城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用分析

摘 要：當(dāng)前，各城市現(xiàn)用供水調(diào)度系統(tǒng)多為傳統(tǒng)的供水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，不僅數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)應(yīng)用方面過于分散，在供水信息的整理方面也缺乏合理性，因此研究與開發(fā)城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)顯得尤其關(guān)鍵。在此背景之下，文章以自來水公司城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)作為基本出發(fā)點與研究對象，通過重點介紹城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本構(gòu)架與基本模型，同時詳細(xì)介紹城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的利用優(yōu)勢，以期可以成為相關(guān)人士參考與學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)，從而不斷優(yōu)化城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：城市；智能化供水調(diào)度系統(tǒng)；研究；應(yīng)用

前言

近年來，隨著國內(nèi)城市化進程逐漸加速，各行各業(yè)都隨之得到了較快發(fā)展，對于水資源整體需求量也越來越多。就目前而言，國內(nèi)供水調(diào)度系統(tǒng)普遍為自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)信息整理等方面存在著一定缺陷。在此背景之下，業(yè)內(nèi)人士研發(fā)出城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)，為滿足城市智能化供水調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)提供了有利條件。

1 城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本構(gòu)架

1.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)本身能夠采集到供水生產(chǎn)領(lǐng)域的所有數(shù)據(jù)，包括配水系統(tǒng)、源水管線疏水系統(tǒng)以及凈水系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。其中，配水系統(tǒng)能夠自動采集加壓泵站信息、監(jiān)測點信息、高位水池信息、用戶用水信息、水流量信息、水質(zhì)信息、液位信息以及壓力信息等[1]。源水管線疏水系統(tǒng)能夠自動采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、水源數(shù)據(jù)和水量數(shù)據(jù)等。而凈水系統(tǒng)則能夠自動采集進水廠的實際進水參數(shù)、出水參數(shù)、沉淀參數(shù)以及過濾參數(shù)、水流量信息、水質(zhì)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(shù)，則需以人工的方式進行采集。

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)當(dāng)中，由于所需功能和存在位置存在著差異，因此硬件系統(tǒng)又可以細(xì)分成許多子系統(tǒng)，最底層的是大用戶計量體系、水源信息采集體系、管網(wǎng)信息采集體系、加壓泵站信息采集體系以及凈水機構(gòu)自控系統(tǒng)等，主要負(fù)責(zé)采集并管理遠(yuǎn)端系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)。而第二層則為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合生產(chǎn)分析結(jié)果與報表需求，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng)當(dāng)中的各項采集數(shù)據(jù)儲存至數(shù)據(jù)庫內(nèi)。第三層生產(chǎn)信息的管理平臺，該平臺本身具備商業(yè)智能，其任務(wù)包括生產(chǎn)調(diào)度——生產(chǎn)分析——報表生成——業(yè)務(wù)智能管理等。

1.2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)在對自來水公司各項信息進行整合的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對調(diào)度管理級當(dāng)中數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用層、自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控層、商業(yè)智能級當(dāng)中的報告層、生產(chǎn)分析層的全面覆蓋。系統(tǒng)軟件的底層以實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、組態(tài)軟件為主，信息管理應(yīng)用與信息集成平臺則可以提供指標(biāo)計算、生產(chǎn)管理、績效計算、質(zhì)量分析以及計劃調(diào)度等職能，借由面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，確保自來水公司商業(yè)系統(tǒng)獲取到集成支持。最上層則為信息門戶的各個功能區(qū)，可以從IE瀏覽器當(dāng)中直接呈現(xiàn)出所有信息[2]。城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)以制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，在合理利用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)、計算機技術(shù)，拖動系統(tǒng)功能朝著先進性、平臺化以及開放性的方向發(fā)展。

2 城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本模型

近年來，城市供水日常管理活動正朝著信息化方向發(fā)展，呈現(xiàn)出復(fù)雜化、綜合化、技能化特征，而傳統(tǒng)意義上的各種供水調(diào)度系統(tǒng)也已經(jīng)無法滿足城市供水日常管理活動的基本需求。在此背景之下，需要各自來水公司最大限度擺脫信息孤島，通過開展信息互聯(lián)活動，確保各城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)均能充分體現(xiàn)其應(yīng)用價值。

