供水科学调度系统综述
浅谈供水自动化调度的系统设计
浅谈供水自动化调度的系统设计前言：水资源短缺问题早已遍布世界的大街小巷，我国开展南水北调工程不仅是为了解决水资源短缺问题，还有设计合理的供水系统，使人们合理的利用水资源。
水是生命之源，生活的方方面面都需要供水，火车需要供水，建筑工地需要供水、農田需要供水等等很多很多。
设计出一个性能良好的供水自动化调度系统，能够有效管理供水、提高水质和水厂的经济效益，下面就对此系统的设计进行多方面的研究和介绍。
一、对供水调度系统的现状进行研究（一）供水管网系统的研究供水管网系统的监控点由于距离远、数量大、范围广，一些特别的监控点地处偏僻，导致光缆、电缆的架设难度非常之大，甚至脱离实际，这些都说明了采用有线通信方式设置的监控系统，建设起来难度非常大，而且工作时间长、所需费用高，无法进行大规模的开展。
与有线通信方式不同，无线通信方式使用起来非常的灵活，它在有线通信方式的基础上，大大改进了使用的性能，使得它具有建设周期短、建设费用低、性价比高并且易于维护等特点。
无线通信在监控系统中的重要方式有卫星通信、GPRS通信系统、超短波无线数传等，因为卫星通信的造价非常高，一般的领域都不会使用卫星通信，它只在比较特殊的几个领域下使用。
超短波无线数传方式以电台作为传输信道，拥有很多的优点，例如容易扩展、运行所需费用低、方便维修等。
但是它也有一些不足之处，由于此方式建设的系统工作在230MHz，而且大多使用的数传电台都是普通间接调制的，这种情况造成了监控系统容易受外界的干扰，误码率也很高，并且数据的传送量小、通信速率缓慢，还有一点就是信号的覆盖范围很狭小。
（二）泵站优化调度的研究我国的自动化水平整体而言不是很高，受到自动化水平有限和控制方法等原因的影响，泵站工程的建设大都存在能源消耗巨大但是工作效率却不高的现象，这是一个比较严重的问题，消耗大量的能源却没有做到该有的功效，导致制水成本增高。
针对此问题，需要采取有效地措施来优化泵站调度，提高泵站的工作效率，这对实现供水自动化调度具有重要意义。
城市供水总调度系统
城市供水总调度系统建议方案唐山平升电子技术开发有限公司网址：目录目录 (2)一、项目需求概述 (3)二、总体方案设计 (3)1、系统组成 (3)2、供水总调度系统拓扑图 (4)三、监控中心 (6)1、计算机硬件配置要求 (6)2、系统软件配置要求 (6)3、供水远程监控系统软件功能 (6)四、水厂监测终端功能特点 (8)1、监测终端功能说明 (9)2、监测终端的主要配置（以某水厂内8台泵为例） (9)3、监测终端工作原理示意图 (9)五、管网压力监测终端 (10)1、监测终端功能说明 (10)2、监测终端结构 (11)3、监测点的设备配置及安装方式 (11)六、水质监测监测终端 (14)1、监测终端功能说明 (14)2、监测终端的主要配置 (14)3、监测终端工作原理示意图 (15)七、计量测量设备 (15)1、电磁流量计 (15)2、投入式水位计 (16)3、压力变送器 (17)4、余氯在线分析仪 (17)一、项目需求概述水务集团计划建设一套城市供水总调度系统，将集团管辖下的自来水厂、管网及水质监测点监测数据远程传送回调度中心。
调度中心通过监测点回传的数据可全面了解整个城市供水的状况，从宏观上对供水工作进行指挥和调度。
系统具体监测要求如下：水厂监测要求：进出水口流量监测，蓄水池水位监测，出水压力监测，机组开启状态，保护状态；预留水质监测接口。
管网压力监测要求：监测地下管网压力监测点的压力数据，监测点不具备市电供电条件。
水质监测要求：监测管网末端水质监测点的水质数据，主要对末端的余氯含量进行在线监测。
二、总体方案设计1、系统组成针对客户系统建设需求，结合我公司的产品特点和技术优势，我公司提出如下建议方案，系统主要有以下四部分组成：监测中心：1）硬件设备：中心服务器（监测中心具备可上网的固定IP）。
2）软件：操作系统软件、数据库软件、城市供水总调度系统软件。
通信平台：GPRS、INTERNET网络。
