给水管网建模与科学调度软件技术应用.docx
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1、给水管网建模与科学调度软件技术应用供水管网信息化管理与检测技术应用研讨会刘遂庆,信昆仑信息化自动控制给水管网运行模拟调度应用计算机信息化和自动控制技术实现给水管网运行模拟和科学调度,己成为城市供水行业科学技术现代化的标志,通过建立管网地理信息系统(GIS)和管网压力、流量及水质检测SCADA系统,应用计算机软件进行管网水力及水质动态模拟(即管网建摸)和管网运行科学调度,是实现城市供水科技现代化的基本技术路线,可以掌握已建管网的实时运行状况,分析管网各个构造部分的运行功能,发现管网现状存在的问题,预测管网哪个维护和改造对总体系统的影响,科学合理的指定近期、远期的管网改造和扩建方案等。给水管网科学
2、调度系统是覆盖整个给水管网信息给水管网建模与科学调度软件技术应用同济大学环境科学与工程学院刘遂庆信昆仑应用计算机信息化和自动控制技术实现给水管网运行模拟和科学调度,已成为城市供水行业科学技术现代化的标志,通过建立管网地理信息系统(G1S)和管网压力、流量及水质监测SCADA系统,应用计算机软件进行管网水力及水质动态模拟(即管网建模)和管网运行科学调度,是实现城市供水科技现代化的基本技术路线,可以掌握已建管网的实时运行状况,分析管网各个构成部分的运行功能,发现管网现状存在的问题,预测管网维护和改造对总体系统的影响,科学合理地制定近期、远期的管网改造和扩建方案等.给水管网科学调度系统是模龙整个给水
3、管网信息化管理技术的综合系统,可以制定合理的离线和在线运行调度计划和调度方案,统一调度各泵站的水泵运行,保持管网系统水量和水压的优化分布,优化供水能耗和供水成本,降低管网中爆管事故的发生概率,提高供水安全性和企业服务水平.开发和应用国产化管网建模和科学调度软件,与国内城市供水生产实际应用需求紧密结合,有效提高了供水管网运行效率和供水系统安全,提高供水系统信息化管理水平,促进供水行业现代化技术进步和供水行业国产化应用软件的发展,是我国城市供水行业在今后10-10年内的科技创新发展方向,也是我国供水系统计算机应用和软件研究与开发部门的迫切任务.1蛤水网运行拟和科学调度软件结构设计完善的供水管网信息
4、化管理与控制调度系统应包括管网地理信息(GIS)系统、管网数据监测与采集(SCADA)系统、管网水力模拟和管网科学调度等多个子系统,它们之间的关系如图1所示.实际情况下,系统的建设往往分期逐步实施,逐步完善.W度管就的决傲支持水力计Ir务成果泵站、叫J的调度指水厂供水量、Mfh点水压水鼻动毒水位图1给水管网信息化管理与科学调度软件结构和子系统关系管网优化度系流(管网用水量预测、管网优化调度方案计算)建立上述软件系统是一个复杂的系统工程,需要下述的科学地设计和软件开发组织:决策者和管理层需要系统地规划给水管网信息管理和优化运行控制系统的建设,使管网G1S系统、管网SCADA系统、管网水力模拟系统
5、能够相互协作,高效地运行在所建立的高度协调、严密组织的软件、硬件平台之上;由于专业领域的差异,各系统之间的数据通讯和接口并不容易做到一致和协调,需要要求各子系统提供开放式和标准化的软硬件接口,供水企业依靠自身的技术力*和专业人员组织、协调各子系统之间的关系,使系统能婚最大程度上的协调运作2管网动志IMa软件脩构与功能供水管网动态模拟是模拟计算管网运行实时水力状态的管网微观模型,求解管网中管段流量、节点压力、泵站流量和扬程,检验管网设计和运行质量,及时发现管网中存在的问/8,为泵站设计和运行、管网运行与扩建提供依据.管网模拟软件通过建立管网微观模型,连续进行管网运行状态模拟(包括水力和水质),结
6、合管网GIS,帮助管理人员分析管网的水质和水力状态.实时模拟的目的是根据用户用水量变化,检测管网在任何时段内的运行状态、总体效益和费用,为管网运行调度提供决策依据,评价管网总体运行效果.实时模拟的基本方法是以管网水力平差计算为基础,将分时段变化的用水量作为拟动态数据,对不同时段的运行状态进行平差计算,最后对总模拟时期的计算结果进行汇总、评价和决策。管网实时模拟软件结构如下列框图所示:3科学度软件技术方法给水管网科学调度系统涵盖了通讯、自动控制、数学优化、数据库等多项技术,其中的理论计算和数据库技术构成了管网优化调度系统软件的核心,而理论计算中的水力计算、用水量预测、优化调度计算从功能上相互独立
7、,同时又共同服务于系统软件。合理地规划软件模块的功能结构有助于软件整体良好、可靠的运作。给水管网科学调度软件系统结构如图3所示.管网科学调度软件分为软件接口、计算核心和图形界面三部分.其中软件接口部分更多程度上是指本软件系统中所使用的管网其他信息管理系统(SCADA、GIS.营业抄表系统等)的数据接口,这些接口应该被定义和描述成规范的形式,以便于其他应用程序可以方便地与这些系统相连并进行数据交互.SCADAI数据J用水量测图3管网运行科学调度软件系统结构图优化调度计算模块水力计埠模块用水量变化图、发水池水位文化期、衰压点压力留、爰站电耗BB、表调度成果管网布置总图泵站内部布置图调度系统模按图形
8、界面水塔(池)图计算核心是软件的主体,由用水量预测、微观水力模型、优化调度计算三大模块组成:用水量预测:通过与SCADA数据接口读入历史用水量数据,经平滑处理形成历史样本数据,选择正确的输入参数和相应的预测模型,对参数估计和模型误差分析后用于管网用水量的预测.管网微观水力模型:提供管网基础资料管理与图形表达、管网运行工况管理、管网参数校核、管网用水量统计与管理等功能,其核心内容在于管网的水力计算.该模型可以通过丰富的系统接口连接其他管网信息与管理系统,并为模型本身即优化调度系统提供强大而可靠的数据支持.管网优化调度计算模块:根据用水量预测结果,通过将历史调度方案以及相关的实际监测水力数据和能量
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