城市供水智能调度系统的优化与应用分析

袁梦舟

（宜春水务集团有限公司，江西 宜春 336000）

0 引言

完善城市的基础设施建设，在一定程度上可以推动这个城市的整体发展。在科技的进步中，我国的供水系统得到了很大的提高，但是由于工业化建设的高速推进，人们保护性用水的思想不够完善，导致在生产生活中产生了大量的水污染问题，城市供水系统压力逐渐增大。在这种情况下，必须要借助科技的力量融合发展，推进供水系统的完善与发展。

1 城市供水智能调度系统的优化

1.1 预测用水量

对本供水系统内部的用水量有着准确精准的测量，对于优化城市供水优化调度有不言而喻的作用。目前，我国城水供水系统在建设初期都会安装城市用水检测系统，为计算供水系统内部的用水量检测提供数据支持，在得到具体数值之后，利用数字模型的算法，科学的系统的对系统内用水量计算、分析、处理。在我国城市供水系统不断建设、完善、发展的阶段，我们的工作者在工作实践中，不断加大对用水量检测的研究力度，取得了很多能够提高工作效率与质量的研究成果[1]。例如某城市小区安装的水质在线监测系统，使用户在家就可以得知水质与用水量，南通市水下观测网形态水质及用水量的监测，使测量更加立体化。这样的例子比比皆是，值得我们的工作者交流学习。

1.2 建立模型

1.2.1 微观模型的搭建

经过长期的工作实践中发现，利用水力学的科学原理对能量方程，管节点水头的消耗方程进行不间断性方程的计算，将所得的数据进行分类筛选，选择相关数据系统的，科学的计算，综合分析统计，构建与之相对应的、适用范围广的、较为灵活的微观模型，从而灵活应对多种多样的供水量检测的要求。利用管网的拓扑结构以及建立微观模型，完善用水量的资料库，追求最大程度上的清晰化、立体化，真实反映整个供水系统的整体结构以及用水量的变化[2]。虽然目前我国的供水技术还有待提高，网管技术还需要更加规范化的管理，相信在我们共同努力下，供水技术一定会取得更高的成果。

1.2.2 宏观模型的搭建

由于影响网管内部的不确定因素较多，内部环节之间联系较为密切，在此就不做过多的论述了。为了更好地处理相关数据，工作人员建立了宏观模型，在建设前期，会用到统计分析方法和与之相关的科学理论帮助建立输出量与输入量的关系网络，使用合理的数学理论建立数据关系之间的函数关系模型。关于这种关系模型的建立，工作人员可以借鉴国外的一些优秀科研成果，结合自身工作环境，建立适宜地方发展的宏观水力模型，为科研实践提供技术的支持。

1.3 方式方法

由于不同城市之间的水文、水系有一定的差异性，所以在供水设备的选择和使用上各个城市之间也会存在差异。产品种类多样化，我们在选择时就要多注意，细心选择。在使用数学模型时要注意以下2 点：①目标函数的选择，选择的目标函数要能够直接的体现出成本的数学表达式。②约束条件，在进行城市供水系统优化建设时要注意各个元素之间的约束，从而使整体供水系统保持平衡。

2 城市供水智能调度系统的优化与具体应用

2.1 背景与现状

不同供水模式的采用在一定程度上可以影响供水公司，甚至是整个供水行业的发展。在20 世纪90 年代初，为了长江饮水工程的建设，我国利用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）模块来对当地水资源情况进行了精准的数据采集，并通过组建好的无线电传输网将网管压力数据实时传送到中控室，工作人员一旦发现数据异常，立刻通知水泵房工作组调整，这种科学的调度模式也就是之后所形成的SCADA 系统调度的雏形，为我国的现代供水调度模式提供了经验与基础。

随着城市化进程的加速推进，我国的城市供水需求不断扩大，从而使供水面积在不断扩大，这也就使水厂水压站的建设规模增大，数量增多。许多的调度中心独立建设，将原先的一级调度模式改进成为最初的智能供水调度模式。通过这一智能化的调度模式，将水厂、污水处理系统、管道压力监测系统与数据传输系统进行了整合化的处理，对这些系统进行了系统化管理，优化了水厂的信息收集与处理模式。同时，利用网络服务器与中心控制系统也完成了对整个调度工作的监控与管理，提高了供水调度系统的处理效率。工作人员在工作实践中发现了这套系统出现的部分问题：①设备老旧，零部件出现老化的现象。部分水厂的控制系统过于老旧，没有及时更新，长时间的运行导致设备损耗较大，没有专业的修复团队定期维护，导致设备的工作效率低。②报警系统不够灵敏，导致数据的捕捉以及传输不够及时。③系统间独立运行，相互交流少，不能第一时间交流数据信息[3]。