城市供水系统的智能优化调度研究
城市供水系统的智能优化调度研究随着城市化进程的加速和人口的增长，城市供水系统的规模和运行复杂性不断增加。
为了保障城市居民的正常用水需求，提高供水效率和质量，智能优化调度技术在城市供水系统管理中起着重要的作用。
本文将探讨城市供水系统的智能优化调度研究，并介绍相关的技术和方法。
一、城市供水系统的特点与挑战城市供水系统是由水源、输送管网、水处理设施和用户之间的关系组成的复杂网络。
它面临着以下特点和挑战：1. 规模庞大：城市供水系统涉及大量的水源和用户，包括河流、湖泊、水库和地下水等，需要高效地调度和管理。
2. 多变性：城市供水需求随着时间和季节的变化而变化，供水系统需要灵活地响应这些变化，并确保所有用户都能够得到足够的水资源。
3. 压力差异：不同区域的供水需求和水压情况可能存在差异，需要合理分配和调整供水管网的压力以满足用户的需求。
4. 供水安全：城市供水系统还需要应对水源污染和突发事件等安全风险，确保居民用水的安全和健康。
二、智能优化调度技术的应用为了解决城市供水系统的特点和挑战，智能优化调度技术被广泛应用。
该技术基于大数据分析、人工智能和运筹优化等方法，通过对供水系统的数据进行收集、分析和预测，优化供水调度方案，以提高供水效率和质量。
1. 数据收集与分析：智能优化调度技术依赖于大量准确的数据，包括水量、水质、用户需求等。
这些数据可以通过传感器和监测设备进行实时采集，并使用数据分析方法进行处理和分析，以揭示供水系统中的潜在问题和改进方案。
2. 预测与优化：基于历史数据和实时数据，智能优化调度技术可以预测未来的供水需求，并生成最优的供水调度方案。
这些方案可以在保证供水安全和质量的前提下，尽量减少能耗和成本，并合理分配供水网络的负荷。
3. 决策支持系统：智能优化调度技术可以构建决策支持系统，帮助供水管理者进行决策和规划。
该系统可以根据不同的决策目标和约束条件生成多个供水方案，并提供评估和比较的指标，以帮助管理者做出明智的决策。
供水自动化调度系统的设计
供水自动化调度系统的设计汇报人：日期:contents •引言•供水自动化调度系统概述•系统架构与组成•关键技术分析•系统应用与实例•结论与展望•参考文献目录引言01CATALOGUE供水是现代社会生活和经济发展的重要基础，随着城市化和工业化的快速发展，对供水的安全、稳定和高效需求日益增长。
传统的供水调度方式往往依赖人工经验，难以实现精细化和实时化，容易造成水资源浪费和供需失衡。
通过自动化技术对供水调度进行优化，可以提高供水的效率、稳定性和安全性，满足现代社会的需求。
研究背景和意义供水自动化调度系统在国内外得到了广泛的研究和应用，取得了显著的成果。
目前，供水自动化调度系统正朝着智能化、网络化、集成化的方向发展，其中物联网、大数据、人工智能等技术的引入为系统升级和优化提供了新的机遇。
同时，随着环保意识的提高，对供水自动化调度系统的节能减排和环保性能也提出了更高的要求。
研究现状和发展趋势供水自动化调度系统概述02CATALOGUE0102它通过对供水管网的压力、流量等参数进行实时监测，及时发现和解决供水问题，确保城市供水的稳定和安全。
供水自动化调度系统是一种基于计算机技术、通信技术和传感器技术，对城市供水管网进行实时监测、控制和调度的系统。
通过计算机技术和传感器技术，实现对供水管网的实时监测和控制，减少了人工干预和操作。
自动化程度高可靠性高效率高采用先进的通信技术和数据传输技术，确保数据传输的准确性和稳定性。
通过实时监测和调度，可以优化供水分配和调度，提高供水效率。
030201数据监测数据处理调度控制报警功能01020304实时监测供水管网的压力、流量等参数，及时发现和解决供水问题。
对监测数据进行处理和分析，提供决策支持。
根据监测数据和供水需求，对供水管网进行调度和控制，确保供水稳定和安全。
当监测数据出现异常或故障时，系统能够及时发出报警信息，以便工作人员及时处理。
