王東曉

[摘要]隨著我國的現(xiàn)代化腳步不斷加快，供水系統(tǒng)也在不斷地升級改造，供水設施是城市發(fā)展的基礎，要想讓城市加快發(fā)展的步伐，基礎設施方面一定好做好相應的配合。為了緩解城市供水壓力，實現(xiàn)高效高質量的供水調度，文章從優(yōu)化調度以及智能控制兩個方面對城市的供水系統(tǒng)進行了詳細的分析和介紹，希望對我國今后的城市發(fā)展有所裨益。

[關鍵詞]城市供水；優(yōu)化調度；智能控制

[DOI]1013939/jcnkizgsc201717301

1供水系統(tǒng)的優(yōu)化調度

水是人類的生命之源，城市要想得到穩(wěn)步的發(fā)展，就必須做好基本設施的建設，所以，供水系統(tǒng)的重要性不言而喻。我國的城市供水現(xiàn)狀已經有了很大的改善，但是隨著工業(yè)的不斷進步，城市供水污染也越發(fā)嚴重，水質差加上水資源的利用率較低，使得我國的城市供水壓力越來越大。迄今為止，我國的供水系統(tǒng)已經達到了一定的規(guī)模，同時，其復雜性和調度方式也提出了更高的要求，管理上變得更加棘手，小的錯誤也會影響到居民的正常供水。所以，在經濟發(fā)展的同時我們必須注重對供水系統(tǒng)的升級改革，引進高科技管理方式，在自動化的基礎上，增加我國供水系統(tǒng)的精準性。

11總體概論

當前，我國的城市供水系統(tǒng)相對復雜，有新建設的供水系統(tǒng)的歷史遺留的舊管道。優(yōu)化調度實際上就是在水壓相對穩(wěn)定，基本水質都達標的情況下實現(xiàn)正常的基本供水，此過程需要檢測相關的供水信息和利用精準的數據進行模型的搭建，對某一時段的需水量進行預測。最終，在預測的基礎上結合城市供水管道和優(yōu)化模型進行供水設計，考慮實際情況進行相關的調度方案，將社會經濟效益最大化提升。

關于上述的優(yōu)化調度，基本由三部分組成：第一，對用水量進行預測。結合地區(qū)性的供水區(qū)域，對各時段的供水量進行統(tǒng)計，做好最基礎的調查，要進行調度決策，首要內容就是做好適當的預測，保證用水量得到準確的預測。第二，進行管網分析。在進行管網分析的過程中涉及兩個方面，微觀和宏觀。管網是供水系統(tǒng)中的基礎，是供水系統(tǒng)的途徑，作為承載者，對管網系統(tǒng)的分析才關系到調度分配的合理性。因此，在經過合理的調查研究之后，才能制定合理的供水決策。第三，調度模型。在調度決策中，包括直接優(yōu)化和兩級尋優(yōu)。在經過設計模型之后，可以直接反映出供水系統(tǒng)的優(yōu)化合理性是否實現(xiàn)利益最大化，所以，在施行供水之前，一定要制定科學合理的調度決策模型。

12對用水量進行預測

要進行合理的優(yōu)化調度，就要對用水量進行精準的預測。我國的城市供水系統(tǒng)中基本都安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，對于用水量的調查可以進行適當的參考，對實時動態(tài)的分析和考察，可以作為調查的依據，在借助數學模型的算法，對將來的用水量進行適當的分析。在模型選擇上，可以參考灰色預測法、人工神經網絡法、回歸分析法和指數平滑法，這幾種數學模型在當前的調查分析中比較常用。

在發(fā)達國家中，對供水量模型的研究已經有了很長時間的實踐，在某些方面取得了顯著的效果。例如，構建回歸模型中，可以通過對降雨量和當時的溫度進行分析，得出需水量的預測結果；在澳大利亞的墨爾本市，經常借助時間序列模型對當地的降雨量進行預測，結果非常有效，還可以進行更加深入的研究，將時間序列中加入一些灰色模型。在近幾年的實踐和研究中，對用水量的預測力度不斷地加大，進而出現(xiàn)了很多的研究方法，對我國的一些實踐也提供了參考。例如，在重慶某地區(qū)，利用BP神經網絡進行每月用水量的預測；在深圳市利用灰色模型進行預測，在普通的灰色變量中進行升級和改進；也有的地區(qū)使用RBF組合進行測量，發(fā)揮了這種模型的雙重優(yōu)勢，可以在更大程度上保證精準度。

13供水管網的模型搭建

在進行預測的過程中，要進行模擬管網的運行，在相關模擬的信息上進行實際操作，為優(yōu)化調度做好調查工作。任何建設的模型設計階段都是非常重要的，同時也是進行優(yōu)化調度的重要保證。