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)通過和其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行集成及綜合，在對自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)各項技術(shù)進行合理利用的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮優(yōu)化調(diào)度、數(shù)據(jù)管理、預(yù)測供水的負(fù)荷以及計算管網(wǎng)的水力等方面的優(yōu)勢與功能。與此同時，城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)還可以和水力模型以及地理信息系統(tǒng)中各項應(yīng)用職能、數(shù)據(jù)進行有效協(xié)作，不僅有助于提升信息利用整體價值，而且系統(tǒng)的實際應(yīng)用功能也可以得到有效拓展。

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)供水?dāng)?shù)據(jù)的分析平臺方面以對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基準(zhǔn)，將其視作系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主要倉庫，通過開展數(shù)據(jù)挖掘活動以及多維度的數(shù)據(jù)分析活動，實現(xiàn)對自來水公司供水、生產(chǎn)等基本信息進行綜合管理。與此同時，隨著城市水源信息、管網(wǎng)信息以及凈水廠信息等數(shù)據(jù)的迅速累積，供水的各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)也隨之愈加豐富，并成為城市智能化供水調(diào)度實際情況的直接表現(xiàn)，通過對城市智能化供水調(diào)度實踐活動中出現(xiàn)的問題進行準(zhǔn)確定位及深入分析，在對調(diào)度程序進行不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上，確保城市智能化供水程序的安全性及穩(wěn)定性[3]。除此之外，城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)在立足于城市供水基本特性的基礎(chǔ)上，還能夠快速、準(zhǔn)確地分析海量城市中的各項供水?dāng)?shù)據(jù)，當(dāng)自來水公司進行供水調(diào)度研究以及決策等環(huán)節(jié)，都可以為其提供豐富的信息資源，確保決策工作的精準(zhǔn)性與合理性，為為自來水公司帶來更多生產(chǎn)效率。

3 城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的各項優(yōu)勢

一般而言，供水管網(wǎng)水流量及壓力、凈水廠的出廠壓力及出廠流量、加壓站壓力及流量、自來水公司壓力及流量等方面均會呈現(xiàn)各種出數(shù)學(xué)關(guān)系。鑒于此，基于自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)所采集到的各項歷史數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)，通過對其進行合理轉(zhuǎn)換之后，即可將其直接應(yīng)用于城市化供水調(diào)度系統(tǒng)的各個水力模型中，就能夠?qū)崿F(xiàn)對供水系統(tǒng)相關(guān)變量關(guān)系動態(tài)模型的直接表達。就具體實用程序與實踐程序來說，城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)本身存在著兩個方面的優(yōu)勢，具體如下：第一，較之傳統(tǒng)系統(tǒng)，城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)在統(tǒng)計方法、統(tǒng)計效率、數(shù)據(jù)挖掘程序等方面都有優(yōu)勢。在對數(shù)據(jù)維度及深度進行優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上，再有序整理各項歷史數(shù)據(jù)，使之成為決策環(huán)節(jié)的重要信息[4]。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(gòu)建程序能夠朝著便捷化、智能化以及科學(xué)化的方向發(fā)展。第二，通過對人工智能化方案進行合理利用，當(dāng)管網(wǎng)的工況系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常變化等情況時，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的分析及處理，還能對系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等進行自動調(diào)整，有助于提升宏觀模型在自我適應(yīng)方面的能力[5]。

4 結(jié)束語

城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)收集程序、過濾程序、加工程序、整理程序以及利用程序等方面的自動化以及智能化提出了較高要求。為了提升數(shù)據(jù)收集程序與整理程序的整體精準(zhǔn)性和及時性，需要對對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的各項歷史數(shù)據(jù)進行充分利用，使之成為城市智能化供水調(diào)度實踐程序中的重要數(shù)據(jù)源，再通過合理把握及利用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，在深入研究城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)基本模型的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的各項優(yōu)勢，從而為自來水公司帶來更多生產(chǎn)效益。

參考文獻

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[2]趙晶晶，許峰.基于分解的混合多目標(biāo)進化算法在供水調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2013，12（2）：127-129.

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[4]曹永強，王本德.模糊隨機可靠性理論及其在供水調(diào)度中的應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，22（1）：119-121.

[5]戚明杰，賴華.城市智能化供水調(diào)度系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].自動化儀表，2014，5（5）：34-37.

作者簡介：吳斌（1988，1-），男，河南汝州人，鄭州市市政工程勘測設(shè)計研究院給水分院，給排水專業(yè)。

湯凱濤（1983，6-），男，河南魯山人，鄭州市市政工程勘測設(shè)計研究院給水分院，給排水專業(yè)。