城市智能化供水調度系統的研究與應用分析

裴劍鋒

摘要：目前，我國國內城市的供水調度系統普遍為自來水實時數據采集與監控系統，在數據采集、數據應用、數據信息整理等方面存在著一定缺陷。在此背景之下，許多業內人士研發出城市智能化供水調度系統，這為滿足城市智能化供水調度標準奠定了一定的基礎。

關鍵詞：城市；智能化供水調度系統；研究；應用

一、供水調度系統的基本特征

我國城市自來水的管網監測和調度系統的特征，即在城市區域內的供水網管中設置一定數量的監測點，然后利用現場的傳感器與就地監控裝置把監測點的相應信號進行收集整理，然后再經過有線或者是無線通訊途徑將數據定時或實時輸送到監控中心，這時候監控中心就會對所有監測點的數據進行分析，針對城市管網的具體運行狀況科學合理的完成調度工作，從而確保城市供水管網系統穩定安全的運行。還有一部分調度系統可以發出指令，針對監測點相應的就地控制單元進行遙控，針對加壓泵相應開啟臺數或者變頻恒壓供水相應頻率進行控制，科學合理的調配水資源的應用量。為了能夠全方面反應出管網中資源的具體分布以及變化情況，更為了及時準確的掌握城市供水的具體情況，在管網中建立合理的監測點是供水調度系統的關鍵。從自來水管網方面來說，一定要根據地形以及管網分布的現實需要，針對主干道和流量相對較大的位置，各個供應位置的代表點和加壓泵站等，合理選取適宜數量的檢測點。另外，在城市供水監控調度系統中，所要檢測的信號為各個檢測點壓力，水位以及流量等，而監控的信號主要指各個加壓泵站中的閥門開閉狀態和泵開停狀態以及變頻機組頻率。依據歷史數據，選擇預測與分析計算模型，然后形成優化調度方案，進而更為精確的發布調度指令，科學合理的調整水廠供應量。這樣就可以在確保合理水壓的基礎上，實現水能源的最大程度節約，實現降低城市供水成本的目標。

二、城市智能化供水調度系統基本構架

1、系統的硬件結構

城市智能化供水調度系統本身能夠采集到供水生產領域的所有數據，包括配水系統、源水管線疏水系統以及凈水系統中的數據。其中，配水系統能夠自動采集加壓泵站信息、監測點信息、高位水池信息、用戶用水信息、水流量信息、水質信息、液位信息以及壓力信息等。源水管線疏水系統能夠自動采集水質數據、水源數據和水量數據等。而凈水系統則能夠自動采集進水廠的實際進水參數、出水參數、沉淀參數以及過濾參數、水流量信息、水質信息、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，則需要以人工的方式進行采集。系統的硬件結構當中，由于所需功能和存在位置存在著差異，因此件系統又可以細分成許多子系統，最底層的是大用戶計量體系、水源信息采集體系、管網信息采集體系、加壓泵站信息采集體系以及凈水機構自控系統等，主要負責采集并管理遠端系統各項數據。而第二層則為生產數據庫，結合生產分析結果與報表需求，系統把數據采集的子系統當中的各項采集數據儲存至數據庫內。第三層生產信息的管理平臺，該平臺本身具備商業智能，其任務包括生產調度—生產分析—報表生成—業務智能管理等。

2、系統的軟件結構

城市智能化供水調度系統在對自來水公司各項信息進行整合的基礎上，實現對調度管理級當中數據庫的應用層、自來水實時數據采集與監控層、商業智能級當中的報告層、生產分析層的全面覆蓋。系統軟件的底層以實時數據庫系統、組態軟件為主，信息管理應用與信息集成平臺則可以提供指標計算、生產管理、績效計算、質量分析以及計劃調度等職能，借由面向服務的體系結構，確保自來水公司商業系統獲取到集成支持。最上層則為信息門戶的各個功能區，可以從IE 瀏覽器當中直接呈現出所有信息。城市智能化供水調度系統的軟件結構以制造執行系統標準體系架構為基礎，在合理利用面向服務的體系結構、計算機技術，拖動系統功能朝著先進性、平臺化以及開放性的方向發展。

三、城市智能化供水調度系統基本模型與應用

隨著城市供水管理信息化工作的不斷擴展和深入，以往各獨立的供水調度信息系統越來越不能滿足綜合的、復雜的城市供水管理需求。因此，各個系統必須盡快打破“信息孤島”的限制，實現面向應用的信息互聯，才能最大程度地發揮各系統的應用價值。與此同時，系統才可實現與其他業務系統的綜合與集成。在自來水實時數據采集與監控技術的基礎之上，系統集成數據管理、管網水力計算、供水負荷預測與優化調度等多方面功能。系統實現了與地理信息系統、水力模型等系統的數據和應用的協作，提高了信息利用的價值，擴展了各系統的應用功能。系統的供水生產數據分析平臺采用對象 - 關系數據庫作為系統數據倉庫，利用多維度數據分析和數據挖掘管理城市供水生產信息。來自城市水源、凈水廠、管網的實時數據不斷積累，豐富的生產數據從各個側面體現了城市供水調度的現狀，可以快速找出城市供水調度工作中存在的問題，優化調度過程，從而為城市提供更加安全穩定的供水。系統能夠根據城市供水的特點，對海量城市供水數據進行快速分析，以提供供水調度決策支持。實際應用中，用戶可充分利用自來水實時數據采集與監控系統、地理信息系統系統、水力模型系統、營業收費系統、客戶服務系統來掌握大量實時數據，并通過在線的數據挖掘方法抽取、轉換、清洗、集成數據，從而為調度決策提供全面的現場環境。同時，通過對各項信息進行合理加工，還能使之上升到知識的層次，確保宏觀模型構建程序能夠朝著便捷化、智能化以及科學化的方向發展。另一方面，通過對人工智能化方案進行合理利用，當管網的工況系統中出現數據異常變化等情況時，能夠實現智能化的分析及處理，還能對系統參數、系統狀態等進行自動調整，有助于提升宏觀模型在自我適應方面的能力。

四、結束語

綜上所述，城市智能化供水調度系統可以有效彌補傳統供水調度系統的不足，因此應當逐漸普及城市智能化供水調度系統的應用。其通過完全自動的管理，實現了數據采集、過濾、加工、整理、報送和展現，整個過程的自動化、智能化，確保了整個數據收集、處理過程的及時性、準確性。同時利用數據庫保存大量長期歷史數據，為供水調度長期數據分析提供了豐富的數據源。最后集成了智能化的水力模型系統，使得大量的供水調度歷史信息能夠有效地轉化為企業知識資產，同時也為企業創造了更多的經濟效益。

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（作者單位：丹陽水務集團有限公司）