基于城市供水SCADA系统的供水管网工况复核

摘要

随着社会经济的迅速发展，城市规模的不断扩大，供水管网复杂程度不断提高，如何实现给水系统的优化调度及给水管网改造、扩建、设计和水质优化管理等对供水企业来说显得越来越重要。要实现上述目的，前提条件是必须能随时准确而全面地了解整个供水管网的水力及水质工况。 本文首先简述了城市供水SCADA系统的发展过程，然后提出了利用管网监测点实测数据进行管网水力及水质工况复核的模型，以期获得比较精确的管网水力及水质工况。 基于管网监测点的水力工况复核，即在已有水力模型及部分压力、流量实测数据的基础上，根据最小二乘原理，建立给水管网水力工况复核模型，并用改进遗传算法对其求解。针对复核模型，分别就仅有测压项、仅有测流项、既有测压项又有测流项等三种情况进行了分析计算，结果证明：仅有测压项或仅有测流项复核结果误差均较既有测压项又有测流项时为大。计算结果同时证明，改进遗传算法较传统的优化方法能更快速、更精确地获得整个供水管网水力工况。 基于管网监测点的水质工况复核，即在已有水质模型及部分水质监测点实测数据的基础上，根据最小二乘原理，建立给水管网水质(以余氯为对象)工况复核模型，并用改进遗传算法对其求解。针对复核模型，就不同水质监测点数目进行了比较分析，结果证明：水质监测点个数越多，复核结果误差越小，同时通过实例证明用改进遗传算法对水质工况复核能快速、精确地确定供水管网某时刻各节点的余氯浓度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图索引、附表索引

湖南大学学位论文原创性声明及版权使用授权书

第1章绪论

1.1城市供水SCADA系统概述

1.1.1 SCADA系统及其发展

1.1.2当前SCADA系统存在的主要问题及其解决措施

1.1.3城市供水SCADA的发展趋势

1.2本课题研究的背景、内容及意义

1.2.1背景

1.2.2内容

1.2.3意义

第2章城市供水管网水力工况复核

2.1城市供水管网水力工况复核模型

2.1.1城市供水管网及其水力工况量

2.1.2管网系统水力工况仿真模拟计算

2.1.3管网水力工况量的初始估计

2.1.4供水管网水力工况复核模型

2.2基于改进遗传算法的水力工况复核模型求解

2.2.1编码方法

2.2.2适合度函数的确定

2.2.3群体的产生

2.2.4选择算子

2.2.5交叉算子的选择

2.2.6变异算子的选择

2.2.7交叉概率和变异概率的确定

2.2.8最优个体

2.2.9终止条件

2.2.10基于改进遗传算法的水力工况复核模型求解

2.3实例及其计算结果

2.3.1水力仿真模拟结果

2.3.2基于改进遗传算法的水力工况复核

2.3.3改进遗传算法与传统优化法的比较

2.4本章小结

第3章基于改进遗传算法的水质工况复核

3.1管网水质动态模拟研究的意义

3.2管网水质变化动态模拟

3.2.1水质变化流态模型

3.2.2水质变化机理模型

3.2.3余氯衰减动力学模型

3.3基于改进遗传算法的管网水质工况复核模型及其求解

3.3.1管网水质工况复核模型

3.3.2基于改进遗传算法的管网水质工况复核模型求解

3.4实例

3.4.1实例来源

3.4.2水质仿真模拟结果

3.4.3基于改进遗传算法的水质工况复核

3.5本章小结

结论与建议

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录