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      1. 淺析計(jì)算機(jī)在城市給水系統(tǒng)中的應(yīng)用

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        淺析計(jì)算機(jī)在城市給水系統(tǒng)中的應(yīng)用

        摘要:給水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)由各種管道、泵站、調(diào)節(jié)閥(閥門、減壓閥、檢查閥等)等多種設(shè)施構(gòu)成的水輸送系統(tǒng),通過系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理,可以節(jié)約大量工程投資,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平。管網(wǎng)系統(tǒng)的投資很大,同時(shí)涉及到的影響因素也很多,如何最優(yōu)地確定這些設(shè)計(jì)參數(shù),使系統(tǒng)在滿足用戶要求的前提下,達(dá)到投資及運(yùn)行費(fèi)用最。如何在已知某些系統(tǒng)參數(shù)的情況下,分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,以便進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度自動(dòng)化控制等,這些都是給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)及管理人員迫切需要解決的實(shí)際問題。
        關(guān)鍵詞:給水;計(jì)算機(jī);軟件
                城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)是保障工業(yè)生產(chǎn)和群眾生活的重要體系之一。運(yùn)用計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用軟件來解決管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問題,提高管理效率,節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,是當(dāng)前給水系統(tǒng)新理論、新技術(shù)發(fā)展研究的基本方向。采用面向?qū)ο蟮目梢暬幊碳夹g(shù)建立城市給水管網(wǎng)計(jì)算模型。根據(jù)管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(管網(wǎng)圖形、管段直徑和長度、阻力系數(shù)、節(jié)點(diǎn)流量等)計(jì)算出各管段流量和水頭損失等。在此基礎(chǔ)上,還可以得到各節(jié)點(diǎn)的水壓以及水源點(diǎn)供水壓力等參數(shù),從而全面了解管網(wǎng)的工作狀況,并對(duì)管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度,改建擴(kuò)建,制訂發(fā)展規(guī)模等提供科學(xué)依據(jù)。
                一、 我國給水系統(tǒng)軟件的發(fā)展與應(yīng)用
                城市供水系統(tǒng)軟件開發(fā)已經(jīng)經(jīng)歷了近30年的歷史,從給水管網(wǎng)平差計(jì)算到給水系統(tǒng)信息化、運(yùn)行與管理自動(dòng)化,形成了多種類型、多種版本、各具特色的軟件系列。國內(nèi)外軟件市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,需求日益增長。SynerGEE(Stoner)、EPANET、8M等國外品牌軟件在國內(nèi)已得到了一定的應(yīng)用市場,具有管網(wǎng)平差、運(yùn)行模擬、信息管理、運(yùn)行管理等方面的較完整功能。
                同濟(jì)大學(xué)作為給水排水領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究的最早的著名大學(xué)之一,著名給水排水專家楊欽教授編寫了“749”、“7512”、“767”、“784”等一系列管網(wǎng)平差計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)程序,開辟了國內(nèi)給水排水領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)應(yīng)用的先河。經(jīng)過二十多年的不懈努力,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的成果。在此基礎(chǔ)上,我們采用了當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),開發(fā)了供水管網(wǎng)模擬計(jì)算軟件,在易用性、計(jì)算速度等方面均有較大突破,具有給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算、工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)繪圖、信息查詢和數(shù)據(jù)庫管理等功能。同時(shí),在國內(nèi)大學(xué)中成立了首家由國內(nèi)專家合作興辦的給水軟件開發(fā)公司—上海同濟(jì)宏揚(yáng)軟件有限公司,以高校高科技科研成果產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo),以軟件國產(chǎn)化和本地化為優(yōu)勢,最大程度地適應(yīng)和服務(wù)國內(nèi)給水軟件應(yīng)用市場。“同濟(jì)宏揚(yáng)軟件”的管網(wǎng)系統(tǒng)模擬與優(yōu)化調(diào)度軟件包以數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)核心,以管網(wǎng)地理信息、管網(wǎng)平差、規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)運(yùn)行模擬和優(yōu)化調(diào)度為四個(gè)分離的功能軟件,實(shí)行分階段實(shí)施的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用。
                二、給水系統(tǒng)軟件類型與功能要求
                (一)給水管理信息系統(tǒng)軟件
