袁夢(mèng)舟

（宜春水務(wù)集團(tuán)有限公司，江西 宜春 336000）

0 引言

完善城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在一定程度上可以推動(dòng)這個(gè)城市的整體發(fā)展。在科技的進(jìn)步中，我國(guó)的供水系統(tǒng)得到了很大的提高，但是由于工業(yè)化建設(shè)的高速推進(jìn)，人們保護(hù)性用水的思想不夠完善，導(dǎo)致在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生了大量的水污染問(wèn)題，城市供水系統(tǒng)壓力逐漸增大。在這種情況下，必須要借助科技的力量融合發(fā)展，推進(jìn)供水系統(tǒng)的完善與發(fā)展。

1 城市供水智能調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化

1.1 預(yù)測(cè)用水量

對(duì)本供水系統(tǒng)內(nèi)部的用水量有著準(zhǔn)確精準(zhǔn)的測(cè)量，對(duì)于優(yōu)化城市供水優(yōu)化調(diào)度有不言而喻的作用。目前，我國(guó)城水供水系統(tǒng)在建設(shè)初期都會(huì)安裝城市用水檢測(cè)系統(tǒng)，為計(jì)算供水系統(tǒng)內(nèi)部的用水量檢測(cè)提供數(shù)據(jù)支持，在得到具體數(shù)值之后，利用數(shù)字模型的算法，科學(xué)的系統(tǒng)的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)用水量計(jì)算、分析、處理。在我國(guó)城市供水系統(tǒng)不斷建設(shè)、完善、發(fā)展的階段，我們的工作者在工作實(shí)踐中，不斷加大對(duì)用水量檢測(cè)的研究力度，取得了很多能夠提高工作效率與質(zhì)量的研究成果[1]。例如某城市小區(qū)安裝的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用戶在家就可以得知水質(zhì)與用水量，南通市水下觀測(cè)網(wǎng)形態(tài)水質(zhì)及用水量的監(jiān)測(cè)，使測(cè)量更加立體化。這樣的例子比比皆是，值得我們的工作者交流學(xué)習(xí)。

1.2 建立模型

1.2.1 微觀模型的搭建

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，利用水力學(xué)的科學(xué)原理對(duì)能量方程，管節(jié)點(diǎn)水頭的消耗方程進(jìn)行不間斷性方程的計(jì)算，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類篩選，選擇相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的，科學(xué)的計(jì)算，綜合分析統(tǒng)計(jì)，構(gòu)建與之相對(duì)應(yīng)的、適用范圍廣的、較為靈活的微觀模型，從而靈活應(yīng)對(duì)多種多樣的供水量檢測(cè)的要求。利用管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及建立微觀模型，完善用水量的資料庫(kù)，追求最大程度上的清晰化、立體化，真實(shí)反映整個(gè)供水系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及用水量的變化[2]。雖然目前我國(guó)的供水技術(shù)還有待提高，網(wǎng)管技術(shù)還需要更加規(guī)范化的管理，相信在我們共同努力下，供水技術(shù)一定會(huì)取得更高的成果。

1.2.2 宏觀模型的搭建

由于影響網(wǎng)管內(nèi)部的不確定因素較多，內(nèi)部環(huán)節(jié)之間聯(lián)系較為密切，在此就不做過(guò)多的論述了。為了更好地處理相關(guān)數(shù)據(jù)，工作人員建立了宏觀模型，在建設(shè)前期，會(huì)用到統(tǒng)計(jì)分析方法和與之相關(guān)的科學(xué)理論幫助建立輸出量與輸入量的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，使用合理的數(shù)學(xué)理論建立數(shù)據(jù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系模型。關(guān)于這種關(guān)系模型的建立，工作人員可以借鑒國(guó)外的一些優(yōu)秀科研成果，結(jié)合自身工作環(huán)境，建立適宜地方發(fā)展的宏觀水力模型，為科研實(shí)踐提供技術(shù)的支持。

1.3 方式方法

由于不同城市之間的水文、水系有一定的差異性，所以在供水設(shè)備的選擇和使用上各個(gè)城市之間也會(huì)存在差異。產(chǎn)品種類多樣化，我們?cè)谶x擇時(shí)就要多注意，細(xì)心選擇。在使用數(shù)學(xué)模型時(shí)要注意以下2 點(diǎn)：①目標(biāo)函數(shù)的選擇，選擇的目標(biāo)函數(shù)要能夠直接的體現(xiàn)出成本的數(shù)學(xué)表達(dá)式。②約束條件，在進(jìn)行城市供水系統(tǒng)優(yōu)化建設(shè)時(shí)要注意各個(gè)元素之間的約束，從而使整體供水系統(tǒng)保持平衡。