2.2 调度系统优化建设思路

在这一水务集团旗下，有五座自来水厂与八座污水厂以及百余座二供泵房，这些厂区与泵房都通过IFIX 进行自动化的整合控制系统与配合系统工作的管网压力监测设备进行调度。在这一基础上，引用新型智能调度系统，综合收集、分析、处理系统内的监测数据，从而提高整个供水系统的智能化、科学化，提高运行效率与工作质量。

该水务公司结合自身实力，积极开展业务，使该公司的服务范围不断扩大，业务量逐渐增加，这也需要公司进一步优化智能供水调度技术，并制定更为合理的建设思路和发展方向，完善当前使用的智能调水系统，加强科研资金投入，研发更高水平的系统。建立一个统一的数据传输网络系统，将技术集成于一个专业的APP 上，建立一个从水源地取水、提纯、运输、供水、排污处理的全真画面以及收集生产过程中的数据，实现对整个工艺流程有着系统的管理。

2.3 新系统的完善

2.3.1 在运行新的供水系统是需要建立完整的数据平台

综合收集、分析、处理、供水、排污、二次泵、水质等在运行中所产生的数据，加以整合、分类、保存。将这一系列的数据生成有效的工作记录，形成完整的、统一的信息分享平台，为生产运输部门、统计调度部门提供完整的数据支持，为工作的顺利进行提供技术保障，从而助力企业的信息化建设。

2.3.2 对生产过程全程监测

为了保障工程建设的质量，要对生产建设中的每一个环节进行实时监测，真实记录每一环节，让每一环节都有迹可循。使每一环节的管理人员都可以实时管理，及时处理发生的特殊情况，全面的、立体的了解生产状况，从而达到对整个智能供水系统的统一调度与管理[4]。

2.3.3 全面配合调度

利用智能调度供水系统完善的数据处理网络，各部门之间及时传输数据，分享信息，借助系统提供的大量基础数据保障各个部门对于信息的需要，促进各部门之间的合作，助力优化供水调度，辅助调水的宏观调控。

2.4 运行层次

智能调度供水系统作为一种高度信息化的运行模式，是信息化的一种高级模式，根据硬件软件、网络移动等要素上的不同，可以划分为感知、传输、信息、平台、应用与推广这六个运行层次。

2.5 数据处理

2.5.1 信息传输器

负责各个系统间传输信息，交流实时监测数据，信息传输作为中介环节的服务器。要及时部署IGS，OPCClient、传送指令，及时记录工作数据。

2.5.2 信息处理器

在接收到信息传输器传出的数据后，要及时反应，并快速分析处理，按照工作流程完成数据解析、保存、记录。

2.5.3 工控机

下达IFIX 指令，将老化的调度系统进行维护更新，为不同环节的工作人员建立相对应的实时信息查询页面。

2.5.4 数据中心服务器

数据中心服务器用于生产数据的数据库实时存储，为了保证服务器在高负荷下运行的稳定性，可以添加更多的节点。

2.6 更新与应用

在完成更新后的智能供水调度系统实现了与其他优势系统的结合，利用SCADA 技术优势，借助管网GIS 的地理属性，整合多种技术的优势提高应对突发事件的能力。本次智能供水调度系统更新的主要功能如下。

（1）确准环节定位。利用更新后的系统可以准确定位每一环节，将每一环节的实时信息及时反馈，针对发生事件可以准确定位，确定空间位置，及时作出反应。增强各个环节之间的信息交流，便于数据的收集与应用。

（2）方便查询。抛弃了原有系统中电话通知的方式，改用信息网络传输的方式，将历史信息与实时信息相互对比处理，通过网络及时将流量、压力等因素的变化，传送到调度员的工作页面，方便调度员对信息的及时处理。

（3）及时预警。针对原有系统中报警系统不够灵敏，导致数据的捕捉以及传输不能够及时准确的问题，在更新后设立了“专用报警通道”和“通用报警通道”，方便调度员及时做出反应，也为后期的数据管理等工作提供便利[5]。

3 结语

为了推进我国城市供水系统的发展，提高工作效率，我国应该不断研发，升级供水技术，事实证明，更新后的智能调度系统自使用开始，获得了预期效果，大大提高了供水系统的工作效率与供水行业的服务水平。