一、引言
與國外一些城市相比，我國的城市普遍處在日新月異的發(fā)展階段，工業(yè)生產(chǎn)、城市規(guī)劃、生活設(shè)施每天都在發(fā)生著變化。各類用水需求、與供水相關(guān)的邊界因素也隨之快速變化，傳統(tǒng)的泵站間相互獨立的管理模式已無法滿足日益復(fù)雜的供水要求，迫切需要建立水系或城市的集控中心，實現(xiàn)統(tǒng)一供水管理。
如果說大型供水泵站是供水系統(tǒng)的心臟，那么集控中心就是供水系統(tǒng)的大腦。集控中心側(cè)重的是整個水系的供水調(diào)度，同時還將優(yōu)化調(diào)度，降低資源及成本浪費等問題考慮在內(nèi)，它的目標(biāo)是“安全供水、節(jié)能降耗”。
二、系統(tǒng)需求
-建立隨需而變的數(shù)據(jù)平臺
原水供水系統(tǒng)在實施過程中的特點是階段性強，集控中心需要待各泵站陸續(xù)實施完以后陸續(xù)將其數(shù)據(jù)納入。集控中心的建設(shè)過程中如果忽略這一點，將使得在納入新建成泵站數(shù)據(jù)的時候影響原有泵站正常的數(shù)據(jù)傳輸與匯總，影響集控中心調(diào)度的精準(zhǔn)。因此，在構(gòu)建數(shù)據(jù)平臺的初期就應(yīng)考慮到其隨需而變的要求。
-制定準(zhǔn)確合理的供水計劃
過去的供水計劃主要是工作人員根據(jù)預(yù)計的用水量進行推算并制定的。由于這項工作是人為完成的，更容易受到個人經(jīng)驗、情緒的影響，另外也沒有將供水設(shè)施供水能力變化考慮在內(nèi)，因此越來越不適用于當(dāng)前的供水現(xiàn)狀。為了充分發(fā)揮供水計劃的指導(dǎo)作用，計劃應(yīng)精確到小時，在制定時需結(jié)合用水需求、供水設(shè)施供水能力、過去的供水經(jīng)驗并兼容特殊情況。
-實現(xiàn)供水優(yōu)化調(diào)度
目前的原水調(diào)度偏重于對水源地取水、對各泵站水廠的輸水，以滿足全市對水資源的需求。在優(yōu)化調(diào)度、減少成本方面考慮較少，雖然滿足了用水需要但也造成了資源及成本的浪費。因此，原水集控中心的調(diào)度系統(tǒng)需要引入優(yōu)化算法，在安全、保質(zhì)供水前提下，盡可能的降低能耗及成本浪費。
三、系統(tǒng)解決要點
-與各泵站進行數(shù)據(jù)交互，匯總各種有價值數(shù)據(jù)，下達調(diào)度指令。
-對通訊鏈路進行診斷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)異常時實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存與斷點續(xù)傳的功能。
-對大量高密度的過程數(shù)據(jù)進行高效的存儲，為調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
-對數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)冗余，確保數(shù)據(jù)安全。
-制定小時級的泵站供水計劃及水泵機組開停計劃。
-提供經(jīng)驗庫，方便管理人員借鑒過去的供水經(jīng)驗。
-建立以實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的實時原水模型，實現(xiàn)供水設(shè)施能力檢測，供水泄漏、爆管等多種預(yù)警。
-結(jié)合各時段電價，實現(xiàn)優(yōu)化排程，降低能耗，節(jié)約成本。
-與各泵站的監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)間劃分明確的控制優(yōu)先級，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
-提供多種開放性接口，便于其它第三方系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)，進行相關(guān)分析。
-在Internet網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)中將實時、歷史、報警等數(shù)據(jù)以集成的方式進行發(fā)布，使用戶可在IE中實現(xiàn)瀏覽。