2 城市供水智能調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化與具體應(yīng)用

2.1 背景與現(xiàn)狀

不同供水模式的采用在一定程度上可以影響供水公司，甚至是整個(gè)供水行業(yè)的發(fā)展。在20 世紀(jì)90 年代初，為了長(zhǎng)江飲水工程的建設(shè)，我國(guó)利用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）模塊來(lái)對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源情況進(jìn)行了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)組建好的無(wú)線電傳輸網(wǎng)將網(wǎng)管壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到中控室，工作人員一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，立刻通知水泵房工作組調(diào)整，這種科學(xué)的調(diào)度模式也就是之后所形成的SCADA 系統(tǒng)調(diào)度的雛形，為我國(guó)的現(xiàn)代供水調(diào)度模式提供了經(jīng)驗(yàn)與基礎(chǔ)。

隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，我國(guó)的城市供水需求不斷擴(kuò)大，從而使供水面積在不斷擴(kuò)大，這也就使水廠水壓站的建設(shè)規(guī)模增大，數(shù)量增多。許多的調(diào)度中心獨(dú)立建設(shè)，將原先的一級(jí)調(diào)度模式改進(jìn)成為最初的智能供水調(diào)度模式。通過(guò)這一智能化的調(diào)度模式，將水廠、污水處理系統(tǒng)、管道壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了整合化的處理，對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)化管理，優(yōu)化了水廠的信息收集與處理模式。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與中心控制系統(tǒng)也完成了對(duì)整個(gè)調(diào)度工作的監(jiān)控與管理，提高了供水調(diào)度系統(tǒng)的處理效率。工作人員在工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了這套系統(tǒng)出現(xiàn)的部分問(wèn)題：①設(shè)備老舊，零部件出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。部分水廠的控制系統(tǒng)過(guò)于老舊，沒(méi)有及時(shí)更新，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備損耗較大，沒(méi)有專業(yè)的修復(fù)團(tuán)隊(duì)定期維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備的工作效率低。②報(bào)警系統(tǒng)不夠靈敏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的捕捉以及傳輸不夠及時(shí)。③系統(tǒng)間獨(dú)立運(yùn)行，相互交流少，不能第一時(shí)間交流數(shù)據(jù)信息[3]。

2.2 調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化建設(shè)思路

在這一水務(wù)集團(tuán)旗下，有五座自來(lái)水廠與八座污水廠以及百余座二供泵房，這些廠區(qū)與泵房都通過(guò)IFIX 進(jìn)行自動(dòng)化的整合控制系統(tǒng)與配合系統(tǒng)工作的管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)度。在這一基礎(chǔ)上，引用新型智能調(diào)度系統(tǒng)，綜合收集、分析、處理系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而提高整個(gè)供水系統(tǒng)的智能化、科學(xué)化，提高運(yùn)行效率與工作質(zhì)量。

該水務(wù)公司結(jié)合自身實(shí)力，積極開(kāi)展業(yè)務(wù)，使該公司的服務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)量逐漸增加，這也需要公司進(jìn)一步優(yōu)化智能供水調(diào)度技術(shù)，并制定更為合理的建設(shè)思路和發(fā)展方向，完善當(dāng)前使用的智能調(diào)水系統(tǒng)，加強(qiáng)科研資金投入，研發(fā)更高水平的系統(tǒng)。建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將技術(shù)集成于一個(gè)專業(yè)的APP 上，建立一個(gè)從水源地取水、提純、運(yùn)輸、供水、排污處理的全真畫(huà)面以及收集生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝流程有著系統(tǒng)的管理。

2.3 新系統(tǒng)的完善

2.3.1 在運(yùn)行新的供水系統(tǒng)是需要建立完整的數(shù)據(jù)平臺(tái)

綜合收集、分析、處理、供水、排污、二次泵、水質(zhì)等在運(yùn)行中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，加以整合、分類、保存。將這一系列的數(shù)據(jù)生成有效的工作記錄，形成完整的、統(tǒng)一的信息分享平臺(tái)，為生產(chǎn)運(yùn)輸部門(mén)、統(tǒng)計(jì)調(diào)度部門(mén)提供完整的數(shù)據(jù)支持，為工作的順利進(jìn)行提供技術(shù)保障，從而助力企業(yè)的信息化建設(shè)。

