供水科学调度系统综述()

2007年获佛山市科学进步二等奖
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六.科学调度案例的分析
6.2.佛山案例的创新点
之一：确立了以水力模型为技术核心的科学调度决策体系
作为供水管网的经典的计算技术，有充分的理论根据，有权 威的计算公式，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，在参数条件改变 的情形下，整个管网水力的变化一目了然； 模型计算的结果是全局的、连续的、细节的，可以知道管网 每个节点的细节及相互关系。这与监测系统获取的数据是局 部的、离散的、概略的是不可比拟的； 水力模型既可以作为日常的管网运行调度的指导，更可以从 宏观上去解决管网结构的不合理性，从而从根本上去解决管 网的调度问题，而取得更为可观的经济回报。 www.shanghai3h.com
通过激发机制，使在线调度系统适时地调出事件在线 修改模型并结合供水系统当时的实际情况作为调度决 策的条件或目标共同参与决策过程。
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六.科学调度案例的分析
6.2.佛山案例的创新点 之五：供水状态评估系统优化决策
该系统建立在一套有效的供水状态评估指标体系之上， 评估系统会考虑水力评估指标、水质评估指标、费用评 估指标三大类（目前尚未实现水质指标的评估），它能 够对供水系统的实时运行状态或模拟运行状态进行评估， 对管网运行的可靠性、安全性和经济性作出综合评价。
2.2.测压点布局的基本原则
层次性：
一般而言，由于管网本身具有输水管道系统、配水管 道系统、用户管道系统三个层次，因此测压点的布局也应 该反映出管网的这个特征。布局时考虑这个问题，对平时 管理会产生积极的作用。
2013-7-20
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二.管网监测系统的布局
2.2.测压点布局的基本原则
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二.管网监测系统的布局
2.3. 科学布局测压点
供水区域分析（结构性）
各水源的供水范围
各水源的供水方向
相邻区域的浮动区间（敏感性）
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二.管网监测系统的布局
2.3. 科学布局测压点
压力区域分析 （层次性）
五.科学调度系统的组成
5.4.科学调度系统软件界面—离线调度
主要界面 水量预测
预案生成
预案评估 入库发布
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六.科学调度案例的分析
6.1.科学调度系统的应用—佛山典型案例
2003年建立管网水力模型 2004年建设科学调度系统 2005年科学调度系统投产 2006年通过广东省科协评审
关联性：
在有条件的情况下，测压点的布局之间应该具有一定 的关联性，即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。这种情况下，对测压点的 数量要求会比加大。
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二.管网监测系统的布局
2.2.测压点布局的基本原则
敏感性：
对管网的有些位置需要特别加以关注，如多水源供水 的供水边界是十分敏感的地点，水流因两边压力的变化而 经常改变方向，对安全、水质等都会产生很大的影响。
在线调度运用复合型的供水调度决策， 与SCADA系统同步 运行，根据当前供水工况进行在线科学调度决策，以指导 供水调度工作。 www.shanghai3h.com
六.科学调度案例的分析
6.2.佛山案例的创新点
之四：创立调度事件系统及其激发机制
为解决计划事件如：施工、维修，及突发事件如爆 管、火灾等对供水调度的影响，该系统能以预案的方 式修改水力模型的拓扑结构，从而对调度决策提供决 策条件之一。
模型可以模拟或仿真管网的各种工况状态，在参数条件改变的 情形下，整个管网水力的变化一目了然；
模型计算的结果是全局的、连续的、细节的，可以知道管网每 个节点的细节及相互关系。这与监测系统获取的数据是局部的、 离散的、概略的是不可比拟的； 水力模型既可以作为日常的管网运行调度的指导，更可以从宏 观上去解决管网结构的不合理性，从而从根本上去解决管网的 调度问题，而取得更为可观的经济回报。
6.3.佛山案例的应用效果
数据来源《水厂调度日报表》
供水经济性比较—同等水量配水单位电耗比较
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六. 科 学 调 度 案 例 的 分 析
6.3.佛山案例的应用效果 供水经济性比较—同等水量配水单位电耗比较 370.15 68万吨
65万吨 62万吨 59万吨 57万吨
五.科学调度系统的组成
5.2.科学调度系统软件组成
指令系统 预案库 离线调度 在线调度 调度日志
水量预测
泵站模型
管网模型
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五.科学调度系统的组成
5.3.科学调度系统软件界面--在线调度
水量预测 方案生成
模型模拟
压力分布 调度指令
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六.科学调度案例的分析
6.2.佛山案例的创新点
之二：建立实用的水量组合预测方法
创建针对佛山的经济、人文、气候等特点的水量预测方法。
通过分析用水量的各种影响因素将解释性预测方法和时间预测 方法相结合，建立新的组合模型，提高水量预测的适应性
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六.科学调度案例的分析
6.2.佛山案例的创新点
1.3. 科学调度系统的概念
2013-7-20
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一.科学调度系统的概念
1.3. 科学调度系统的概念
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 调度预 案库 事件管理
水量预测
调度决 策系统
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一.科学调度系统的概念
1.2.传统意义上的调度系统
人工经验 决策 SCADA系 统
传统通讯 方式指令 发布
调度 系统
优点：简单、灵活、易行，适合初级阶段的系统建立 缺点：SCADA数据难以系统全面地反映管网的水力状态 人工经验一致性差、全面性差、稳定性差、可继承性差 指令发布难以追溯、统计、分析
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一.科学调度系统的概念
通过水量预 测模型、泵 站模型、管 是多系统整合、全面覆盖调度决策流程的辅助软件 网模型综合 运算给出优 化的调度方 案来辅助决 策 更为多元的 参数、更为 科学的布局、 更为全面的 电子化的指 监测 令发布管理 系统，可以 跟踪指令发 布、执行的 过程，可以 分析指令执 行效果
