基于多agent和gsm的城市供水优化调度系统-研究

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1、硕士学位论文第1章绪论1．1选题背景与研究意义水作为人类生存的基础和城市的命脉，直接影响着生产力的发展和城市的兴衰。在我国现有的666个城市中，建设系统内已有水厂2032个(全社会为4000个)，综合供水能力为10617x104m3／d(全社会供水能力为19994x104m3／d)，而且现在城市地面水厂的建设规模大约为(10～30)×104m3／d，不少城市己开始建设(50～100)×104m3／d的水厂111。随着工业生产能力的提高，城市人口的不断增加，以及人民生活水平的不断改善，人们对城市供水系统的要求也越来越高，供水系统

2、的规模在不断扩大，复杂性随之提高。面对日益复杂的供水系统，如何在满足供水水量、水压及水质要求的前提下，最大限度地提高供水系统的经济效益和社会效益，是摆在所有供水部门面前的重要课题。当前，能源紧张是世界性问题。随着经济建设的深入，能源矛盾在我国尤为突出。节约能源，降低成本成为我国的基本国策。由于城市规模的扩大，人口的增加，供水规模也不断增大，城市给水管网的电耗也越来越大。据统计，全国给水事业每年用电逾40亿度，自来水公司均是所在城市的用电大户，无论是以地下水作水源，还是以地表水作水源，供水电耗在制水成本中都占很大比例，如广州占6

3、0％以上，大庆占30％以上。降低电耗是降低制水成本的重要途径，若全国给水系统节电5％，每年就可节电2亿度以上。因此，降低供水电耗有着缓解国家能源紧张和提高供水企业经济效益两方面的意义。如果对供水系统采用优化调度，不仅能节省大量能源，而且使管网能在合理的状态下运行，既保证供水的要求，也使管网的压力更为合理。我国供水企业的管理水平较低，给水管网的调度仍处于经验型阶段，尚缺乏理论依据和科学判断，因此，研究并形成一整套具有智能性的供水优化调度系统势在必行。随着科学技术的发展，人类对于自身行为及群体性社会行为的认识不断加深，分布式人工智

4、能领域的学者将群体社会行为分工协作的本质最终抽象为Agent与多Agent理论。这个理论一经提出，就迅速地在不同的学术领域得到推广应用，并取得了丰硕的成果。然而，在电力系统这个与自动化控制密不可分的领域中，多Agent理论与供水系统自动化控制的结合和应用却并不多见，尤其是在供水系统优化调度的研究中尚处于空白。因而，将多Agent理论应用于供水系统的优化调度，建立一个基于多Agent理论的供水优化调度系统，并通过已经扩展到全世界各个角落的GSM(GlobalSystemformobile)无线网络进行个别Agent间的通信，将为

5、供水系统的优化调度实现智能控制提供非常重要的依据和先进的科学手段。该系统不仅减少了运行控制人员，甚至达到无人值守，而且充分有效地利用了有限的水力资源，充分挖掘已有机组及水厂的潜能，大大降低了水资源的运行成本和电价，从而大幅度地提高了供水系统的经济效益，增强其市场竞争力。基丁．多Agent和GSM的城市供水优化调度系统研究1．2国内外的研究现状1．2．1国外的研究现状国外自六十年代起一些发达国家就开始了以计算机作为供水系统辅助调度管理的探索【2l13l【41，早期如在美国的费城、丹佛和加拿大的多伦多等城市，主要是采用遥测设备将管

6、网中控制点的压力、水厂出厂压力、出厂流量、水位、功率及温度等实际运行参数自动适时地传送到中心调度室，并对超常现象作出自动报警，依此作为控制人员实际操作的依据，国外许多学者，如美国的K．E．Lansey、RobertDemoyer、L．E．Ormsbee，英国的R．S．Powell、B．Coulbeck、ELowitt，日本的KazumasaMuguruma、M．Tuskiyama及以色列的U．Shamir、C．D．D．Howard等人在调度管理的建模上进行了许多有益的探讨。目前在美国、英国、日本、法国等地的一些城市已基本上实现

7、了供水系统的计算机优化调度管理，并编制了一些较通用的调度管理软件，如英国的GINASl9j及美国的OPWADl5J等。进入八十年代，随着遥控、遥测和遥传设备成本的下降，国外又开始了在线优化控制研究。目前，国外许多城市【6J(如美国的ChicagoDallas，Houston，瑞士的Sankt．Gallen，英国的EastWorcestershire和法国的Chambery、Marseilles，巴黎的西南地区)给水系统的自动化程度已经相当高，控制设备、生产流程及全线运转情况都可以反映到中心调度室采用计算机控制生产过程，信息传递

8、通信系统比较有效、可靠，生产运行记录数据系统、完整。生产运行除了由中心调度室集中控制调度外，其调度方案由计算机根据采集到的系统工作状态的信息进行优化计算，确定出最优调度方案，使供水系统在最佳状态下工作。基于自动化程度高及其它供水特点，采用的模型基本都是微观模型。事实证明，采用