小型水電站新型巡回檢修規(guī)劃研究

敬明遠(yuǎn)

摘要：水電站在減少環(huán)境污染和溫室氣體排放方面有巨大潛力，而提高水電站的服務(wù)水平、對(duì)水電站進(jìn)行合理分布以提高供電效率，是提高水利工程使用規(guī)模的重要途經(jīng)。本文依據(jù)現(xiàn)有實(shí)際數(shù)據(jù)和相關(guān)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)表示服務(wù)水平，且利用服務(wù)水平指標(biāo)和地區(qū)的實(shí)際情況對(duì)水電站的分布進(jìn)行優(yōu)化。

服務(wù)水平即完成一次發(fā)的完整效率，從檢修員到達(dá)水電站到檢修完成停留時(shí)間較短，則該檢修服務(wù)水平較高。因此本文基于等待型的排隊(duì)規(guī)則去建立排隊(duì)模型，當(dāng)排隊(duì)系統(tǒng)處于穩(wěn)定時(shí)，利用單位時(shí)間被服務(wù)水電站和單位時(shí)間到來(lái)檢修員之比來(lái)表示服務(wù)水平指標(biāo)。由于檢修員到達(dá)水電站的行為具有不確定性，通過(guò)查找參考文獻(xiàn)，確定了水電站在使用過(guò)程中的平均使用習(xí)慣和常見(jiàn)參數(shù)，根據(jù)檢修排隊(duì)系統(tǒng)規(guī)則和排隊(duì)論相關(guān)理論，可以建立平衡下的服務(wù)水平指標(biāo)模型。

通過(guò)查閱資料并加以處理，可知各州人口集中城市和美國(guó)各水電站的具體位置，通過(guò)Matlab以檢修站到充電站最短為目標(biāo)進(jìn)行聚類分析，得出了水電站服務(wù)于城市的覆蓋情況，建立了區(qū)域服務(wù)模型，各小問(wèn)基于此模型，根據(jù)不同問(wèn)題，實(shí)際上可以認(rèn)為是檢修員數(shù)量上的差異；根據(jù)各小問(wèn)的具體情況可以在基礎(chǔ)模型上完善出更具有針對(duì)性的具體模型，將己知的數(shù)據(jù)帶入即可求解出不同情況下的服務(wù)指標(biāo)值。

關(guān)鍵詞：排隊(duì)論：聚類分析：灰度分析：電動(dòng)汽車：節(jié)能減排

1問(wèn)題研究

為了檢修網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、優(yōu)化檢修站的位置和數(shù)量，使檢修效率大幅提高，本文依次提出了以下問(wèn)題：

（1）給出能夠用來(lái)衡量檢修員給水電站服務(wù)的服務(wù)水平指標(biāo)，并參考實(shí)際數(shù)據(jù)給出所定義的不同服務(wù)水平所對(duì)應(yīng)的指標(biāo)閡值。

（2）如果全美國(guó)水電站100%都本文的檢修模式替代替代，探究其目前服務(wù)水平。

2問(wèn)題分析

2.1問(wèn)題（1）的分析

用檢修員在水電站檢修后逗留時(shí)間來(lái)衡量檢修服務(wù)的好壞，而根據(jù)服務(wù)水平指標(biāo)的定義，本文采用單位時(shí)間被服務(wù)水電站和單位時(shí)間到來(lái)檢修員之比來(lái)表示服務(wù)水平指標(biāo)。利用排隊(duì)系統(tǒng)平衡下的服務(wù)指標(biāo)去衡量服務(wù)水平，而一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)由檢修員到來(lái)的隨機(jī)輸入過(guò)程、單列的排隊(duì)規(guī)則、先到先修的服務(wù)規(guī)則和充滿即走的輸出過(guò)程四個(gè)要素組成。以該理論規(guī)則去構(gòu)造排隊(duì)模型，通過(guò)查找文獻(xiàn)資料確定了檢修頻率和檢修時(shí)常等重要參數(shù)，建立服務(wù)水平指標(biāo)體系，并確定指標(biāo)閾值。

2.1問(wèn)題（2）的分析

該問(wèn)題是根據(jù)美國(guó)目前現(xiàn)有水電站和檢修員進(jìn)行分析的，利用文獻(xiàn)的得到的檢修站分布圖和人口密度進(jìn)行比對(duì)分析，以人口較集中的城市作為各州的中心，利用各水電站的位置數(shù)據(jù)利用Matlab聚類分析，以中心城市作為聚類中心，因此得到水電站歸屬各州的情況。在此基礎(chǔ)上，這個(gè)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化成了與問(wèn)題一相同類型的題目，將參與排隊(duì)情況帶入問(wèn)題一中的排隊(duì)模型即可求解出服務(wù)指標(biāo)。

3問(wèn)題解決

檢修員在一般水電站上檢修所需要的時(shí)間一般為3小時(shí)左右，既可視作平均服務(wù)時(shí)間t=3小時(shí)，每日服務(wù)時(shí)間段處理為15小時(shí)，檢修站在休息時(shí)間段外的有效檢修時(shí)間內(nèi)到水電站符合Poisson分布，因此可將一個(gè)水電站看做為M/M/s排隊(duì)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)兀ㄋ娬居行ё饔梅秶z修員為n，水電站內(nèi)發(fā)電機(jī)數(shù)為s需要檢修的檢修員相繼到達(dá)時(shí)間間隔服從參數(shù)為的負(fù)指數(shù)分布（可由發(fā)電功效、出力以及每天的有效供電時(shí)間求得），系統(tǒng)中共有s個(gè)發(fā)電機(jī)，每個(gè)發(fā)電機(jī)的服務(wù)時(shí)間相互獨(dú)立，且服從參數(shù)為u的負(fù)指數(shù)分布（u由單個(gè)發(fā)電機(jī)時(shí)間確定）。當(dāng)需要檢修的檢修員，若有空閑的服務(wù)臺(tái)則馬上接受服務(wù)，否則便排成一個(gè)隊(duì)列等待，等待時(shí)間為無(wú)限。則系統(tǒng)服務(wù)強(qiáng)度：

4結(jié)論

該模型利用了運(yùn)籌學(xué)中的排隊(duì)論去解決對(duì)服務(wù)指標(biāo)的劃定，建立了等待型排隊(duì)模型，限定條件符合常規(guī)水電站發(fā)電、檢修情況，在服務(wù)水平的衡量上更貼合事實(shí)，可以較為準(zhǔn)確地去應(yīng)用于實(shí)際情況。運(yùn)行實(shí)際情況具有極大的復(fù)雜性和不確定性，本模型在合理假設(shè)和合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，利用發(fā)電機(jī)可服務(wù)的范圍去建立模型分析問(wèn)題，將問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化的同時(shí)不缺失實(shí)際應(yīng)用性，并且可針對(duì)不同的替代情況在同一規(guī)則下進(jìn)行具體數(shù)量分析，模型簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)。隨著世界環(huán)保意識(shí)的逐步提升，節(jié)能減排能源模式必然成為大勢(shì)所趨。越來(lái)越多的能源產(chǎn)生模式都會(huì)有著更先進(jìn)服務(wù)模式以及修理、整頓模式，這將為水電站、風(fēng)力發(fā)電站等發(fā)電設(shè)備的服務(wù)系統(tǒng)更加先進(jìn)。