智慧给水应用总体解决方案(哈工大)_V1.0(简版)_PPT

石振锋2015年07月现状分析[e-mail]城市供水管网系统现状分析动态的、时变的流量、流速不均匀工况复杂管网附件多管材种类多铺设年代不同管网拓扑结构复杂电耗多、漏失大事故率高供水安全可靠性差人为经验管理为主水质安全缺少合理规划运行工况欠佳特点可能存在的问题解决方案：（智慧给水）管网GIS&管网模型&管网调度监测可达目标：（智慧给水）辅助决策，最终提供高质量的服务！调度运行的实时监控&供水变化趋势预测及应对&突发事件预警及应急处置[e-mail]智慧给水——三个阶段三个阶段：数字化：实现给水系统无纸化、自动化办公，同时网络基础设施建设完成，但数据没有得到有效的分类和管理，还不能称之为信息，更不可能称为有效的资源。如，GIS，SCADA等。信息化：数据的结构化规范化管理与查询，如GIS，OA，收费系统等的集成与信息共享。智慧化：利用数字化及相关计算技术和手段，对给水管网基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，并最终实现互联-物联网络、信息化管理与服务、决策与感知的功能。[e-mail]智慧给水——四步曲解决方案[e-mail]方案概要针对城市供水管网系统在智慧给水建设过程中的现状，从宏观管理控制、微观运行分析、辅助决策支持等角度提出总体技术解决方案，最终实现城市供水管网的科学管理、优化运行与优化控制，降低电耗和漏耗及制水成本，提高经济效益，节省管网扩建资金等目的。本方案依托管网GIS基础数据、水厂运行调度数据、水量水费数据、管网监测数据级日常运行维护记录等基础数据，以国家相关技术规范与标准为指导，通过建立供水管网系统宏观与微观集成的多分辨率管网水力水质模型，以科学计算与分析为技术手段，为供水企业提供可行的管网运行优化与维护管理方案。[e-mail]实施基础管网GIS数据：管网GIS数据提供了供水系统中管段与用户的详细空间地理信息及其他要素，如相关性等。同时，GIS数据还给出了管网系统中相关监测设备及安装位置等信息。水厂调度运行数据：供水管网系统在输配水过程中，水厂的调度运行都有详细日志记载，如水泵的开启状态、水池水位、出厂压力与流量等信息。水量水费数据：作为供水管网系统输配水过程中的终端用户，其用水量及用水性质等规律是决定水厂制水的重要依据，如用户类型、用水规律、用水量等信息。这也是产销差分析、工况分析等的重要基础数据。其他水费水量数据还包扩公益免费用水，如绿化、消防、市政等用水情况。管网监测数据：作为管网安全运行的保障及合理调度的依据，管网监测数据通常包括三类：压力监测、流量监测、水质监测等。其地理信息及安装位置均可在管网GIS基础数据中获取，但其历史监测数据通常由SCADA系统采集并保存。管网运维管理日志记录：管网运维日志记录主要包括管网日常运行过程中的操作记录，如：阀门调节开启记录、爆管漏失记录、其他特殊工况等。[e-mail]遵循的技术原则与规范及标准《水污染防治行动计划》：也称“水十条”，于2015年4月2日正式发布。该计划明确提出控制用水总量，提高用水效率，科学保护水资源。强化科技支撑、推广示范适用技术、攻关研发前瞻技术。《城镇供水企业安全技术管理体系评估指南》：由中国城镇供水排水协会于2009年4月发布。将输配水管网管理、水质监管、突发事件的应急预案、供水系统的调度、供水企业管理的二次供水设施等纳入评估体系。《全国城市饮用水供水设施改造和建设规划》：以饮用水为重点，近期着重解决供水水源污染问题、突发性水源污染事故频发地区城市的饮用水水质安全问题，远期全面提高饮用水质量，解决城市饮用水水质安全问题。根据城市供水发展目标，按照管网服务压力、漏损率规划目标以及管网水质稳定的要求，以优化布局、完善系统为重点，改造城市供水管网。[e-mail]遵循的技术原则与规范及标准《城市供水管网漏损控制及评定标准（CJJ92-2002）》：供水企业管网基本漏损率不应大于12%。同时对供水管网更新改造，漏水检测及计算方法等也给出了明确的指导建议。