系统架构与组成03CATALOGUE架构概述供水自动化调度系统主要包括数据采集与处理、供水调度模型构建、控制系统设计与实现三个核心部分。
供水在线调度系统——AQUIS介绍
供水在线水力模型系统AQUIS——实时仿真、优化和主动决策，智能水网管理专家施耐德电气（中国）有限公司供水安全和应急一直是自来水公司最为关心的事情，但在缺乏关于运行性能、管网状态和用户需求等实时信息的情况下，需要确保供水安全，并对供水调度做出快速反应时，自来水公司就会面临巨大挑战。
除此之外，自来水公司还面临管网老化、水源污染、管道泄漏、电耗高等问题。
长期以来，供水公司投入大量资金改造管网、安装表计和建立SCADA系统，使一部分配水管网得以监测，但仅仅SCADA系统尚不能足以对整个配水网络进行主动仿真。
据统计，大部分自来水公司将总投资的20%用于水厂，而80%则用于输配水网络建设，大多数自来水公司只关心水厂出水状况，而对出厂后的水质和运行状况几乎不了解。
另外，各类法律法规、标准规范对水安全的要求也越来越严格，自来水公司能否制定有效的应急预案并及时处理故障，提高用水户满意度，也变得越来越重要。
要顺利解决以上众多挑战，就需要掌握供水网络实时运行状况，而AQUIS 在线水力模型系统，正是为此而设计。
首先，AQUIS是一个水力建模工具，提供了对供水网络中的流量、压力和水质进行仿真，AQUIS系统基于实时SCADA数据来分析并追踪当前情况，让操作者能做出更好，更聪明的决策从而优化生产并提高你的效益。
其次，AQUIS能够方便的、低成本地与任何开放式应用程序整合，尤其是与SCADA系统、GIS系统、营收系统的集成，实现了全面的智能供水调度，并提供在水管网管理领域的大量知识和经验作为技术支持。
为了帮助保持标准水质，AQUIS能够在整个水网中跟踪流量、流向和水质，并快速浏览到化学成分、水龄、浊度和气味等数据。
AQUIS的应用模块如图1基础数据建模仿真决策账单/GIS系统SCADA系统模型管理器数据管理器工程规划运行调度仿真优化图 1 AQUIS应用模块基于AQUIS能够全面掌握水网实时运行状况，而AQUIS提供的专业应用模块，能够帮助自来水公司进一步节约运营成本和投资：⏹供水管网水力和水质建模根据管网GIS数据、监测点历史数据和用户用水数据，建立管网水力数学模型和水质模型。
城市供水调度系统的探讨
城市供水调度系统的探讨洪星由于供水管网地理位置分散，采集、控制功能要求稳定，安全性要求较高。
一般采取人工抄表、电话报数、现场手动操作的原始调度方法。
收集信息数量少、处理慢、传递迟，调度处于低级阶段，以保证不缺水和维持正常运行为主，谈不上优化调度。
遇上爆漏及其他事故，反映迟钝损失扩大。
为了满足对生产过程的调度和指挥，需要一个可靠的SCADA系统。
它一般由企业生产调度指挥中心、分厂测控站、管网测压点、抄表遥测等组成。
它所具有的功能一般包括：数据采集控制功能，数据传输功能，数据显示及分析功能，报警功能，历史数据的存储、检索、查询功能，报表显示及打印功能，遥控功能，网络功能等。
管网测点SCADA自动化控制系统，主要监测分散管网测点站点。
该系统采用两级控制，一级为SCADA系统中心控制室,二级为管网测点站点远程测控终端GPRS RTU。
中心控制室负责监视、管理和控制等工作。
站点GPRS RTU负责多个管网测点站点的数据采集，无线传输、管网测点压力的自动控制。
系统结构城市自来水SCADA系统可划分为5个组成部分：水司控制中心、水厂分控中心、管网测压站、管网加压站。
一个自来水公司下属可能有多个水厂，一个自来水厂又有多个工艺过程，同时又负责多个管网测压站、管网加压站的管理。
水厂分控中心对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制中心。
水厂分控中心采集各站点的数据信息，并对这些信息进行存储、分析汇总或打印等处理。
通过数据分析，及时给出报警信息或向站点发出控制命令，控制站点设备的运行。
