一种排水系统调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种排水系统调度方法及装置，该方法包括：根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。本发明专利技术实施例提供运用机器学习的方法，将神经网络应用在排水系统调度当中，缩短了控制过程中的决策时间，为排水系统的优化调度运行提供数据支持。

A scheduling method and device of drainage system

【技术实现步骤摘要】
一种排水系统调度方法及装置
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种排水系统调度方法及装置。
技术介绍
常见的排水系统联合调度方法往往是各个环节之间相互独立的，尽管这种运行方法可以使各个环节分别达到最高运行效率，但是排水系统的整体运行效率往往偏低，有的排水系统不能完全发挥其输蓄水能力。此外，这种运行模式下，排水系统也会产生溢流、污水处理厂进水流量冲击等诸多问题，造成城市水环境污染，通过整体调度的方法可以改提高排水系统运行效率、缓解上述问题。排水系统是复杂的水力系统，整体调度过程需要借助模型进行分析采取相应的控制措施优化排水系统的运行，利用传统的水力模型对其进行分析预测，虽然可以得到准确的结果，但是往往需要花费大量的计算时间，无法应用于排水系统的调度控制中。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种排水系统调度方法及装置。第一方面，本专利技术实施例提供一种排水系统调度方法，包括：根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。优选地，所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围通过如下方式获得：根据所述排水系统中上游管网的安全液位范围，获取每一泵站的集水井液位变化值的安全范围；根据第一预设关系曲线、每一泵站的集水井液位变化值的安全范围和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，获取每一泵站的安全出水流量范围，所述第一预设关系曲线表示每一泵站的集水井液位变化值、每一泵站的进水流量、每一泵站的出水流量之间的关系。优选地，所述第一预设关系曲线具体为：Δl＝(Qin-Qout)·A，其中，Δl表示集水井液位在预测时间步长内的液位变化值，Qin表示泵站的进水流量，Qout表示泵站的出水流量，A表示液面的面积。优选地，所述以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，具体计算公式如下：其中，P表示所述排水系统中所有泵站能耗之和，Pi表示第i个泵站的能耗，n表示泵站的个数，表示第i个泵站的出水流量，表示污水处理厂的最大污水处理量，表示第i个泵站的安全出水流量范围的下限，表示第i个泵站的安全出水流量范围的上限。优选地，还包括：对于任一区域，若所述任一区域内所有泵站的出水流量之和大于预设污水处理厂的最大污水处理量，将所述任一区域内的污水排到其它区域。优选地，所述将所述任一区域内的污水排到其它区域，具体包括：根据所述任一区域内污水处理厂的最大污水处理量以及每一泵站的出水流量之，获取冗余流量；根据所述冗余流量和第二预设关系曲线，获取所述任一区域中阀门开度，所述第二预设关系曲线表示阀门开度和经流阀门流量之间的关系。优选地，所述第二预设关系曲线为：q＝f(open)，其中，q表示流经阀门的流量，open表示阀门的开度。第二方面，本专利技术实施例提供一种排水系统调度装置，包括：预测模块，用于根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；调度模块，用于以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的排水系统调度方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的排水系统调度方法。本专利技术实施例提供的一种排水系统调度方法及装置，运用机器学习的方法，将神经网络应用在排水系统调度当中，缩短了控制过程中的决策时间，为排水系统的优化调度运行提供数据支持。运用机器学习的方法，将神经网络应用在排水系统调度当中，缩短了控制过程中的决策时间，为排水系统的优化调度运行提供数据支持。并且，可以稳定污水处理厂的进水流量负荷，防止进水流量负荷过大影响后续处理设施的运行效果；可以保证排水系统管网和各个泵站的运行安全；在保证排水系统安全运行的前提条件下，能够提高排水系统整体的运行效率、降低能耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种排水系统调度方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种排水系统调度装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种排水系统调度方法的流程图，如图1所示，该方法包括：S1，根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；S2，以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。本专利技术实施例中，神经网络模型为NARX神经网络。在利用训练后的神经网络模型对每个区域的出水流量进行预测之前，需要先对神经网络模型进行训练，具体地，将排水系统中每个区域过去一段时间的降水量、以及过去一段时间的进水流量作为输入，以每个区域中过去一段时间的出水流量作为输出，利用实时监测数据对NARX神经网络模型不断进行训练，更新权重和偏置，以保证NARX神经网络模型的准确性。该NARX神经网络预测模型的超参数通过近期的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排水系统调度方法，其特征在于，包括：/n根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；/n以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。/n

【技术特征摘要】
20191230 CN 20191139788671.一种排水系统调度方法，其特征在于，包括：
根据排水系统内每一区域预设当前时间段内的降水量和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，利用训练后的神经网络模型，预测每一区域预设未来时间段内的出水流量；
以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，根据每一区域预设未来时间段内的出水流量，获取每一区域每一泵站的调度方案。


2.根据权利要求1所述的排水系统调度方法，其特征在于，所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围通过如下方式获得：
根据所述排水系统中上游管网的安全液位范围，获取每一泵站的集水井液位变化值的安全范围；
根据第一预设关系曲线、每一泵站的集水井液位变化值的安全范围和每一区域在所述预设当前时间段内的进水流量，获取每一泵站的安全出水流量范围，所述第一预设关系曲线表示每一泵站的集水井液位变化值、每一泵站的进水流量、每一泵站的出水流量之间的关系。


3.根据权利要求2所述的排水系统调度方法，其特征在于，所述第一预设关系曲线具体为：
Δl＝(Qin-Qout)·A，
其中，Δl表示集水井液位在预测时间步长内的液位变化值，Qin表示泵站的进水流量，Qout表示泵站的出水流量，A表示液面的面积。


4.根据权利要求1所述的排水系统调度方法，其特征在于，所述以所述排水系统中每一泵站的安全出水流量范围和所述排水系统中每一污水处理厂的最大污水处理量为约束条件，以所述排水系统中所有泵站能耗之和最小为目标，具体计算公式如下：



其中，P表示所述排水系统中所有泵站能耗之和，Pi表示第i个泵站的能耗，n表示泵站的个数，表示第i个泵站的出水流量，表示污水处理厂的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳臣，鲁征圣，黄霞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11