四、系統(tǒng)方案
1.系統(tǒng)配置
圖1 系統(tǒng)配置圖
2.應(yīng)用軟件部署
圖2 軟件部署結(jié)構(gòu)
圖3 原水調(diào)度系統(tǒng)的組成
-實時原水模型
實時原水模型包括各個物理設(shè)備靜態(tài)信息（如原水信息、水泵等）和動態(tài)信息（如設(shè)備供水能力等），對原水供水系統(tǒng)中的各種設(shè)備進行建模和維護，通過排程求解，最終輸出各種輸水任務(wù)的可選路徑、各種路徑可選的設(shè)備、可行的供水計劃以及操作步驟等。
-調(diào)度計劃系統(tǒng)
調(diào)度計劃系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)制定供水計劃，在輸出供水計劃之前，還將觸發(fā)供水設(shè)施供水能力的檢測、觸發(fā)經(jīng)驗庫提供提供過去任意一天的供水計劃、水文、節(jié)日、重大事件信息、觸發(fā)集控中心與用水單位之間的交互。
-調(diào)度排程系統(tǒng)
調(diào)度排程系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)通過排程計算組合出切實可行的具體的調(diào)度計劃。排出各個泵站分時段分方向的供水量以及泵組組合方式和啟停時間。
-調(diào)度追蹤系統(tǒng)
調(diào)度追蹤系統(tǒng)的目的是使供水企業(yè)充分了解目前的供水情況，如供水計劃是否達成、供水的質(zhì)量如何、資源消耗如何，以便及時調(diào)整規(guī)劃。所以說調(diào)度追蹤系統(tǒng)最終的目標(biāo)其實是確保供水計劃的有效執(zhí)行。
-調(diào)度計量系統(tǒng)
調(diào)度計量系統(tǒng)是對一定周期內(nèi)的供水進行精確計量以便供水企業(yè)進行統(tǒng)計的系統(tǒng)。調(diào)度計量系統(tǒng)的最終目標(biāo)是增強供水單位對較長時間范圍內(nèi)供水情況的了解，明確水的去向，也為日后的結(jié)算提供依據(jù)。
3.方案特點
-可充分了解供水情況
制定出切實可行的供水計劃的前提是對供水情況充分了解。供水計劃需要在當(dāng)前狀態(tài)下發(fā)揮作用，換句話說如果不能充分了解當(dāng)前的供水情況將會造成供水計劃的不準(zhǔn)確，從而影響供水效果。原水調(diào)度系統(tǒng)可在1分鐘之內(nèi)顯示供水計劃的達成情況。
圖4 所有泵站計劃達成縱向進度
圖5 各泵站計劃達成橫向進度
-制定小時級的供水計劃
一天中的不同時間段，需水量是不同的，用水單位希望實現(xiàn)的是“平衡供水”，簡單的說就是供水不能時大時小，這就要求供水計劃必須細(xì)致周到。本方案中的原水調(diào)度系統(tǒng)制定的供水計劃可精確到小時（推薦以2個小時為單位），當(dāng)計劃需要變更的時候，可以在原有計劃的基礎(chǔ)上，靈活的對未執(zhí)行的部分進行調(diào)整。供水計劃不僅包括泵站的供水量計劃，還包括水泵機組開停計劃，提高水泵機組利用率、避免水泵機組不必要使用。
-檢測供水設(shè)施的供水能力
供水設(shè)施如泵站、水泵機組、供水管道等，隨著投入使用的時間不斷增長，其供水能力也在悄然的發(fā)生變化，當(dāng)供水計劃被制定出來后，由不同能力的供水設(shè)施來執(zhí)行，往往會有不同的執(zhí)行效果，有時甚至?xí)绊懙接媱潏?zhí)行的成敗，因此，集控中心原水調(diào)度系統(tǒng)在確定供水計劃時會對供水設(shè)施進行供水能力監(jiān)測，以確保供水計劃是建立在實際供水能力之上的。
圖6 供水設(shè)施供水能力
-為調(diào)度人員提供經(jīng)驗庫
集控中心的原水調(diào)度系統(tǒng)為調(diào)度人員提供了一個經(jīng)驗庫，包括過去任意一天的供水計劃、實際供水情況以及氣候、水文、重大事件等信息。經(jīng)驗庫的最終目標(biāo)是給調(diào)度人員提供過去的供水經(jīng)驗，幫助其最終確定準(zhǔn)確的供水計劃及應(yīng)急措施。
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