水厂分控中心还需将汇总数据传送到水司控制中心，以实现整个系统的调度和管理。
GPRS RTU（远程测控终端）是SCADA系统的基本组成单元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。
对于具有分布式、集散型、网络化特点的企业，其SAS/SCADA系统的建立，离不开承上启下的GPRS RTU产品。
城市供水综合自动化系统中的SCADA系统，必须具备并且非常重要的一个功能就是：实时、准确地监测遍布于全市的自来水管网的压力变化情况，另外还可能监测流量、余氯和浊度三个数据信息。
城市供水系统的智能化调度与优化
城市供水系统的智能化调度与优化水是生命之源，对于城市而言，稳定、高效、优质的供水系统是保障居民生活、促进经济发展和维护社会稳定的重要基础设施。
随着城市化进程的加速和居民对供水质量与可靠性要求的不断提高，传统的供水调度方式已经难以满足现代城市的需求。
智能化调度与优化技术的应用，为城市供水系统带来了新的机遇和挑战。
一、城市供水系统的现状与挑战城市供水系统通常包括水源、水厂、输配水管网和用户终端等多个环节。
在传统的供水调度模式下，主要依靠人工经验和简单的数学模型来进行决策，往往存在以下问题：1、信息不全面：难以实时准确地获取整个供水系统的运行状态信息，包括水压、流量、水质等，导致调度决策缺乏数据支持。
2、响应不及时：当出现突发情况，如管道破裂、用水高峰等，无法迅速做出调整，容易造成供水不足或水压不稳定。
3、能耗浪费：供水设备的运行缺乏优化，导致能源消耗过高，增加了供水成本。
4、水质保障困难：难以对水质进行实时监测和动态控制，影响供水质量。
二、智能化调度与优化的概念与目标智能化调度与优化是指利用先进的信息技术、传感器技术、数据分析技术和控制理论，实现对城市供水系统的实时监测、精准预测和优化决策，以达到以下目标：1、提高供水可靠性：确保用户在任何时候都能获得充足、稳定的水压和水量。
2、提升供水质量：通过对水质的实时监测和控制，保障居民用水安全。
3、降低能耗和成本：优化供水设备的运行，减少能源消耗和运营成本。
4、增强应急响应能力：快速应对突发情况，减少停水时间和影响范围。
三、智能化调度与优化的关键技术1、传感器与监测技术在供水系统的各个关键节点安装传感器，实时采集水压、流量、水质等数据。
这些传感器可以采用压力传感器、流量传感器、水质监测仪等，通过无线通信技术将数据传输到控制中心，为调度决策提供实时准确的信息。
2、数据分析与建模技术利用大数据分析和机器学习算法，对采集到的海量数据进行处理和挖掘，建立供水系统的数学模型。
供水管网科学调度决策支持系统理论和应用研究
3、数据存储
3、数据存储
供水管网调度决策支持系统需要处理大量的数据，因此需要一个稳定、高效 的数据存储系统来支持。通常，该系统采用分布式数据库或云存储方案来确保数 据的可靠性和完整性。
3、数据存储
三、供水管网调度决策支持系统在实际应用中面临的问题与挑战
1、数据采集难度大
1、数据采集难度大
供水管网的数据采集涉及到多个站点和多种参数，如何确保数据采集的准确 性和实时性是一大挑战。同时，数据采集设备的安装和维护也需要大量的人力物 力投入。
2、功能模块
2、功能模块
供水管网调度决策支持系统的功能模块包括：数据采集、数据处理、模型预 测、决策支持、系统管理等多个部分。其中，数据采集模块通过传感器等技术手 段实现；数据处理模块利用数据库和管理软件对数据进行存储和管理；模型预测 模块可采用神经网络、回归分析等算法进行预测；决策支持模块通过可视化界面 展示预测结果并提供调度建议；系统管理模块则负责对整个系统进行配置和维护。
四、针对上述问题的解决方案
1、优化数据采集方式
1、优化数据采集方式
为了提高数据采集的准确性和实时性，可以采用高精度传感器和自动化采集 设备，同时加强对数据采集设备的维护和校准。此外，还可以采用网格化的数据 采集方式，实现对供水管网全覆盖监测。
2、提高系统稳定性
2、提高系统稳定性
