某大型调水工程调度运行系统构建研究

摘要

调水工程调度运行是非常复杂的，特别是对于实施自动控制的调水工程，实时强，可靠性要求高。调度运行既要保证工程安全和供水目标，又要满足水资源优化配置、经济运行等要求。调度运行系统可以全面提高渠系运行调度水平，提高水资源利用率。开发具有调度决策、仿真模拟、安全预警、保障为一体的调水工程调度运行控制决策支持系统，对渠道安全运行具有重要意义。
　　本文以南水北调东线山东段为研究对象，进行了调度运行系统的构建、系统开发和控制模型的研究，主要成果如下：
　　（1）山东南水北调东线工程调度决策系统框架的构建。针对项目要求，提出了系统设计的原则，其中包括系统的整体性原则、实用性原则、简易性原则、规范性原则、可扩展性原则、经济性原则等等。同时，提出了系统的主体框架，包括数据层、应用层和表现层。
　　（2）进行了调度运行数据库的构建。收集系统所需数据和资料，并基于SQL Server建立了相关数据库，包括胶东输水干线、鲁北干线、梁济运河及柳长河段的渠道断面及水力学要素、控制建筑物及调度运行数据库等。
　　（3）调水工程调度运行系统设计。基于VBA语言进行了调度运行系统二次开发，包括：
　　①水情自动采集：通过水位计、流量计、测报终端及RTU、GPRS传输模块，进行渠道水位、流量等信息的采集；
　　②利用计算机图像技术、三维虚拟技术，对当前水位、流量、渠道断面等信息进行三维可视化显示；
　　③利用计算机绘图技术绘制水位、流量、闸门开启过程等各种实时变化过程线；
　　④通过统计、回归分析等方法对水位、流量变化过程进行分析、趋势预测，对可能超警戒工况进行预警，调用非恒定流仿真模拟子系统，对水位、流量变化过程进行模拟、分析；
　　（4）提出了基于遗传算法的自适应PID自动控制模型，并利用非恒定进行了控制模型的仿真。结果表明，基于遗传算法的PID控制能够使调水工程运行更加稳定，各方面性能更优。

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第一章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外相关内容研究概况

1.4 研究内容

第二章 研究区概况

2.1 自然地理概况

2.2 工程概况

2.3 调度控制工程

第三章 调水工程调度运行系统框架构建

3.1 系统设计原则

3.2 系统构架

3.3 表现层设计

3.4 数据访问子层设计

第四章 调水工程调度运行系统开发与实现

4.1 系统软件配置

4.2 登陆界面开发与实现

4.3 全局水情及控制信息显示

4.4 二维渠道断面及水情可视化系统开发

4.5 三维断面及水情可视化系统开发

4.6 历史趋势信息显示

4.7 安全报警系统开发与实现

4.8 本章小结

第五章基于遗传算法调度运行决策支持子系统

5.1 调度运行控制水力学仿真模型及应用

5.2 遗传算法

5.3 基于遗传算法的PID控制

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录