大规模供水管网实时在线校验水力模型的构建与应用

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1、万方数据大规模供水管网实时在线校验水力模型的构建与应用许刚1王建平1袁永钦1林浩添1程伟平2俞亭超2(1广州市自来水公司，广州510600；2浙江大学建筑工程学院，杭州310058)摘要供水管网水力模型是供水系统管理的重要手段。建立了广州市中心城区DN300以上供水管网水力模型，该模型能够直接连接SCADA系统，在无人值守的情况下，连续24h，每15min进行一次水力模拟校验，从而使得该模型运行精度高、稳定性好。在实时校验水力模型的基础上，开发了CWaterNet软件平台，它具有管网实时辅助调度模块，调度员可在

2、线模拟水泵调整时的管网运行状态，充分发挥管网水力模型在管网实时运行调度中的指导作用。关键词供水管网水力模型调度实时在线校验0引言城市供水管网是城市发展的生命线工程。城市地下管线中，供水管网是一个复杂而又庞大的地下网络系统，占整个城市给水系统投资费用的60％～80％[1]，因此供水管网建设和运行是供水企业最关心的问题之一。目前国内外已有大量的离线式供水管网水力建模研究，其主要用于供水管网的规划设计、运行现状评估、辅助调度决策、工程管理和维护等有关工作，使得各项决策更加科学，在保质保量供水的前提下节约了运行费用。目

3、前使用较多的是离线静态或动态模型[2]，但其难以满足实时在线运行调度决策的需求。随着地理信息系统(GIS)和供水调度数据采集与监视控制系统(S(㈣)的不断完善，实现实时在线管网水力仿真的条件越来越成熟。本文使用自行开发的a阮terNet软件平台建立了广州市中心城区DN300以上的实时在线管网水力模型，该平台每15111in收集1次SC’ADA数据，并对模型的节点流量进行校核，然后根据校核好的节点流量进行管网平差计算，确保了水力模型的实时准确，为广州市中心城区的供水调度提供决策支撑，目前已经进人日常业务流程，成为

4、广州市智能供水系统的重要组成部分。1供水管网实时水力模拟平台研发思路与体系结构管网水力模型是供水系统日常运行科学调度决国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009zx07423—004，2012zX07408—002)；国家高技术研究发展计划(863计划)(2012M062608)广州市水务局科技专项计划(2011)。116给水排水v01．39No．62013策，制定管网扩建、改造方案，处理突发事件的重要基础和依据。《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》[3]明确提出了管网建模，建立科学

5、调度决策软件系统的重要性。21世纪先进的调度系统平台应包括GIS、SCADA、管网水力模型系统(Model)，3个系统可简称为GSM。为了推进供水管网模型在供水企业日常运行管理中的应用，本文认为新的供水管网实时水力模拟支持平台与传统管网建模的思路有以下一些不同点：(1)传统的管网建模软件强调如何建立管网模型，以建模为中心。新的供水管网实时水力模拟系统更加强调调度人员对管网模型的应用，以日常运行服务为中心。(2)传统的管网建模软件是由技术人员针对特定工况进行分析，而新的供水管网实时水力模拟系统应建立1个平台，实现

6、24h不间断地对管网状态模拟与监控，提供实时的决策支持。(3)传统的管网建模软件需要受过专业训练的技术人员来应用，操作复杂，经常需要人工对模型进行修正。新的供水管网实时水力模拟系统开发目标是面向普通的调度员，全自动连接SCADA系统和模型数据同化，全自动模型校验，实现无人值守，工作人员只需在客户端监控管网运行状态。建立新的供水管网模拟支持平台，可从3个层次实现在线实时模拟与决策支持：(1)数据信息接口：主要是与GIS和SCADA万方数据进行数据交换。(2)后台服务模块：该层次主要实现SCADA系统与管网模型的数

7、据融合，提供可靠的管网水力模型进行实时仿真。(3)客户端应用层：该层次主要在水力模型的基础上提供各种决策层应用支持。其中后台服务模块的管网系统与监测资料的数据融合是整个系统的核心，也是长期以来管网模型在供水系统应用中的瓶颈问题之一。基于以上3个层次，本文开发的CWaterNet支持平台系统结构如图1所示。图1CWaterNet系统结构2大规模供水管网实时在线水力模型的构建2．1广州市中心城区水力模型简介广州市自来水公司是中国最大供水企业之一，主要面向中心城区供水，供水能力达440万m3／d。目前日均供水量接近4

8、00万m3。DN75以上供水管网总长接近6oookm，有6座水厂，最大的2座水厂日供水量为100万m3左右，20多个大型加压泵站。本文建立了中心城区管径DN300及以上的实时供水调度模型，采用广州市GIS系统的管网数据作为基础，首先应用自行开发的平台简化功能形成管网模型，并对联通性进行校验，在此基础上进行人工数据检查，保证模型的准确性。所形成的管网模型对DN300管道覆盖率达95％以上