                給水管理信息系統(tǒng)軟件是收集、積累、綜合分析給水系統(tǒng)中從水源、水處理過程、輸配水網(wǎng)絡(luò)到用戶的各階段的全方面信息數(shù)據(jù),以數(shù)據(jù)庫為核心,以分類數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)表達(dá)和靈活的查詢、提示和警告等形式向決策、管理和運(yùn)行操作人員提供全面數(shù)據(jù),集檔案、圖紙和報(bào)表為一體,實(shí)現(xiàn)信息現(xiàn)代化、辦公無紙化和決策數(shù)據(jù)化。儲(chǔ)存系統(tǒng)中各種設(shè)施(包括水源,泵站,水廠設(shè)施,管道,閥門,水表,用戶)的地理信息,以地圖方式儲(chǔ)存和表達(dá),亦稱為電子地圖;而SCADA通常為隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模式,以無線或有線通訊方式收集系統(tǒng)中運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括水量、水質(zhì)、水壓、運(yùn)行狀態(tài)等),以數(shù)據(jù)表格和動(dòng)態(tài)曲線等方式表達(dá),為管理和運(yùn)行決策提供分析依據(jù)。 
            (二)輸配水系統(tǒng)模擬計(jì)算-管網(wǎng)模型軟件
                給水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)投資占給水系統(tǒng)總投資的70%以上,供水電費(fèi)亦多在總供水成本費(fèi)用的50-60%,所以,給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理質(zhì)量直接影響供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。管網(wǎng)模型軟件對(duì)給水管網(wǎng)建立數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)模擬,求解管網(wǎng)中各管段及泵站的流量、壓力和水質(zhì)分布狀態(tài),并可計(jì)算長年供水成本費(fèi)用,分析評(píng)價(jià)管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理程度及運(yùn)行規(guī)律,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的科學(xué)化。
                (三)供水管理與控制網(wǎng)絡(luò)軟件
                應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化科學(xué)管理是供水企業(yè)科技進(jìn)步的發(fā)展方向,是實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理現(xiàn)代化、高速信息通訊網(wǎng)絡(luò)化和運(yùn)行操作優(yōu)化與自動(dòng)化的重要途徑。應(yīng)用上述專業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過程序邏輯控制(PLC)技術(shù)與設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程全自動(dòng)化和優(yōu)化控制。發(fā)達(dá)國家的供水企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了這樣的全面技術(shù)。作為發(fā)展中國家的企業(yè),需要根據(jù)企業(yè)自身的需求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)制定規(guī)劃,要利用幾年的時(shí)間,積累經(jīng)驗(yàn),避免浪費(fèi),逐步實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
                三、給水管網(wǎng)系統(tǒng)科技進(jìn)步方向和任務(wù) 
                隨著計(jì)算機(jī)及控制管理科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行與管理科技水平有了很大的發(fā)展,國內(nèi)外給水管網(wǎng)研究工作者已做了大量的研究和開發(fā)工作,并取得了豐碩的成果,為管網(wǎng)設(shè)計(jì)與管理提供強(qiáng)有力的支持和推動(dòng)。然而,與發(fā)達(dá)國家相比,我國還存在著較大差距。中國是一個(gè)大國,是一個(gè)十分廣闊的科技市場,我們迫切需要加快步伐和力度,深入開展下列科學(xué)研究,形成適合中國國情和特點(diǎn)的高科技產(chǎn)品和市場。 
                1.管道檢漏及防漏技術(shù):管道漏水供水系統(tǒng)中普遍存在的問題,是供水企業(yè)長期重視和需要解決的問題。檢測漏水和防漏已經(jīng)成為一項(xiàng)高科技應(yīng)用技術(shù),在我國具有顯著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值,具有重要開發(fā)價(jià)值和科技進(jìn)步意義。
                2.給水系統(tǒng)自動(dòng)化控制和調(diào)度成套技術(shù)設(shè)備:給水系統(tǒng)自動(dòng)化控制和調(diào)度具有明顯的行業(yè)特點(diǎn)和市場廣泛性,我國給水行業(yè)應(yīng)具有自己的專業(yè)技術(shù)研究和成套設(shè)備開發(fā)及經(jīng)營管理隊(duì)伍,可以形成行業(yè)專門化成套產(chǎn)品和市場。
                3.給水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件開發(fā):根據(jù)我國市場需求,利用我國已有科技成果和科技力量,吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果,開發(fā)我國自己的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和成套軟件,將對(duì)我國給水行業(yè)科技進(jìn)步和提高經(jīng)濟(jì)效益起到重要推動(dòng)作用。 
        參考文獻(xiàn):
        [1]劉遂慶、陶建科,給水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制與優(yōu)化調(diào)度軟件硬件模式,98‘全國給水管網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)論文集,1998.11
        [2]周 敏,關(guān)于上海市給水管網(wǎng)的建模工作,98‘全國給水管網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)論文集,1998.11

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