自来水厂自动化控制系统技术应用及经济价值

一、软件平台

　　自来水厂自动化控制系统包含：节能错峰智慧供水云平台、二次供水管理与智慧供水调度的云平台软件。平台融合IMACDE技术，集成多业务领域子系统，满足多场景需求。提供智能调度功能，可根据AI方案自动或手动调整系统运行工艺，实现智慧调度。利用GIS技术直观显示监控点位置及状态，结合三维、AR/VR技术增强地图显示和用户交互。通过数字孪生技术提供MR虚拟巡检和设备交互，提升操作便捷度，平台还采用水务边缘计算设备，具备本地计算、消息通信、数据缓存等功能，实现本地联动和数据处理分析，降低对云计算服务器的带宽要求，提升数据链路稳定性和安全性。

二、技术创新与突破　　

　　自来水厂自动化控制系统算法是二次供水优化调度的多学科融合与创新，涉及数学物理建模、仿真计算、机器学习、流体力学等。研究直供区压力流量、设备入口处压力流量、小区用水量及流量控制装置等变量间关系，挖掘影响供水连续性和稳定性的因素。通过模拟和建模，探究可调变量对其他变量的作用，为决策模型提供理论支撑。建立二次供水调度目标和约束的数学模型，是求解最优调控策略的前提。项目成果可为解决供水行业类似问题提供思路。

1、泵房用水量预测算法　　

　　根据历史数据训练回归模型，针对单个泵房机组所辖用户用水量进行以日为单位的预测，并结合实际运行过程中的数据反馈，及时调整预测结果。　　

2、管网运行关联性计算　　

　　建立管网运行变量关联关系，结合平衡态水力计算模型和动态水力计算模型，准确描述管网变量对系统的时变作用。　

3、供水管网错峰调度算法　　

　　以数学规划算法为框架，以供水系统中各泵房可调节电动阀门开度为决策变量，以任一时刻总用水量不高于水厂泵最大工作流量为约束，构建全局多变量整体错峰调度算法。 

三、商业和社会经济价值　　

　　自来水厂自动化控制系统的项目成果具有重要的经济效益和社会效益。节能错峰智慧供水系统不仅能有效改善居民用水质量，而且可以直接或间接地减少供水过程中的能源消耗。　

1、提高供水效率，节约用电成本　　

     自来水厂自动化控制系统通过智能调度算法，在高峰期最大化设备使用，低峰期补水，实现削峰填谷。这样，水泵运行更平稳，减少了启停切换，提高了运行效率，降低了单位电耗。此外，夜间补水将日间高峰供水需求转移至夜间，由于夜间电价较低，显著降低了水厂电费支出。这种用电习惯调整还通过电网反馈至发电厂，利用夜间富余供电能力，减少了电厂能源消耗。

2、匹配城市需求，节省新建投入　　

     传统供水方式，如管网叠压二次供水设备系统，无法调节市政管网供水。随着城市发展和人口增长，高峰期用水需求超出水厂能力时，缺水现象频发。新建水厂虽可解决缺水问题，但会占用土地和预算。自来水厂自动化控制系统提供了新的解决方案。与电力行业的抽水蓄能和电化学储能类似，中继存储是资源调度的关键。水资源易于存储，智慧供水系统通过最大化利用站点设备的调蓄功能，提升水厂供水能力，减少资源消耗，满足城市用水需求。

3、平衡管网压力，降低运营成本　　

     供水过程中存在水的流失问题，包括供水管网漏损和输送过程中的流失。自来水厂自动化控制系统能够稳定管网压力，减少水的流失，提升供水水质，并有助于降低水厂运营成本。虽然系统建设初期需要增加一些前期投入，但从长远来看，其优势在于更及时地发现供水中的漏损问题，加快维修进程，减少水资源浪费，并提供更多数据支持以优化调度算法。这有助于降低水厂运营成本，实现整体节能降耗。