DSS案例及发展前景

一、DSS案例

城市智能燃气网调度决策支持系统

1 概述

决策支持系统(Decision Support System，DSS)是以管理学、运筹学、

控制论、信息技术为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，综合

利用现有的数据和模型，通过人机交互方式辅助解决半结构化和非结构化决策

问题的计算机应用系统。决策支持系统通过计算机自动化，将多种模型和大量的数据组合起来，通过计算分析，形成决策方案，从而辅助决策。决策支持系统的特性为：辅助决策而不是代替决策；使用大量数据和多模型形成决策方案，而不是做决定；可为多层次用户提供决策支持，用户不仅可以查看结论，还可

以知道原因。

随着我国经济的快速发展，能源需求量不断增加，城市燃气管网规模不

断扩大。天然气特有的危险性以及管道使用年限延长带来的隐患，使得城市燃

气管网的运营调度问题日益突出。城市燃气管网规模不断扩大，结构日趋复杂，也增加了安全运行的难度。加强对燃气管网运行管理和故障控制的能力，提高

工作效率，增强原始数据的使用价值，降低管理成本都是亟待解决的问题。

因此，将城市智能燃气网采集的数据信息作为基础，建立城市智能燃气

网调度决策支持系统，实现综合、灵敏、前瞻的运行调度，进行在线分析和决

策支持，全面把握燃气管网动态运行状况，对运营调度中的薄弱环节及时进行

判断并给出相应的控制措施，可保证燃气管网安全、稳定、高效运行。

城市智能燃气网主要体现在以下几个方面：在燃气管网建设阶段，以数字管道为基础进行建设；在运行维护阶段，以风险预评价体系为基础进行无事

故预防型管理；在用户服务方面，以高级计量体系为基础进行需求侧管理。城

市智能燃气网具有全面监测、及时可靠的数据传送、智能处理等特征。目前，

我国部分燃气企业逐步建立了数据采集与监控系统(SCADA系统)、地理信息系统(GIS系统)、信息管理系统、气象系统、模拟仿真系统等与燃气管网建设运营相关的城市智能燃气网子系统。调度决策支持系统可作为城市智能燃气网中的一

个子系统，与其他子系统相互配合完成运营任务。通过SCA．DA系统为调度决策支持系统提供实时数据，并与GIS系统结合为调度人员更清晰地呈现管网状态及故障点位置，另外信息管理系统、气象系统也为调度

决策支持系统提供必要的信息支持。

2 调度决策支持系统的作用

①实时运行状态分析

对燃气管网运行的当前状态进行在线整合、分析、计算，根据计算结果

判断燃气管网当前运行状况是否安全、稳定，为制定决策提供基础信息和依据。当发现疑似故障点时，提示调度人员，并进行实时在线分析、评估，给出调整

结果，平衡管网运行状态，使燃气管网运行在最佳状态。除了对燃气管网压力、流量数据进行分析之外，还对燃气管网中的设备属性及运行参数进行记录及储存，根据设备动态监测数据，经过分析计算，判断是否需要维修，并根据维修

