人工神经网络在供水优化调度中的应用研宄

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1、人工神经网络在供水优化调度中的应用研宄-->第1章绪论1.1课题的背景与意义目前，我国大多数自来水公司的供水调度都是靠人工经验来控制的，调度人员依靠管网的历史运行状况，依照以往的经验以及季节、天气情况来定制供水计划，同时，根据水压、水量变化以及施工、管网突发情况等做出相应的调整。这种调度管理模式一般都能满足城市供水的需求，但单凭经验的调度明显缺乏预见性和科学性。在实际的工作中，可能由于调度人员的业务水平不高，对供水管网系统了解的不够全面、不够深入，或者由于管网分布的不合理以及调度方案的不科学，造成供水管网系统的失衡，引发供水

2、事故。此外，靠人工经验的传统调度方式一般能耗都比较大，十分的不经济，已经不能适应环保、节能等新时代发展的需要。1.2相关研究领域及其发展现状供水管网优化调度是供水企业运行管理的主要研宄内容之一。优化调度模型主要包括以下二方面的内容：1、明确优化调度的目标函数；2、确定实现目标所要满足的必须的供水条件。第一点目标函数的确定具有一定的普遍性，不同供水管网优化的目标基本都是一致的。然而，由于不同城市供水系统的特点存在明显差异，因此，对于实现目标所应满足的供水条件势必千差万别。供水调度优化模型的建立必须全面分析所在供水区域的供水系统

3、特征，并提出与之相适应的供水约束条件，才能实现优化调度的目的。供水调度优化模型的约束条件是指调度的结果是否满足供水系统的网络模型。国内外学者在供水系统的网络建模方面做了大量研宄，网络模型归纳起来可分为两类，一类是微观模型，另一类是宏观模型。如何针对具体的供水系统确定系统中各主要变量间的非线性关系，建立合适的网络模型是优化调度的主要研究内容之一，也是划分微观模型与宏观模型的标准。……………第2章供水管网SCADA系统2.1系统概况阅行水司SCADA系统于2003年开始建设，目前共有5个水厂，6个录站和58个管网测点。系统分为现

4、场采集设备、通讯服务器、主站PLC、RSViewSE服务器和数据库服务器。现场采集终端采用市电供电，水厂和菜站通讯模式采用光纤和GPRS结合的方式，日常以光纤为主实时传输数据，自动进行切换；水厂主要采集原水和出厂水参数，录站主要采集进出站压力、流量、池度、余氯和菜的开停信号。管网测点通讯模式采用GPRS方式传递数据，采用GPRS双通道配置，自动进行切换，保证数据传输的可靠性。主台釆用一主一备的模式，可以采用手工方式进行主台切换；主站PLC也釆用相同的模式运行，一旦出现问题最大限度的保证数据的完整性。实时系统采用RSViewS

5、E实时监控平台，内容包含实时数据列表显示、实时数据地图显示、厂站工艺图、历史曲线、报警设置、报警信息和事件信息等内容；RSView系统采用双机热备模式运行。历史数据定期写入SQLServer数据库，为后续应用提供历史数据。2.2系统简介供水管网监测系统由管网数据采集器（RTU)、水厂录站数据釆集器、通讯设备(GPRS、光纤）、流量仪表、在线水质仪表、阀门远程控制系统、调度中心设备、通讯、大屏幕显示等组成。系统主要采用GPRS无线通讯方式，与各测压点RTU(数据采集设备）、泉站RTU和水进行数据通讯。GPRS数据业务可提供广域

6、的无线IP连接，经过电信运营商的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通讯网络。在GPRS业务平台上构建的供水调度监测系统，实现管网监测点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。阅行水司的SCADA系统结构见图2.1。……………第3章城市用水量预测模型…………173.1常用的水量预测方法………173.2BP神经网络介绍…..18第4章供水系统管网模型………………294.1城市供水管网的常用模…………294.1.1管网平差模型…………294.1.2比例负

7、荷模型…………29第5章供水系统优化调度…………415.1供水系统优化调度模型建立……………41第6章优化调度模型的测试与分析在上一章屮，我们介绍城市供水调度系统进行了建模和求解的方法，在本章中要通过实际数据来测试调度系统的性能。我们选用2013年3月9日24小时内的数据作为测试数据，通过上一章中的优化模型计算出水厂和果站的供水量，比较测压点水压、供水量等约束条件，并对比优化前后的生产成本，验证优化是否能够提高供水效率。6.1优化调度结果测试优化结果测试包括两个方面：约束条件的满足情况和生产成本优化结果。前者主要是为了保证用

8、户的用水需求（水压和水量等)，后者是要尽可能的节省生产成本。因此只有在两个方面都满足的情况才，才能保证较高的供水效率。6.2供水优化系统设计在对供水优化调度模型进行测试之后，在本节我们将介绍供水优化系统的设计方法，为将来具体的软硬件系统设计给出理论指导。目前，我们已经能够根据历史数据得到水