城市智慧水务优化调度系统的设计与实现

发布时间：2020-07-04 15:19

【摘要】：随着云计算、物联网、大数据等信息技术的迅速发展,智慧水务研究成为了城市智慧领域的新方向。城市智慧水务调度系统是城市可持续发展的重要基础设施,为水务日常调度、优化管理提供了科学的指导。西安作为我国西部地区经济比较繁荣的城市,研究并建立西安市水务调度系统对其管理工作的科学化有着重要的意义。本文根据西安市水务现状,分析了西安市水务体系及水资源分配状况,研究了西安市水厂供水、用户用水、水务调度的流程。通过对西安市供水系统的总体分析,确定了系统所需要实现的功能。在水务系统设计过程中,重点对水务调度系统进行了设计。软件系统在结构上主要分为五个模块:西安市各水厂供水监测系统、巡检系统、水务调度系统、为实现监测区域可视化的GIS系统(地理信息系统)、为方便用户进行数据查询的报表管理系统。为使得水务数据方便管理、查询,本系统采用数据流程分析、数据关系分析的方法对数据库进行了设计。最后,通过VS2010开发平台、基于C/S+B/S系统架构、采用C#编程语言实现了系统功能。针对所设计的水务调度系统,本文根据供水管网的网络特性建立了多水源供水系统优化调度数学模型,并以供水系统运行总费用最小为目标函数,最后利用粒子群算法对该数学模型进行求解。为了避免算法因过早收敛而易陷入局部最优,本文对粒子群算法的惯性权重进行改进,以粒子的飞行速度及位置矢量为变量参数,利用BP神经网络的sigmoid函数替代粒子群惯性权重系数。最后通过MATLAB将其与基本粒子群求解结果进行仿真对比分析,结果表明,改进后的粒子群算法在收敛精度上有所提高,并且收敛率也得到了相应的改善,使得供水系统运行总费用降低了5%,因此,该算法在解决西安市供水系统调度模型的问题上具有较强的经济适用性。西安市水务优化调度系统的开发,使得各水务部门之间形成综合化共建信息网,实现了信息传递及资源共享,这对具有类似于西安市供水体系的城市有一定的参考意义。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991
【图文】：

分布情况,分布情况,地下水,地表水

图 2.1 西安市各水厂分布情况2018 年截止 6 月份之前，西安市各部门总用水量 92.99 亿立方米，比上年同期增长2.16 亿立方米，同比增长了 2.38%，其中地表水用水量 58.16 亿立方米。西安市各水厂供水能力 165 万 m3/d，平均日供水 80 万 m3[12]，第一水厂至第五水厂取水于地下水，为两级加压供水方式，而曲江水厂和南郊水厂取水于地表水，为重力流供水方式，见表 2.1。表 2.1 西安市各水厂供水详情水厂名称位置供水能力（万 m3）水源类型取水方式第一水厂西门外 1.0 地下水两级加压供水第二水厂田家湾 15.0 地下水两级加压供水第三水厂南河村 10.0 地下水两级加压供水第四水厂郭家村 10.0 地下水两级加压供水第五水厂邓家村 10.0 地下水两级加压供水曲江水厂市东南郊 50.0 地表水重力流供水南郊水厂市南郊 60.0 地表水重力流供水

用水量,废污水排放,重新分配,水量分析

图 2.2 2017 西安市各类工程供水量比较图户用水量分析安市各部门的用水量中，农灌平均用水量 48.47 亿立方米，占总用林牧渔畜用水量为 9.70 亿立方米，占总用水量的 10.43%；工业用水量，占总用水量的 15.42%；居民（包括城镇居民和农村居民）生活用水量，占总用水量的 14.74%。在全市各用水部门中，农业耗水量最多，为占总耗水量的 66.68%。水排放指标分析每年废污水平均排放总量为 12.253 亿吨，其中，第二产业废水排放量废污水排放总量的 45.8%；第三产业废污水排放量 1.461 亿吨，占废1.9%。水是一个循环的过程，对城市供水、用水来说，从供水水源调进行加工、净化后再重新分配给城市各用水区。另一方面，经过污水，二次供水再重新分配，这就形成了水循环[14]，如图 2.3 所示。

【参考文献】