采用高可用性的服务器和网络设备，建立多点备份和容错机制，确保系统的 高可用性。同时，定期对系统进行全面检测和软件更新，以提高系统的稳定性和 可靠性。
3、加强数据隐私保护
3、加强数据隐私保护
采用加密技术和访问控制机制，限制用户对数据的访问权限。同时，加强对 数据存储和传输环节的安全防护，防止数据泄露和非法访问。
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王煜明
上海三高计算机中心股份有限公司
主要内容
供水调度的主要业务流程
供水调度系统的历史变迁
供水科学调度的基本概念 供水科学调度的监测系统 供水科学调度的决策系统 供水科学调度的指令系统 供水科学调度的软件构成
2013-8-12
一. 供水调度的主要业务流程
2013-8-12
二. 供水调度系统的历史变迁
压力类监测
供水流量监测
用户水量监测
水质安全监测
2013-8-12
环境气象监测
管道振动监测
四. 供水科学调度的监测系统
4.2.测压点布局的基本原则
结构性
层次性
关联性
敏感性
反映出管网结构 的特征 勾勒出管网压力 整体的分布状态 使离散的测压点 数据具有系统性。
管网具有输水管 道、配水管道、 用户管道三个层 次 测压点的布局应 该反映管网的这 个特征
2013-8-12
二. 供水调度系统的历史变迁
2.2.供水科学调度系统
是多系统整合、全面覆盖调度决策流程的辅助软件
水量预测模型、 泵站模型、管 网模型综合运 算给出优化的 调度方案以辅 助决策
更为多元的 监测目标 更为科学的 测点布局 更为全面的 监测手段
指令发布与监 测系统的联动， 可以跟踪指令 发布、执行的 过程，可以分 析指令执行效 果
信息技术的发展:
云计算、人工智能的技术支撑
五. 供水科学调度的决策方法
5.1.供水科学调度的决策目标
安全
总体 目标
合理
量化指标
容量 能量
优化
质量
五. 供水科学调度的决策方法
5.2. 压力调度向水量调度的演进
目前供水调度基本上是基于管网压力进行调度，而忽视或者缺乏对 用户用水模式调控的手段 。用户在高峰时集中用水，造成大量能量 的调入仍无法避免低水压区域的产生，而在低峰时大量的富余水头 白白浪费。
六. 供水科学调度的指令系统
6.2. 供水科学调度系统指令系统的功能
检索功能
•由于调度指令存储在数据库中，因此对于任何调度员、任何时间的调 度过程都能进行追溯
报表功能
• 调度工作的日报、周报、月报、季报、年报的各种统计报表都可以 随手拈来
考核功能
•对于调度员工作在及时性、有效性方面进行考核，以便改进工作
2013-8-12
三. 供水科学调度系统的概念
3.1.供水科学调度不是简单的一套软件
战略思想 创新理念 科学方法 信息技术
先进性
创造性
科学性
可用性
保护资源 减少碳排
系统整合 在线决策
数学模型 决策算法
电子存储 数据再造 智能分析
节省能源
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预案管理
模糊评估
三. 供水科学调度系统的概念
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四. 供水科学调度的监测系统
4.4.监测系统向物联网（IOT）的演进
必要性
细节化、智能化、自动化是管网管 理必经之路 通过物联网了解管网各个方面的细 节，有效地制定节能降耗方案 打破传感器孤立状态，通过物联网 实现物物相连，实现智能化
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可行性
网络技术的发展： IPV6标准、带宽扩展、无线传输 传感技术的发展: 传感器的发展得到高度重视
通过云分发软件包括 各种模块及实用工具 通过云服务实现管 网建模一种新型的 服务模式
通过Iaas、Paas、 Raas云服务，支持 客户在云端部署管 网水力模型系统
压 力 调 度 压 力 调 度
水 量 调 度
