基于流量的城市排水系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制策略研究與實現(xiàn).pdf

1、城市污水排放系統(tǒng)是城市化建設(shè)不可或缺的重要組成部分。針對目前城市污水排放系統(tǒng)所面臨的進(jìn)水量不確定、調(diào)度功能缺乏、易引起污水外溢或高揚程大耗能排水等問題，本文提出了一種基于流量的城市排水協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略并加以實現(xiàn)。該策略以防止污水溢出和優(yōu)化節(jié)能為控制目標(biāo)，致力于解決舊城管道受多種因素制約不易改造的情況，通過協(xié)調(diào)調(diào)度全局污水流量，提升管道通流能力，從而實現(xiàn)城市污水安全節(jié)能排放的控制效果。
　　 本文首先介紹了城市污水排放系統(tǒng)目前國內(nèi)

2、外的研究成果及所面臨的問題；根據(jù)污水管網(wǎng)系統(tǒng)特性及控制結(jié)構(gòu)，詳細(xì)研究了基于機泵群控制的城市泵站排水控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并以分布式泵站的無溢出排放和節(jié)能運行為雙重目標(biāo)，分析了降低揚程與優(yōu)化機組運行效率的綜合節(jié)能機理并提出了協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度控制的思想。借助各泵站機泵指數(shù)律調(diào)速特性構(gòu)建了實時流量優(yōu)化計算方法，對排水系統(tǒng)各泵站的輸入流量作測算；并依據(jù)歷史流量數(shù)據(jù)作模糊推理，確定各泵站最佳目標(biāo)水位與輸入流量的對應(yīng)關(guān)系，給出控制策略并以整個城市泵站排水系

3、統(tǒng)為研究對象，探討了全局綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化控制策略。其基本技術(shù)路線及依據(jù)為：將現(xiàn)場采集獲得的實時數(shù)據(jù)、各泵站的輸入流量及目標(biāo)水位作為初始條件，依據(jù)各級泵站之間（或泵站與污水處理廠之間）污水流入、排出流量與進(jìn)水池水位的關(guān)系模型，在調(diào)度方程及約束條件下協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度泵站間的流量關(guān)系，實現(xiàn)全局流量的合理分配，以期提高城市污水排放系統(tǒng)的安全性能與獲取好的節(jié)電效果。此外，為提高排水系統(tǒng)的安全容錯控制性能，還討論了網(wǎng)絡(luò)或下位機故障時的單級泵站優(yōu)化控制策略及

4、PLC后備保護(hù)控制策略。最后，在既定策略下對控制系統(tǒng)加以實現(xiàn)，涉及軟硬件各方面的工作。其中軟件工作有C/S結(jié)構(gòu)下控制軟件設(shè)計，上、下位機控制的主控制程序與PLC控制的后備保護(hù)控制程序包納了數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、控制策略、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、人機交互界面等各種功能；并依據(jù)理論模型和實際策略做多種不同的流量調(diào)度路徑和相關(guān)水位跟隨控制的仿真測試，效果良好。依托于杭州市留下和磁帶廠兩污水泵站的硬件改造平臺作現(xiàn)場調(diào)試，并對過程中出現(xiàn)的傳感器失靈、控制信號失