沙口降幅2. 63％
397.82 石湾降幅：1.15％
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六. 科 学 调 度 案 例 的 分 析
6.3.佛山案例的应用效果
提前达到2010技术进步发展规划的指标
《城市供水行业2010年技术进步发展规划》
• 综合单位电耗技术进步目标 • 2010年 2020年 380kwh/km3.Mpa 350kwh/km3.Mpa
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四.调 度 指 令 系 统 的 应 用
追溯
•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
统计
• 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
•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
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三.科学调度的决策方法
3.3.调度决策流程之在线调度
获取SCADA系统当 前出厂水量 水量预测Leabharlann Baidu型预测 下一时段的水量 泵站模型根据约束 条件配置出水泵操 作预案
验证泵站预案的可 行性及分析其优化 程度
泵站的压力、流量 作为初始条件对管 网模型进行模拟计 算
获取SCADA系统当 前控制点压力及压 力约束条件
方案评 估系统
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二.管网监测系统的布局
2.1.管网监测系统的构成
压力监测
流量监测
大水表监测
水质监测
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温湿度监测
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二.管网监测系统的布局
2.2.测压点布局的基本原则
结构性
层次性
关联性
敏感性
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• 预测调度科学决策所需的水量 • 根据所需水量及约束条件进行泵站的配置 • 根据出厂的压力、水量模拟管网的工况是否符合 调度要求，验证泵站配置的可行性 • 根据泵站与管网的约束条件及计算结果进行调度 方案的生成、方案优选 • 根据调度方案对供水系统的状态、能力及性能进 行评估
• 对于生成的调度方案，通过指令系统向指定的水 厂二级泵站发布指令 www.shanghai3h.com
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二.管网监测系统的布局
2.2.测压点布局的基本原则
结构性：
总体来说，测压点的布局应该反映出管网结构的特征， 采集的数据才能勾勒出管网压力整体的分布状态，才能使 得采集得到离散的测压点数据具有系统性。
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二.管网监测系统的布局
之三：创立在线、离线两种调度概念与决策模式
首先创造性地提出离线调度与在线调度的概念，通过离线 调度与在线调度两种模式分别运用不同的算法对中长期的 调度与实时调度提供决策支持
离线调度模式能够对未来时期进行调度的指导，在保证供 水服务质量与安全性的前提下，尽可能地降低与供水泵站 及管网运行工况相关的供水成本。并通过模版方式如：日 常调度、假日调度、节日调度、计划调度、紧急调度等多 种调度模版为决策者提供最方便的预案制作的方法；
三.科学调度的决策方法
3.1. 调度决策方法简述
三种不同类型的调度决策方法
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
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三.科学调度的决策方法
3.2. 管网水力模型是调度决策的核心技术
作为供水管网的经典的计算技术，有充分的理论根据，有权威 的计算公式，是解决管网问题精确的科学的方法；
给出完整的调度预 案提供给调度人员 选择
调度人员发出调度 指令
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三.科学调度的决策方法
3.4.调度决策流程之离线调度（预案）
选择预案类型（节假日、供水峰日、工程计划、事故预案） 获取相应SCADA系统历史水量 水量预测模型预测预案生成日期的水量 泵站模型根据约束条件配置出水泵操作预案 获取SCADA系统设定控制点压力及压力约束条件 泵站的压力、流量作为初始条件对管网模型进行模拟计算 验证泵站预案的可行性及分析其优化程度 经过人工调整后给出完整的调度预案保存到预案库 发布到Web服务器供查询、对比、执行
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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二.管网监测系统的布局
2.3. 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
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3.2. 供水调度的决策的模式与方法
供水科学调度系统综述
王煜明
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主要内容
一.科学调度系统的概念 二.管网监测系统的布局 三.科学调度决策的方法 四.调度指令系统的应用 五.科学调度系统的组成 六.科学调度效益的分析
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一.科学调度系统的概念
1.1.供水调度的主要业务流程
2006年5月 配水单位电耗 381.77kwh/km3.Mpa
与2005年同期相比降幅
1.87％
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六. 科 学 调 度 案 例 的 分 析
而在算法上，使用模糊数学的方法实现了对供水系统的 主要性能指标实时的综合评判，对调度决策优化处理提 供了反馈机制。
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六.科学调度案例的分析
6.3.佛山案例的应用效果
供水经济性比较—配水单位电耗月平均环比
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六. 科 学 调 度 案 例 的 分 析
分析
•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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五.科学调度系统的组成
5.1.科学调度系统的组成
实时监测
• 实时监测管网动态，为决策提供数据
水量预测 泵站模型
管网模型 调度决策 状态评估 指令执行