记录、事故频率及类型制定维护计划。

②辅助决策

以燃气管网发生故障为例进行说明。当燃气管网发生故障时，调度决策

支持系统根据接收到的故障信息，诊断故障类型，通过分析计算向调度人员提

供故障处理方案，辅助决策。

③优化运营

根据燃气企业的运营要求和经济效益要求，运用各种模型、软件，求解

出优化运营方案，在燃气管网安全稳定运行的前提下实现燃气企业低成本、高

效率运营。

3 构建调度决策支持系统的技术条件

3．1 模型

模型是为调度人员在调度决策活动中进行分析、判断、处理信息以及做

出决策的基本工具，结合模型与人的思维判断，能够控制决策产生过程，减少

主观经验判断，为调度人员提供合理决策方案。在燃气管网运营调度中，涉及

的模型可分为统计学模型、运筹学模型、预测模型。

①统计学模型

在燃气管网运营调度中，应用较多的统计学模型有回归分析模型、判别

分析模型等。回归分析模型用于研究一个变量与其他变量之间的关系，如当燃

气管网中某一站点的压力、流量或其他任一参数发生变化时，对该站点其他参

数的影响以及对其他站点的影响。判别分析模型按照一定的判别标准，建立一

个或多个判别函数，据此将某一样本划归某一类别。因此，统计学模型多用于

管道、设备安全等级识别。

②运筹学模型

运筹学模型在燃气企业经营管理中经常用到，主要用于制定计划、任务

分配、物资管理等。在运营调度工作中，应用较多的运筹学模型有线性规划模型、非线性规划模型、动态规划模型、决策论模型、统筹学模型等。线性规划

模型、非线性规划模型、动态规划模型都是用来求取最优解，即在约束条件下，求解目标函数的线性、非线性方程解，再根据最优解安排生产活动。这些模型

主要用于优化运营，统筹安排作业程序，提高工作效率，降低企业成本。

③预测模型

预测模型是根据其他子系统采集到的数据对燃气管网运行状态的发展规

律进行模拟，目的是利用计算方法和推测手段掌握发展规律，在事件发生前采

取有效的预防措施。例如，预测燃气管网用气量，为燃气企业生产计划的安排、实施提供可靠依据。

3．2 数据库

数据是决策过程中的重要资源，是实现调度决策的基本依据。在计算机

尚未普及之前，人们通过各种表格记录管理数据。计算机的大储存量和强大的

处理能力实现了数据管理的海量化、处理的自动化。燃气管网建设、运营都会

产生大量的历史数据及实时数据，将大量的数据进行分类、归纳，在需要时及

时调出使用，这就是数据库要实现的功能。数据库将各部门需要的数据整合起来，实现数据的一致性、唯一性。调度决策支持系统中的数据库主要具备以下

功能。

①数据的整合与交换

对原始数据进行处理，为决策方案提供分析数据。将各级的离线数据与

在线实时数据综合起来，用于调度决策支持系统的分析运算中，使得计算分析

更加准确、更加符合燃气管网的实际运行状态，从而做出更加合理的决策判断。

②数据的储存与管理

对各子系统收集的数据进行有效储存与管理，调度人员可将在线数据调

出以便离线研究使用。

③数据的编辑与查询

对导人的数据设置管理权限，有管理权限的操作者可编辑数据的定义，

描述数据类型和数据源。根据运营调度工作不同的要求，提供不同类型的查询

方式。例如，查找具有统一属性的数据或查找某一位置的所有数据，方便调度

人员在最短时间内调出相关数据。

3．3 知识库

与模型和数据的定量方式不同，知识库中的知识是以定性方式辅助决策，既不能用数据表达，也不能用模型方法描述，是专业知识、各种规则及因果关

系的体现，大多是专家长期积累的经验和决策知识。实现知识实际应用的工具

为推理机，推理机一般采用神经网络算法。

3．4 软件

调度决策支持系统的软件包括管道完整性等级识别分析软件、设备安全

等级识别软件、数据分析软件、管网动态模拟软件、管网运行优化软件、用气

量预测软件等。例如，在燃气管网日常运行监控过程中，为了保证准确地预警

及预控，就需要管道完整性等级识别分析软件与设备安全等级识别软件对疑似

故障点进行预判，再由数据分析软件的分析结果判断是否可能发生故障，提前

采取应对措施。在优化运营阶段，就要用到管网动态模拟软件计算出燃气管网

的相关参数，管网运行优化软件再利用相关参数和用气量预测软件计算出的用

气量，求解运行方案，确定燃气管网的运行方式、压缩机及调节阀等的控制参数。

4 调度决策支持系统的架构及工作流程

调度决策支持系统架构见图l。分析计算平台调用模型、知识库、数据库