論“城市優化供配水系統”研究與開發—建設節水型城市的必備工具

時間：2008-02-13 來源： 作者：

3.管網管理子系統

管網管理子系統用于對管網信息進行全面的了解和詳細的分析。提供屬性與管線的雙向查詢工具查詢檢索各種需要的數據和信息。

4.管網運行調度子系統

管網運行調度子系統實際上就是“供配水優化系統”的具體實施，它是在GIS系統的基礎上建立起來的，該子系統同時需要查表收費系統和SCADA系統的數據支持；

5.事故處理子系統

事故處理子系統包括爆管事故處理和火災事故處理兩個模塊，爆管事故是指管網中突發的爆管等漏水事故。用戶只需指定漏水處，系統將能夠制定出合理的處理方案，以便及時排除故障。當需檢修某個或某些閥門時，則需利用擴大關閘搜索尋找需關哪些閥門，以便進行搶修；火災事故處理，是指在城市中突發火災時，用戶只需指定失火處，并給定搜索條件，系統將能夠根據搜索條件找出可用的消防栓，提供給消防部門。

6.管網維護管理子系統

該子系統主要是對管道完工檔案、閘門和管網運行狀態進行管理日常業務管理。  

2.2高度現代化的生產調度指揮系統功能

任何一個城市自來水企業，為了滿足對生產過程的調度指揮，均需設置一個“中央生產調度指揮中心”，以及指揮生產的“生產過程實時監控系統（SCADA）”；該SCADA系統通常由企業生產調度指揮中心、分廠測控站（MCS；Measure＆Control System）、管網RTU、有線/無線通信系統等構成；因此，SCADA就構成了“城市供配水綜合自動化系統（Synthetic Automatic System，SAS）”的核心系統。
“城市供配水綜合自動化系統”之中的SCADA功能，可以概要的描述如下：

1.數據采集功能：根據公司生產調度中心調度生產指揮的需求，要求系統對自來水管網及各水廠能夠數據采集以下信息：合理分布在自來水管網上的測壓信號（管網壓力），各水廠泵的運行參數、電源供電情況、耗電量、當前功率因素、水廠進/出水量、原水濁度、出廠水濁度、余氯、PH值等。

2.數據傳輸功能：將現場采集到的數據，或直接或通過各生產調度分系統，實時地傳遞到生產調度中心主系統。

3.數據顯示及分析功能：生產調度中心主系統將獲得的各類信息及數據，經過分析、加工直觀地、動畫地顯示出來；供生產調度指揮人員使用。

4.報警功能：系統可對各水廠機泵運行異常，如電壓、電流的不足或過載等，管網壓力不足或超限進行及時報警。

5.歷史數據的存儲、檢索、查詢及分析功能：根據公司生產調度中心調度生產指揮，和檢索、查詢及分析歷史數據的需求，系統應具備實現歷史數據的存儲、檢索、查詢及分析功能。

6、報表顯示及打印功能：系統可自動生成各種生產情況的日月年報表，并可隨時打印。

7.遙控功能：根據公司生產調度中心調度生產指揮的需求，系統操作人員可在生產調度中心實現對有關水泵實現開停遙控。

8.網絡功能：將現場采集到的數據送到網絡服務器上，供其他系統使用。

2.3完全信息化的在線優化供配水系統功能

以供水管網GIS為背景建立起來的城市優化供配水系統數學模型，在城市自來水公司生產調度中心投入使用的時候，通常都具備有“完全信息化的在線優化供配水系統功能”。

2.4 應急事故處理的社會服務功能

城市自來水管網系統在實際運行過程中，有可能發生各種各樣的事故（諸如爆管、停水、水壓不足等），城市居民、單位均可通過預先設置的電話通知自來水公司，以便急時得到維修，這就是應急事故處理的社會服務功能。

3、“城市優化供配水系統”的開發方法

3.1城市優化供配水系統數學模型的建立

1、建立“城市優化供配水系統數學模型”意義人類進入21世紀，由于全球性水資源的短缺（我國更為嚴重），極大地威脅著人類的生存；因此，科學合理的利用水資源、節約城市工業與生活用水已迫在眉睫，建立“城市優化供配水系統數學模型”，實施城市管網優化供配水，從而達到城市節約用水的目的。

建立了“城市優化供配水系統數學模型”以后，我們就具備了深刻理解城市供水系統地下管網運行的條件，該模型不僅提供城市供水系統中不同泵的供水范圍，而且還可明顯的反映出城市供水系統地下管網可能發生的瓶頸現象，模型同時還可提供各種供配水方案的直觀模擬演示，這就為系統操作者進行實時在線優化供配水提供了有利條件。

在城市供配水管理方面，由于有了“城市優化供配水數學模型”，對城市因其發展而需要進行管網擴展，模型提供了有力的數據支持，從而保證了城市供配水系統的優化管理，用戶也得了高質量的服務。

2.“城市優化供配水系統數學模型”建模前的準備

（1）“城市優化供配水系統數學模型”的結構如下：

“城市優化供配水系統數學模型”的建模過程，如圖2所示；通常在建立數學模型前，必須進行前期的各種數據的準備工作，如管網數據的確定、需水量數據的確定、測試數據等；這里我們就不一一予以說明了；值得一提的是，用于建模的數據正確性是一定加以測定的。

3.建模與模型計算

城市優化供配水系統數學模型的建立，是以管網GIS系統基礎數據，計算機網絡收費系統數據處理和現場管網測試數據等為依據；根據城市管網分布結構，篩選出管網干道節點，以這些管網干道節點為核心，形成管網水流環路，然后再利用流體力學基本計算公式進行模擬計算，從而獲得管網環路各節點上的壓力分布和流量分布；根據系統優化目標，進一步對該系統進行優化；“城市優化供配水系統仿真與優化軟件包”的運行，使上述這一切成為可能；有關城市優化供配水系統數學模型的建立，及其仿真計算和系統優化設計，另文予以論述。  

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