智能排水调度系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能排水调度系统和方法。该智能排水调度系统包括日常节能调度子模型和应急调度子模型。本发明专利技术基于泵站模型和管网模型。其中，日常节能调度子模型利用遗传算法求解管网最低能耗解决方案，能有效改进泵站日常电耗过大的问题；应急调度子模型在每次每个泵站进行调度时发挥管网最大排水能力排水，能有效解决防台防汛工作中管网无法发挥最大排水能力的问题。

【技术实现步骤摘要】
智能排水调度系统和方法
本专利技术涉及排水管网排水模型，特别是一种基于动态系统监控以及设备自动化监控的智慧水务的智能排水调度系统和方法。
技术介绍
现有排水系统分为多个环节，每个环节的运行都有关联，然而目前排水系统的各个环节基本属于独立的状态。它们没有互联，更不具有关联性分析后具有实际规则的智能化运行解决方案。在日常排水调度中，容易产生各个泵站无序排水，甚至出现对冲排水，造成能耗的浪费与管网的破损。在防洪防汛时期，由于缺乏系统性的调度方法，对于城市局部内涝问题而束手无策，在应急调度时不能充分发挥城市排水管网的蓄水、排水能力。而且，现有的管网模型主要应用于仿真，就是利用现有的基础数据和历史数据对现况进行仿真模拟和校核，没有对系统的动态监测数据进行动态仿真，仅仅为某种状态下的静态仿真。在这种运行状态下没有依据管网的实际运行情况进行排水调度，当实际情况与仿真发生较大差异的时候，没有使用最优化的排水方法，造成很大程度的资源浪费。现有的排水管网调度规则一般建立在早期泵站的设计时期，随着管网与泵站的更新改造，调度方法不适宜现有排水设施、设备的状况，导致设备寿命减少，管网损坏，而且易于引起管网漏损等，还有大量的电能被浪费，和管网蓄、排水能力的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能排水调度系统和方法，通过节能调度子模块可以在满足泵站日常正常排水需求的同时实现更低的耗能，通过应急调度子模块可以更大的发挥管网的整体排水能力。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种智能排水调度系统，包括控制子系统、调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统；其中控制子系统分别与调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统相连接；该水位检测子系统用于检测单个泵站和/或其出入口检查井的水位高度并将反馈信号发送给所述控制子系统；该控制子系统用于：(1)接收水位检测子系统发送的信号，并依据该信号：生成水数据，并发送水数据给显示子系统；生成调度信号，并发送调度信号给调度子系统；(2)获得水位信息，判断水位是否超过预设的警报高度，若超过，则发送报警控制信号至报警子系统；显示子系统用于显示控制子系统发送的水数据；调度子系统用于响应调度信号调度单个或多个泵站中泵的开或停；报警子系统用于响应报警控制信号输出水位告警。作为优选的，本智能排水调度系统还包括数据记录单元；其中数据记录单元与控制子系统相连接；且该数据记录单元至少用以记录有从上游到下游的所有泵站级别、泵站所在区域以及排水量的信息；泵站级别信息用于确认泵站在智能排水调度系统中的位置；在紧急控制调度时，控制子系统根据泵站所在区域、泵站当前的水位为泵站设定开/停优先级。进一步的，控制子系统还用于：在当前水位hc高于开泵水位hoh时，控制调度子系统打开该泵站默认启动的泵。进一步的，在默认启动的泵打开后，检测当前泵站的当前水位hc，在该泵站的泵未全部开启时：若hc变大，控制调度子系统开启该泵站剩余泵中流量最大的泵；若hc变小，控制调度子系统维持该泵站当前状态；若泵站的所有泵均开启且当前水位hc仍然继续上涨，控制子系统控制报警子系统发送警报信息，并通知人工采取既定的紧急处理措施；且控制调度子系统关闭部分上级泵站的泵。进一步的，当前水位hc降低至开泵水位hoh时，控制子系统控制调度子系统关闭默认启动的泵以外的其他泵；当前水位hc低于停泵水位hsl时，控制子系统控制调度子系统停止该泵站的泵。作为优选的，控制子系统能够连接网络获取天气预报以及降水量预报信息；控制子系统根据获取到的天气预报以及降水量预报信息预估出水位上涨量，并根据预估的水位上涨量控制调度子系统开泵预排水。作为优选的，还包括管网；每个泵站通过管网与下一级中的其中之一泵站连接；且管网中的泵站排水量满足以下两条件至少之一：1)、大于或等于与其连接的上游一端的泵站的排水量与检查井入水量之和；2)、大于或等于其上游所有泵站的总排量之和。本专利技术中还提供了一种智能排水调度方法，运用了上述提到的智能排水调度模型，包括预排空步骤和最佳排水调度步骤；最佳排水调度步骤在预排空步骤结束之后启动；预排空步骤包括：S1.1、根据预测到的降雨曲线以及降雨影响因子，结合汇水模型估算降雨过程中进入泵站的雨水量V降雨；S1.2、根据泵站开泵水位与当前水位的差换算成可蓄水量V可蓄水，采用正失衡可行流对泵站进行调度预排水，使V可蓄水≥V降雨；S1.3、计算污水处理厂的剩余处理能力；S1.4、根据污水处理厂的剩余处理能力进行预排空调度；最佳调度排水步骤包括：S2.1、控制子系统根据每一个泵站所服务的区域重要性设置调度优先级；S2.2、在泵站完全可调度的条件下，采用平衡可行流调度排水或正失衡可行流排水；S2.3、在泵站部分可调度的条件下，根据允许的最大排放量排水量采用负失衡可行流调度排水；S2.4、在泵站不可调度的条件下，维持原状；S2.5、当有泵站的集水池中的水位超过紧急控制水位线时则需要对其进行紧急控制调度。作为优选的，在实时的调度排水过程中会根据泵站的实时水位更新泵站的调度优先级。