2.3.2 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程全程監(jiān)測(cè)

為了保障工程建設(shè)的質(zhì)量，要對(duì)生產(chǎn)建設(shè)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，真實(shí)記錄每一環(huán)節(jié)，讓每一環(huán)節(jié)都有跡可循。使每一環(huán)節(jié)的管理人員都可以實(shí)時(shí)管理，及時(shí)處理發(fā)生的特殊情況，全面的、立體的了解生產(chǎn)狀況，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)智能供水系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度與管理[4]。

2.3.3 全面配合調(diào)度

利用智能調(diào)度供水系統(tǒng)完善的數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)，各部門(mén)之間及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，分享信息，借助系統(tǒng)提供的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障各個(gè)部門(mén)對(duì)于信息的需要，促進(jìn)各部門(mén)之間的合作，助力優(yōu)化供水調(diào)度，輔助調(diào)水的宏觀調(diào)控。

2.4 運(yùn)行層次

智能調(diào)度供水系統(tǒng)作為一種高度信息化的運(yùn)行模式，是信息化的一種高級(jí)模式，根據(jù)硬件軟件、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)等要素上的不同，可以劃分為感知、傳輸、信息、平臺(tái)、應(yīng)用與推廣這六個(gè)運(yùn)行層次。

2.5 數(shù)據(jù)處理

2.5.1 信息傳輸器

負(fù)責(zé)各個(gè)系統(tǒng)間傳輸信息，交流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，信息傳輸作為中介環(huán)節(jié)的服務(wù)器。要及時(shí)部署IGS，OPCClient、傳送指令，及時(shí)記錄工作數(shù)據(jù)。

2.5.2 信息處理器

在接收到信息傳輸器傳出的數(shù)據(jù)后，要及時(shí)反應(yīng)，并快速分析處理，按照工作流程完成數(shù)據(jù)解析、保存、記錄。

2.5.3 工控機(jī)

下達(dá)IFIX 指令，將老化的調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)更新，為不同環(huán)節(jié)的工作人員建立相對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)信息查詢頁(yè)面。

2.5.4 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，為了保證服務(wù)器在高負(fù)荷下運(yùn)行的穩(wěn)定性，可以添加更多的節(jié)點(diǎn)。

2.6 更新與應(yīng)用

在完成更新后的智能供水調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與其他優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)的結(jié)合，利用SCADA 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，借助管網(wǎng)GIS 的地理屬性，整合多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。本次智能供水調(diào)度系統(tǒng)更新的主要功能如下。

（1）確準(zhǔn)環(huán)節(jié)定位。利用更新后的系統(tǒng)可以準(zhǔn)確定位每一環(huán)節(jié)，將每一環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)信息及時(shí)反饋，針對(duì)發(fā)生事件可以準(zhǔn)確定位，確定空間位置，及時(shí)作出反應(yīng)。增強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的信息交流，便于數(shù)據(jù)的收集與應(yīng)用。

（2）方便查詢。拋棄了原有系統(tǒng)中電話通知的方式，改用信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?，將歷史信息與實(shí)時(shí)信息相互對(duì)比處理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)將流量、壓力等因素的變化，傳送到調(diào)度員的工作頁(yè)面，方便調(diào)度員對(duì)信息的及時(shí)處理。

（3）及時(shí)預(yù)警。針對(duì)原有系統(tǒng)中報(bào)警系統(tǒng)不夠靈敏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的捕捉以及傳輸不能夠及時(shí)準(zhǔn)確的問(wèn)題，在更新后設(shè)立了“專用報(bào)警通道”和“通用報(bào)警通道”，方便調(diào)度員及時(shí)做出反應(yīng)，也為后期的數(shù)據(jù)管理等工作提供便利[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

為了推進(jìn)我國(guó)城市供水系統(tǒng)的發(fā)展，提高工作效率，我國(guó)應(yīng)該不斷研發(fā)，升級(jí)供水技術(shù)，事實(shí)證明，更新后的智能調(diào)度系統(tǒng)自使用開(kāi)始，獲得了預(yù)期效果，大大提高了供水系統(tǒng)的工作效率與供水行業(yè)的服務(wù)水平。