《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程（CJJ207-2013）》：宜采用专业计算机应用软件，建立管网数学模型；管网漏损按CJJ92考核。国际水协IWA将管网漏损控制手段分为3项管理手段（积极主动漏损检测、管道材料与安装管理、维修速度质量）和1项技术手段（压力控制）。《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程（CJJ58-2007）》：制水生产工艺应保证连续地向城市供水管网供水，符合当地政府制定的相关规定，保证管网末梢压力不应低于0.14Mpa。各地自来水厂还应服从城市规划对供水压力的要求。《国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》（国发〔2000〕36号）：明确提出采取有效措施，加快城市供水管网技术改造，降低管网漏失率。[e-mail]遵循的技术原则与规范及标准《中国节水技术政策大纲》：鼓励在建立供水管网GIS、GPS系统基础上，采用区域泄漏普查系统技术和智能精定点检漏技术，配套建设具有关阀搜索、状态仿真、事故分析、决策调度等功能的决策支持系统，为管网查漏检修提供决策支持，研究以GIS技术为平台的节水信息系统建设，开发节水信息网络基础平台、节水信息管理系统和专业数据库技术。《城镇供水服务（CJ/T316-2009）》：供水水压应符合CJJ58-2007中第3.1.3条的要求，供水管网末梢压力不应低于0.14Mpa，管网压力合格率不应小于97%。由于工程施工、管道维修或检修等原因需计划性停水或降低水压，应提前24h通知受影响的客户，并按时恢复供水。停水或降压超时应再次通知客户。《二次供水工程技术规程（CJJ140-2010）》：对二次供水的水质、水量、水压等进行较详细的规定。二次供水系统的供水压力应根据最不利用水点的工作压力确定。供水水量应根据小区及建筑物使用性质、规模、用水范围、用水器具及设备用水量进行计算确定。[e-mail]技术体系架构[e-mail]系统实现[e-mail]与其他系统之间的关系[e-mail]总体实施路线（软件）[e-mail]总体实施路线（硬件）[e-mail]管网模型构建技术流程建模六步曲：流量分配水力计算工况分析模型应用模型校核模型库建立[e-mail]模型构建的基本内容将复杂的城市给水管网拓扑结构在可行的简化基础上，输入计算机，拼组成一个能实现模拟的管网图形（包括管道长度、管径、附件和连接点），并建立相应数据库。图形模拟状态模拟参数模拟管网水力模型构建的基本内容包括随时间变化的管网节点流量、城市不同用户的用水规律，整个城市用水量随机性很强等的模拟，目的在于通过求解管网状态方程进行管网水力分析。也是管网模拟的核心内容。是对管网分析时，不随时间变化的参数进行计算和模拟（C值、K值），它们对管网计算结果有很大的影响。[e-mail]功能概要[e-mail]本方案主要特点支持自动拓扑简化与重构；集成宏观水力模型与微观水力模型于一体；可辅助基础数据普查与校正；提供强大的工况分析功能；支持多种水力计算模式；支持事故时前后计算与分析；支持各种决策方案的实施前后对比分析；支持管网即时改扩建造计算与分析；支持基于DMA和DPA集成的管网分区方案与分析；支持水体污染时的溯源与扩散分析；支持二次供水泵站直接参与全网计算与分析。…………[e-mail]本方案可达目标本技术解决方案实施后可节能降耗和节约水资源，将产生重大的经济效益和社会效益，主要包括：1.提供科学的管网扩建与改造方案，可有效节约改扩建资金；2.提供事故时合理可行的停水预案，可将影响范围降到最小，提高供水服务质量；3.提供历史运行工况的模拟与分析，可有效地实现节能降耗与管网安全运行；4.提供水厂制水调度时的配比方案，可充分发挥水厂的制水能力，降低制水成本；5.提供管网分区与降漏及控漏方案，可实现管网科学管理，有效降低漏损率；6.提供二次供水泵站优化管理方案，可科学调度二次供水泵站，有效降低能耗；7.提供管网水质污染溯源与扩散预案，可有效控制和降低污染造成的影响。