131微觀模型

在經過一段時間的調查分析之后，在水力學原理的基礎上進行連續(xù)性方程的建立，包括能量方程以及管段水頭的損失方程，對需要研究的信息進行全面的統(tǒng)計，將統(tǒng)計結果進行適當的模型構建。這種微觀模型的適應性較強，能夠在多變的供水環(huán)境中適應供水量的多變情況。

在資料庫方面，微觀模型顯得更加齊全，管網的拓撲結構相對于其他模型比較清晰，能夠通過最真實的環(huán)境反映整個供水系統(tǒng)的整體結構。但是，在我國當前的供水量技術還是需要繼續(xù)完善，提升網管系統(tǒng)的規(guī)范性和科學性，所以，近些年針對這方面的研究從未間斷。

132宏觀模型

在網管內部的水利關系網非常復雜，影響因素有很多，在本小節(jié)的討論中暫且將其省略。在宏觀模型的設計初期，使用統(tǒng)計分析方法和適當的理論模型建立輸出量和輸入量的相對關系網，利用適當的數學模型建立函數關系式。在這種模型的構建研究上，20世紀70年代就已經提出，經過國外多年的研究，現(xiàn)在的結果已經可以完美地被使用。所以，當今社會，很多專業(yè)學者都以宏觀的水力模型建設為基礎，進行研究實踐。

14模型和算法

在城市的供水設備中，有一定的差異性，目標眾多，需要注意的方面也很多。在優(yōu)化方式上，存在直接優(yōu)化和間接優(yōu)化兩種形式，在數學模型的使用上，也由兩部分組成：第一，目標函數。其含義是能夠維持供水系統(tǒng)正常運行的數學表達式，將消耗成本直觀地體現(xiàn)出來。第二，約束條件。就是在進行城市供水優(yōu)化的時候，對供水能力、水力平衡和用戶的水壓條件等形成一定約束的情況。

近年來計算機技術在各方面都得到了一定的普及，在供水系統(tǒng)的研究上也發(fā)揮了重要的作用。例如國內的系統(tǒng)研究中，就使用了蟻群算法進行多目標的調度優(yōu)化，相對于遺傳算法來說，更加有優(yōu)勢。

2智能控制方面

在我國的大多數城市建設中，對于供水系統(tǒng)的建設還是存在較為分散的現(xiàn)象，傳統(tǒng)的調度方式不能夠顧全大局，效率相對低下，雖然能夠實現(xiàn)居民的正常供水要求，但是不能算作優(yōu)化調度。我國目前的水利管理中，有以下幾方面的不足之處：一是在運行數據方面缺乏一定的完整性，量化模式難以開展；二是在實行參數測量的過程中，實際方法較少不能進行整體的分析；三是一旦調度失敗就會產生供水不均的情況；四是容易造成供需不協(xié)調。

在此，介紹一種智能檢測系統(tǒng)，用于我國城市供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，在構成上分為三個部分：一是數據中心。數據中心的構成主要是采用上位機和PC端構成，在工作中實現(xiàn)數據的接收功能存儲顯示功能和打印輸出功能等，最大限度地方便了監(jiān)控中心的監(jiān)督管理工作，對供水預警和客戶端的實時訪問都有很大幫助。二是管網監(jiān)控。利用智能系統(tǒng)的監(jiān)控功能，將供水方面的壓力、供水流量和水表數據進行實時的顯示，精準地將數據存儲到終端中，節(jié)省了人力資源，提高了供水設備的精確性。在對管網實施監(jiān)控的過程中，要將精準度放在首位。三是用戶的手機端。隨著智能手機的普遍，人們的生活方式有了極大的改變，通過智能手機的數據訪問系統(tǒng)可以實現(xiàn)對采集現(xiàn)場的數據實時編輯，利用手機終端實現(xiàn)供水系統(tǒng)的智能化操控，極大地方便了工作人員。這種系統(tǒng)操作簡便，相對容易維護，具備簡單的電腦操作水平就可以實現(xiàn)實時監(jiān)控。性價比較高，在實際應用的過程中受到了一致好評，值得大力推廣。

3結論

隨著我國城市化的腳步不斷加快，對城市供水的要求也不斷升高，用水量逐年遞增，相關的管理工作變得更加復雜。為了使我國的城市供水系統(tǒng)能夠跟上時代的步伐，減少不必要的消耗，我國應該在現(xiàn)有的供水形式上進行不斷的升級，轉變傳統(tǒng)的供水模式，實現(xiàn)城市供水的優(yōu)化調度。在控制系統(tǒng)方面，逐步實現(xiàn)智能化操控，解放人力的同時，讓我國的供水系統(tǒng)在預測需水量方面更加地精確化，根據各個城市的實際情況進行現(xiàn)代化設備的選擇，利用高科技的現(xiàn)代化設備，對我國的供水系統(tǒng)進行升級改造，實現(xiàn)智能化控制。

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