水 量 调 度
五. 供水科学调度的决策方法
5.3. 调度决策的主要模式
三种不同类型的调度决策模式
基于知识驱动的 调度决策方法 基于模型驱动的 调度决策方法 基于数据驱动的 调度决策方法
五. 供水科学调度的决策方法
5.4. 管网水力模型是调度决策的核心技术
2.1.传统意义上的供水调度系统
人工经验
决策方式 简易少量 监测手段 传统方式 指令发布
调度 系统
优点 缺点
简单、灵活、易 行
适合初级阶段的 系统建立
监测数据难以全 面地反映管网的 水力状态
人 经 一 性 工 验 致 、 全 性 稳 性 面 、 定 、 可 承 较 继 性 差
指令发布难以追 溯、难以统计、 难以分析
3.2. 供水科学调度系统的核心
科学调度的核心部分“调度决策系统”，是应用数学 方法建立的各种模型来解决决策过程的诸多问题。
管网水 力模型 水厂泵 站模型 预案管 理系统 事件管 理系统
水量预 测模型
2013-8-12
调度决 策系统
方案评 估系统
四. 供水科学调度的监测系统
4.1.管网监测系统的监测目标
智能决策
智能分析
调度数据库
七. 供水科学调度的软件构成
7.3.供水科学调度系统软件装配特性
有模版
最小系统 组合系统
无模版
完整系统
七. 供水科学调度的软件构成
7.4.供水科学调度软件系统向云计算的演进
通过云实现分布式并 发计算，支持大型管 网模型的极速计算 通过云提供专家级知 识库的服务，支持模 型的工程应用及咨询
经典的计算技术，有充分理论根据，有权威计算公式， 是解决管网问题精确的科学的方法
模型可以模拟或仿真管网的各种工况状态，参数条件 改变时，整个管网水力的变化一目了然
计算的结果是全局的、连续的、细节的，相关的。而 监测系统获取的数据是局部的、离散的、概略的
既可作为日常管网运行调度的指导，更可从宏观上解决 管网结构的不合理性，从根本上去解决管网的调度问题
测压点之间应具 有一定的关联性， 前后测点有水力 学上的联系 以便对数据进行 逻辑分析而发现 存在的问题。
对管网有些部位 需要特别加以关 注： 水力敏感点 社会敏感点
安全敏感点
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学布局测压点
供水区域分析
各水源的供水范围（结构性） 各水源的供水方向（关联性） 相邻区域浮动区间（敏感性）
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学布局测压点
压力区域分析 （层次性） 相对高压区 相对次高压区 相对中压区 相对次低压区 相对低压区
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四. 供水科学调度的监测系统
4.3. 应用水力模型科学路径
数字化
•存储媒体的改变，存储功能的改变，使得信息向知识转变、私有知识 向公共知识转变的过程变得可能
联动化
• 由于调度指令与SCADA数据的对接与联动，水厂、管网当前的动态一 目了然，有利于调度工作的开展
互动化
•一、二级调度员通过指令平台的交互，可以真切地互相了解调度工作 需求的变化
流程化
•流程化的工作模式，使得调度工作更加有序、可控
分析功能
•可以将调度指令与SCADA数据对接起来，分析指令发出前后管网压力、 水量的变化是否达到调度目标，寻求优化方案
七. 供水科学调度的软件构成
7.2.供水科学调度系统软件板块结构
水力模型
预案管理 方案制定
事件管理
方案评估
监测系统
在线调度
指令发布
指令回复
水量预测
五. 供水科学调度的决策方法
5.5. 管网水力模型作为决策核心的必要条件
• 主精度要求 <1.0 m • 水量动态更新 及自适应校验
模型的 精确度
模型的 实时性
模型的 模型的 运行速度 模拟能力
• 大型模型一次 计算速度<0.1s • 强大的现场工 况模拟的能力
六. 供水科学调度的指令系统
6.1. 供水科学调度系统指令系统的目标