建立大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件模式研究

1、建立大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件形式研究摘要：阐述了给水系统操作控制根本原理、大规模给水系统优化调度软硬件模块及典型的分级控制构造，建立了大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件形式。关键词：大规模给水系统分级控制优化调度软硬件形式根本原理模块实例0前言1.1控制目的1.2控制原理控制机理：根据上一时段或本时段系统返回的值或对下一时段不确定因素的预测值，满足控制目的及约束条件下，生成相应的决策，对系统进展控制。在配水系统中不确定因素一般有：用户用水量、管道值，阀门开度。根本控制方式：规那么控制(Rulesntrl)和反复控制(Repetitiventrl)。前一种控制方式决策形成是直接

2、根据前一时段系统返回的量测值或信号进展控制，指令设计为假如那么的形式，该种控制方式在水厂制水过程中被广泛采用，是经历控制形式的典型方式。反复控制机理见图1,U为控制函数，X为状态向量，T为控制周期，Z为系统外部干扰函数，在时间t0与tf之间，系统当前状态X(t0)及预测干扰值Z(t0，t0T)反应到控制模型，产生U(t0，t0T)，对系统进展控制，每次以T为周期完成控制过程，当ttf时，在tf的根底上，又以T为周期完成循环控制，预测值Z在给水系统中为不确定因素。图1反复控制机理图2含两子系统的分解-协调操作控制示意2.1大规模给水系统分级控制和优化调度硬件模块大规模给水系统分级控制与优化调度硬

3、件模块分三层：远动系统、本地控制室和协调决策层1。远动系统：在现场通过传感设备采集数据，发送，经交际单元传入计算机，或计算机经交际单元将信息发送传输至电动设备进展动作的过程；本地控制室的计算机间的信息是通过局域网来传输，对于大规模给水系统，协调决策层与本地控制室之间的信息传递是通过广域网完成，见图3。图3大规模给水系统分级控制和优化调度硬件构造数据的传输方式有三种： 线(或ISTN或PSTN)、无线电涉及电缆。用 线传输数据很昂贵，如采用 线传输数据，常将基地数据储存在本地，将它打包，在 费较廉价时，传入中心计算机；配水系统中测点的信息常采用无线电波的形式发送，其安装和传输费用较低；电缆常用于

4、近间隔 数据传输，其数据传输的平安性较高。RTU(ReteTerinalUnit)和PL单元里含有许多智能控制器，装备有信号处理器和计算机内存，能搜集和存储信息，通过运行自身程序模块可执行由决策层送来的命令，它们也备有大量I/端口(I/卡)，可进展A/D和D/A转换，数字信号和模拟信号可脉冲输入和步进电动输出等功能，具有现场仪器的数字信号和模拟信号输入输出界面。2.2大规模给水系统分级控制和优化调度软件模块给水系统计算机控制和优化调度软件模块有：规划和资源管理软件包(如GIS系统)，通讯和远动系统软件包(如SADA软件)、决策支持系统软件包。规划和资源管理软件主要用于供水系统规划设计和管网维护

5、部门，GIS系统是该类软件的典型代表，它记录了供水系统中所有的供水设施信息，用图形数据和属性数据存储，为决策支持系统提供供水系统静态根底资料。通信和远动系统软件用于采集供水系统中实时数据，并将来自主站的命令传输至各站点，实现自动化控制，SADA系统是该类软件的典型代表。决策支持系统软件包是给水系统自动化控制和优化调度系统的智力组成局部，它形成原始的操作指令，是以供水系统优化运行(费用最小化)为目的；决策形成过程有两种方法：宏观模型优化调度和微观模型优化调度，前一种方法要求的根底资料较少，受宏观模型的局限性限制，在先进的水司里应用较少，后一种方法考虑了管网微观构造，随着供水调度根底程度的不断进步

6、，微观模型优化调度是开展方向。大规模给水系统优化调度软件框架见图4、图5。图4宏观模型优化调度软件框架图5微观模型优化调度软件框架3大规模给水系统典型的分级控制构造大规模给水系统中包含许多供水区域、水厂、中途泵站或水塔，每个水厂或供水区域内有本地控制室，各本地控制室在整个供水系统决策层(中心调度室)的协调下，保证整个供水系统供水费用最校大规模给水系统典型的分级控制构造有两种：见图6和图7。图6中，供水区域内可含有中途泵站或水塔；图7中，供水区域内可含有水厂或中途泵站或水塔。图7大规模给水系统典型的分级控制构造4工程实例4.1分级控制构造的建立4.2硬件构造的建立4.3软件构造建立5结论本文提出的建立大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件形式方法已经在中国上海和国外一些水司得到应用，具有实用价值。参考文献1BABrdysBUlaniki.peratinalntrlfaterSysteStruturesAlgrithsandAppliatin.2李人厚，邵福庆编著.大系统的递阶与分散控制.3Bryanulbek.Integratedputerappliatininatersupply.Vluel-ethdsandpreduresfrsystessiula