的數據。在一些與空間位置關系不大的屬性信息的描述過程中，包括管長、管徑等方面的內容則屬于屬性數據描述的范疇。

2.3供水管網模型系統

在供水管網的組成上，具有很復雜的特點，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，需要建立供水管網模型，對實際工作中的管網規劃、管網改擴建、供水調度等提供一定的數據支持。在用戶的用水量產生改變的情況下，管網狀態也相應的發生隨機變化，在這個過程中，很多狀態變量以及參數變量的具體數值是無法知曉的，針對整個供水管網，屬于一種非線性的系統，是一種動態的模型。數學模型在城市的供水系統的優化調度中發揮著重要的作用，在管網的數學模型中，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水力計算為基礎，將配水管網仿真模擬模型建立起來，需要管網拓撲結構、SCADA監測數據、水泵數據等。在管網的宏觀模型中，主要使用數學統計方法，采用黑箱理論，通過大量實測數據的分析統計出各種供水條件下的管網運行情況。宏觀模型的建立不需要具體的管網拓撲數據，但依賴于大量的實測數據。

2.4供水優化調度專家決策系統

在計算機數據采集和監控系統中，主要的功能包括調度自動化系統以及以計算機為基礎的生產過程控制，在進行工作的時候，不管監測設備在多遠，都可以被遠程控制，這樣可以使得遠程控制采集工作更加的準確和高效，在各種信息報警的過程中能夠更好的實現各種功能的應用。在一定的邊界約束條件下，對調度專家優化系統進行優化處理，再結合SCADA系統傳回的供水管網實時動態數據，來滿足系統的運行費用最小化條件，尋求供水系統最經濟的操作控制方案。調度方案經轉換為操作指令后，又通過SCADA系統計算機網絡或者通信系統傳輸至本地終端，在本地終端通過電動設備自動控制水泵的開關、閥門開度的大小等，實現供水系統的優化調度和自動控制功能。

3、現代化供水調度系統的綜合效益

3.1社會效益

隨著科學技術的發展，人工智能技術的普及。現代化信息處理技術也被應用到現代化供水調度系統之中，現代化信息技術可以準確的進行數據處理和分析，利用收集的大數據提前預估可能出現的事故，對于機械故障也可以盡早發現并自動檢測。現代化信息處理技術可以保障供水系統安全，提高服務質量，滿足客戶需求，提高企業信譽度，樹立良好企業形象。

3.2經濟效益

現代化供水調度系統通過人工智能等前沿技術的應用，可以對收集的數據進行準確分析，為管網和泵站的安全性檢測和規劃提供了安全可靠的數據，同時也提供了切實可行的改進方案，企業資金利用率得到最大化，規避企業投資風險。現代化供水調度系統利用科學數據重新配備管網供水壓力，結合自來水廠的實際情況和有利的地理位置提出改進方案，設置合理的出廠壓力和流量，減少供水過程中的電能損耗，減少用電量，通過減少電量損耗來增加企業凈利潤，為企業帶來更多的經濟效益。

參考文獻：

[1]劉建偉.現代化城市給水管網調度系統的探討[J].綠色環保建材，2018（5）.