作为优选的，还包括日常调度步骤；日常调度步骤包括：S3.1、在当前水位hc高于开泵水位hoh时，控制调度子系统打开该泵站默认启动的泵；S3.2、检测当前泵站的当前水位hc，在该泵站的泵未全部开启时：若hc变大，控制调度子系统开启该泵站剩余泵中流量最大的泵；若hc变小，控制调度子系统维持该泵站当前状态；若泵站的所有泵均开启且当前水位hc仍然继续上涨，控制子系统控制报警子系统发送警报信息，并通知人工采取既定的紧急处理措施；控制调度子系统关闭部分上级泵站的泵；S3.3、当前水位hc降低至开泵水位hoh时，控制子系统控制调度子系统关闭默认启动的泵以外的其他泵；S3.4、当前水位hc低于停泵水位hsl时，控制子系统控制调度子系统停止该泵站的泵。本专利技术相比现有技术的排水调度系统具有以下有益效果：1、在正常工作状态下，本专利技术提供的智能排水调度系统能够根据当前水量计算出需要排出的水量，并自动控制相应排水量的泵开泵或停泵，实现能耗的降低；2、在应急调度工作状态下，优先自动控制下游到上游泵站的开泵，避免管网污水溢出；3、能够结合天气预报和降雨预报预测未来时间内可能的降雨量，提前进行预排水，防止因未能及时排水引发水浸；4、在每一次应急调度前系统都会对泵站开启的优先级进行计算，确保做到每次排水能够达到最高效率。附图说明图1为本专利技术提供的节能调度子模型系统框图。图2为本专利技术提供的节能调度子模型流程图。图3为本专利技术提供的节能调度子模型求解子过程流程图。图4为本专利技术提供的应急调度子模型流程图。图5为本专利技术提供的应急调度自模型当前节点调度子过程流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。本专利技术的第一实施方式涉及一种智能排水调度系统，包括控制子系统、调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统；控制子系统分别与调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统相连接；水位检测子系统用于检测单个泵站的水位高度并将反馈信号发送给控制子系统；控制子系统用于：接收水位检测子系统发送的信号，并依据该信号：生成水数据，并发送水数据给显示子系统；生成调度信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能排水调度系统，其特征在于，包括控制子系统、调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统；所述控制子系统分别与所述调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统相连接；所述水位检测子系统用于检测单个泵站和/或其出入口检查井的水位高度并将反馈信号发送给所述控制子系统；所述控制子系统用于：接收所述水位检测子系统发送的信号，并依据该信号：生成水数据，并发送所述水数据给所述显示子系统；生成调度信号，并发送所述调度信号给所述调度子系统；获得水位信息，判断水位是否超过预设的警报高度，若超过，则发送报警控制信号至所述报警子系统；所述显示子系统用于显示所述控制子系统发送的水数据；所述调度子系统用于响应调度信号调度单个或多个泵站中泵的开或停；所述报警子系统用于响应报警控制信号输出水位告警。

【技术特征摘要】
2015.10.29 CN 201510718579X1.一种智能排水调度系统，其特征在于，包括控制子系统、调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统；所述控制子系统分别与所述调度子系统、报警子系统、水位检测子系统、显示子系统相连接；所述水位检测子系统用于检测单个泵站和/或其出入口检查井的水位高度并将反馈信号发送给所述控制子系统；所述控制子系统用于：接收所述水位检测子系统发送的信号，并依据该信号：生成水数据，并发送所述水数据给所述显示子系统；生成调度信号，并发送所述调度信号给所述调度子系统；获得水位信息，判断水位是否超过预设的警报高度，若超过，则发送报警控制信号至所述报警子系统；所述显示子系统用于显示所述控制子系统发送的水数据；所述调度子系统用于响应调度信号调度单个或多个泵站中泵的开或停；所述报警子系统用于响应报警控制信号输出水位告警；所述智能排水调度系统还包括数据记录单元；所述数据记录单元与所述控制子系统相连接；所述数据记录单元至少用以记录有从上游到下游的所有泵站级别、泵站所在区域以及排水量的信息；所述泵站级别信息用于确认所述泵站在智能排水调度系统中的位置；在紧急控制调度时，所述控制子系统根据所述泵站所在区域、泵站当前的水位为所述泵站设定开/停优先级；所述控制子系统还用于：在当前水位hc高于开泵水位hoh时，控制所述调度子系统打开该泵站默认启动的泵；所述默认启动的泵打开后，检测当前泵站的当前水位hc，在该泵站的泵未全部开启时：若hc变大，控制所述调度子系统开启该泵站剩余泵中流量最大的泵；若hc变小，控制所述调度子系统维持该泵站当前状态；若泵站的所有泵均开启且当前水位hc仍然继续上涨，所述控制子系统控制所述报警子系统发送警报信息，并通知人工采取既定的紧急处理措施；控制所述调度子系统关闭部分上级泵站的泵；所述控制子系统能够连接网络获取天气预报以及降水量预报信息；所述控制子系统根据获取到的天气预报以及降水量预报信息预估出水位上涨量，并根据所述预估的水位上涨量控制所述调度子系统开泵预排水。2.根据权利要求1所述的智能排水调度系统，其特征在于，当前水位hc降低至开泵水位hoh时，所述控制子系统控制所述调度子系统关闭所述默认启动的泵以外的其他泵；当前水位hc低于停泵水位hsl时，所述控制子系统控制所述调度子系统停止该泵站的泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡浩，龚剑，张承钿，余十平，陈雪敏，赵玮玮，马仁海，
申请(专利权)人：上海水顿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31