城市管理论文--运动控制系统在供水调度中的应用

王韶勇 裴利敏
论文前言：随着经济建设的迅速发展，城市的供水规模也在逐步增大，城市供水调度的复杂性及重要性也在增强，近几年随着公司加强对供水调度系统的建设，已经初步建立起计算机实时监测系统，在公司的日常供水调度生产运行管理中发挥着重要的作用。
关键词：中心调度 监测系统 管理 效益
一、 公司中心调度室的主要功能及设备
1、 中心调度室的主要功能及职责管理范围。公司中心调度室负责对公司各供水生产环节的宏观调度，协调解决生产中出现的困难。一方面通过协调水厂供水量及出厂水压，合理指挥水厂机泵的开停，宏观调节管网运行以保证服务水压；另一方面通过合理安排每日管道施工工程及处理管网事故，合理调整阀门状态、协调、平衡管网供水，协调水厂完成公司每日供水计划，对公司近期供水趋势作预测，尽量降低电耗，在供水系统出现故障时，尽快制定应变措施方案，同时负责供水调度设备的维护，以保证调度系统的正常实时运行。
2、 主要技术设备。经过多年的努力，目前已经初步建立了计算机辅助调度实时系统及通信系统。在中心调度室已建立网络平台结构，有前后主副两台机，并能自动产生调度日报表。
二、 公司供水调度实时监测系统
1、 系统结构。目前公司已经初步建立起分布SCADA三遥实时监控系统分二级调度模式。在管网多处设测压点，单参数RTU终端，并设置实时测流点。在公司调度中心配有前台机及后台机，中心服务器负责对每天采集大量生产数据进行存储，并能自生成生产调度日报表。
2、 系统主要功能。（1）能够对调度所需的多参数进行实时监测，提高了各级调度人员实时调度处理能力；（2）系统实现多任务处理功能，在网络平台上可同时进行实时监测，报表统计处理、打印、决策支持分析等功能；（3）系统实现多种方式的通信功能，如随机点测、巡测、自动补调、调日统计报表、下传调度指令等功能；（4）系统实现多种曲线、图表显示等功能，方便调度人员查询了解；（5）系统组态，系统提供在线组态功能，新水厂、新的站库、测压点等参数通过组态定义即可完成。
三、 公司供水调度辅助系统
供水调度辅助决策系统作为一个独立的工作站挂在网络平台运行。系统为深化调度经济优化运行提供了一种科学管理手段，从而使供水调度由经验型向科技现代化管理逐步转变。
1、 系统实现原理。系统实现是基于数据库的知识学习原理，对大量的公司积累历史数据进行处理并辅以专业知识，构成数据知识学习规则库，基于数据库的知识学习原理是指在计算机数据库管理的基础上，运用了较高级的处理技术如：回归分析，平滑处理，聚类分析等处理，反馈修正，经不断提炼验证而获得数据规则知识。
我们对大量的公司生产历史数据统一分析，发现各种相关数据存在一定的规律，如在一定的约束条件下，厂出水压力同合计电耗呈正态分布，平均日出厂水质同二级综合效率接近理论分布关系等，公司时供水变化高低峰存在规律的数据，经查询生产记录发现有一定的原因，如突然爆管、停电影响水厂计量仪不准，影响电耗偏离等，这些信息在推理分析中会揭示出来。
2、 系统实现功能。（1）线性回归自适应法预测次日的需水量，并将水量分解到个水厂形成参考调度方案，此工作由决策系统自动完成。（2）提供人机对话界面及背景生产信息提示，专家可对方案进行修改，形成可下达的执行议案，人机对话界面主要是帮助专家处理突发性不可预测的影响供水因素。（3）用基于历史数据库的知识学习原理，建立各种数据推理规则库，且随着系统的使用时间增长，数据的累计增加，系统规则知识库有自学功能。（4）对昨天公司及各水厂生产情况如供水总量，合计电耗等进行分析，提供数据及文字分析报告给相关部门及公司领导分析决策。
四、 供水调度管网阀门管理系统
管网调度软件主要从供水调度角度强化对阀门的管理，系统实现采用了AUTOCAD的高级开发系统ADS,实现与外部多媒体数据库关联技术，主要完成以下功能。
1、 管网图籍资料的计算机管理：分层输入管线、街道、地名、阀门、河流、标高等背景。
2、 阀门管理及爆管事故关阀方案智能化处理建立阀门图形空间数据库，如阀门编号、地点、型号、转向等，用计算机按阀门编号进行管理，可按编号对阀门进行空间定位查询，此项功能极大地提高了调度人员的查找速率。同时计算机画面点中爆管出，可自动漫游搜索管线上要关的阀门，同时显示停水影响大致范围，并指出范围内的重要单位，此项功能对于帮助分析处理事故有较大作用。
3、 阀门操作开关历史库建立。按编号建立阀门开关时间，转数、操作人，建立阀门开关轨迹库，便于调度了解阀门运行状态。
4、 阀门现场详细图例位置示范，针对阀门的绝对定位坐标获取有困难，系统在多媒体数据库中嵌入图片、资料，提供阀门的现场相对坐标背景图，可按编号在管网中空间位置调出，极大地方便了现场操作人员及时准确找到阀门。
五、 系统综合使用评价
1、 供水调度三遥SCADA实时监控系统。实时监控系统是城市供水实时调度的基础，就我公司目前使用来看，提高信道及主要通信设备的可靠性及采用多种备用手段是我们应该加强的工作。
2、 供水调度辅助系统。此系统各项设计指标完全满足实际使用要求，其中包括水量预测精度在±2%以内，公司总电耗目标控制精度在±2%以内，系统综合实用可信度达95%以上。
3、 供水调度阀门管理系统。作为辅助决策系统的一个子系统，此系统主要从供水调度要求对管网运行管理角度出发而建立，空间定位查询，背景图管理及爆管关阀智能化处理等实用功能，提高供水调度对管网运行事故应变措施处理能力。
六、 效益分析
该系统所提供的调度方法同过去的调度方式相比，预先提供了一种更为合理科学的调度方案，使调度人员能按各水厂电耗的固有大小顺序、动态分配水量，并控制二级机组在高效率区运行时间使之增长，从而使机组的综合效率提高2%左右，系统如果使用合理，累计节能效益十分明显。