供水科学调度系统综述

信息技术的发展:
云计算、人工智能的技术支撑
五. 供水科学调度的决策方法
5.1.供水科学调度的决策目标
安全
总体 目标
合理
量化指标
容量 能量
优化
质量
五. 供水科学调度的决策方法
5.2. 压力调度向水量调度的演进
目前供水调度基本上是基于管网压力进行调度，而忽视或者缺乏对 用户用水模式调控的手段 。用户在高峰时集中用水，造成大量能量 的调入仍无法避免低水压区域的产生，而在低峰时大量的富余水头 白白浪费。
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学布局测压点
压力区域分析 （层次性） 相对高压区 相对次高压区 相对中压区 相对次低压区 相对低压区
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学布局测压点
供水路径分析（关联性）
主要供水路径
次级供水路径
供水科学调度系统综述
王煜明
上海三高计算机中心股份有限公司
主要内容
供水调度的主要业务流程
供水调度系统的历史变迁
供水科学调度的基本概念 供水科学调度的监测系统 供水科学调度的决策系统 供水科学调度的指令系统 供水科学调度的软件构成
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一. 供水调度的主要业务流程
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二. 供水调度系统的历史变迁
数字化
•存储媒体的改变，存储功能的改变，使得信息向知识转变、私有知识 向公共知识转变的过程变得可能
联动化
• 由于调度指令与SCADA数据的对接与联动，水厂、管网当前的动态一 目了然，有利于调度工作的开展
互动化
•一、二级调度员通过指令平台的交互，可以真切地互相了解调度工作 需求的变化
流程化
•流程化的工作模式，使得调度工作更加有序、可控
分析功能
•可以将调度指令与SCADA数据对接起来，分析指令发出前后管网压力、 水量的变化是否达到调度目标，寻求优化方案
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七. 供水科学调度的软件构成
7.2.供水科学调度系统软件板块结构
水力模型
预案管理 方案制定
事件管理
方案评估
监测系统
在线调度
指令发布
指令回复
水量预测
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二. 供水调度系统的历史变迁
2.2.供水科学调度系统
是多系统整合、全面覆盖调度决策流程的辅助软件
水量预测模型、 泵站模型、管 网模型综合运 算给出优化的 调度方案以辅 助决策
更为多元的 监测目标 更为科学的 测点布局 更为全面的 监测手段
指令发布与监 测系统的联动， 可以跟踪指令 发布、执行的 过程，可以分 析指令执行效 果
3.2. 供水科学调度系统的核心
科学调度的核心部分“调度决策系统”，是应用数学 方法建立的各种模型来解决决策过程的诸多问题。
管网水 力模型 水厂泵 站模型 预案管 理系统 事件管 理系统
水量预 测模型
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调度决 策系统
方案评 估系统
四. 供水科学调度的监测系统
4.1.管网监测系统的监测目标
通过云分发软件包括 各种模块及实用工具 通过云服务实现管 网建模一种新型的 服务模式
通过Iaas、Paas、 Raas云服务，支持 客户在云端部署管 网水力模型系统
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六. 供水科学调度的指令系统
6.2. 供水科学调度系统指令系统的功能
检索功能
•由于调度指令存储在数据库中，因此对于任何调度员、任何时间的调 度过程都能进行追溯
报表功能
• 调度工作的日报、周报、月报、季报、年报的各种统计报表都可以 随手拈来
考核功能
•对于调度员工作在及时性、有效性方面进行考核，以便改进工作
五. 供水科学调度的决策方法
5.5. 管网水力模型作为决策核心的必要条件
• 主精度要求 <1.0 m • 水量动态更新 及自适应校验
模型的 精确度
模型的 实时性
模型的 模型的 运行速度 模拟能力
• 大型模型一次 计算速度<0.1s • 强大的现场工 况模拟的能力
六. 供水科学调度的指令系统
6.1. 供水科学调度系统指令系统的目标
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四. 供水科学调度的监测系统
4.4.监测系统向物联网（IOT）的演进
必要性
细节化、智能化、自动化是管网管 理必经之路 通过物联网了解管网各个方面的细 节，有效地制定节能降耗方案 打破传感器孤立状态，通过物联网 实现物物相连，实现智能化
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可行性
网络技术的发展： IPV6标准、带宽扩展、无线传输 传感技术的发展: 传感器的发展得到高度重视
压力类监测
供水流量监测
用户水量监测
水质安全监测
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环境气象监测
管道振动监测
四. 供水科学调度的监测系统
4.2.测压点布局的基本原则
结构性
层次性
关联性
敏感性
反映出管网结构 的特征 勾勒出管网压力 整体的分布状态 使离散的测压点 数据具有系统性。
管网具有输水管 道、配水管道、 用户管道三个层 次 测压点的布局应 该反映管网的这 个特征
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三. 供水科学调度系统的概念
3.1.供水科学调度不是简单的一套软件
战略思想 创新理念 科学方法 信息技术
先进性
创造性
科学性
可用性
保护资源 减少碳排
系统整合 在线决策
数学模型 决策算法
电子存储 数据再造 智能分析
节省能源
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预案管理
模糊评估
三. 供水科学调度系统的概念
压 力 调 度 压 力 调 度
水 量 调 度
水 量 调 度
五. 供水科学调度的决策方法
5.3. 调度决策的主要模式
三种不同类型的调度决策模式
基于知识驱动的 调度决策方法 基于模型驱动的 调度决策方法 基于数据驱动的 调度决策方法
五. 供水科学调度的决策方法
5.4. 管网水力模型是调度决策的核心技术
2.1.传统意义上的供水调度系统
人工经验
决策方式 简易少量 监测手段 传统方式 指令发布
调度 系统
优点 缺点
简单、灵活、易 行
适合初级阶段的 系统建立
监测数据难以全 面地反映管网的 水力状态
人 经 一 性 工 验 致 、 全 性 稳 性 面 、 定 、 可 承 较 继 性 差
指令发布难以追 溯、难以统计、 难以分析
智Βιβλιοθήκη Baidu决策
智能分析
调度数据库
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七. 供水科学调度的软件构成
7.3.供水科学调度系统软件装配特性
有模版
最小系统 组合系统
无模版
完整系统
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七. 供水科学调度的软件构成
7.4.供水科学调度软件系统向云计算的演进
通过云实现分布式并 发计算，支持大型管 网模型的极速计算 通过云提供专家级知 识库的服务，支持模 型的工程应用及咨询
测压点之间应具 有一定的关联性， 前后测点有水力 学上的联系 以便对数据进行 逻辑分析而发现 存在的问题。
对管网有些部位 需要特别加以关 注： 水力敏感点 社会敏感点
安全敏感点
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学布局测压点
供水区域分析
各水源的供水范围（结构性） 各水源的供水方向（关联性） 相邻区域浮动区间（敏感性）
经典的计算技术，有充分理论根据，有权威计算公式， 是解决管网问题精确的科学的方法
模型可以模拟或仿真管网的各种工况状态，参数条件 改变时，整个管网水力的变化一目了然
计算的结果是全局的、连续的、细节的，相关的。而 监测系统获取的数据是局部的、离散的、概略的
既可作为日常管网运行调度的指导，更可从宏观上解决 管网结构的不合理性，从根本上去解决管网的调度问题