廊下鎮(zhèn)圩區(qū)泵閘群自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與工業(yè)Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的圩區(qū)泵閘群控制進(jìn)行深度結(jié)合，創(chuàng)造出新的水利工程計(jì)算機(jī)控制模式。“互聯(lián)網(wǎng)+泵閘群管理”則充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在泵閘管理中的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵閘群的控制有效運(yùn)行并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度管理。本論文以上海市金山區(qū)廊下鎮(zhèn)圩區(qū)改造項(xiàng)目為背景，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了圩區(qū)泵閘群自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)。
　　廊下鎮(zhèn)圩區(qū)內(nèi)的泵站與閘站主要承擔(dān)圩區(qū)內(nèi)夏季抗洪與排澇等多項(xiàng)任務(wù)。建設(shè)圩區(qū)泵閘自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)，可以實(shí)

2、現(xiàn)對(duì)圩區(qū)內(nèi)的泵閘群統(tǒng)一控制與科學(xué)有效的調(diào)度管理。系統(tǒng)主要由每個(gè)泵閘站點(diǎn)的現(xiàn)地測(cè)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、泵閘群集中監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、泵閘群優(yōu)化控制管理系統(tǒng)等模塊組成。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)的能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圩區(qū)內(nèi)幾十個(gè)泵閘站點(diǎn)進(jìn)行集中管理和控制，工作人員在控制管理中心，就能監(jiān)視各個(gè)泵閘站點(diǎn)重要機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與圩區(qū)泵閘站的河道情況，實(shí)時(shí)查看各個(gè)泵閘站點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，保證了泵閘站設(shè)備的安全運(yùn)行。同時(shí)，根據(jù)圩區(qū)內(nèi)的排澇目

3、標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圩區(qū)內(nèi)泵閘群優(yōu)化調(diào)度控制，從而保證泵閘機(jī)電設(shè)備在最佳的工況下的運(yùn)行，對(duì)提高泵閘群運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用等方面具有重要的意義。
　　網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。廊下鎮(zhèn)圩區(qū)內(nèi)的泵站與閘站主要沿河分布，因此采用自建光纖網(wǎng)絡(luò)形成這個(gè)圩區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)，部分點(diǎn)采用無(wú)線網(wǎng)橋的通信方式接入系統(tǒng)。由于圩區(qū)內(nèi)泵閘群通信數(shù)據(jù)量較大，選用多業(yè)務(wù)接入平臺(tái)MSAP設(shè)備接入，并在區(qū)域適當(dāng)位置建立了4座數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)，利用環(huán)形組網(wǎng)的方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

4、信息管理中心。
　　根據(jù)廊下鎮(zhèn)圩區(qū)泵閘群的分布特點(diǎn)，泵閘群自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，按照功能可分為三級(jí):泵閘站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)、中心數(shù)據(jù)管理級(jí)、遠(yuǎn)程管理控制級(jí)。泵閘站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本級(jí)站點(diǎn)的水泵和閘門進(jìn)行基本控制，并將現(xiàn)場(chǎng)各種傳感器數(shù)據(jù)上傳到管理中心。中心數(shù)據(jù)管理級(jí)主要對(duì)各個(gè)泵閘站點(diǎn)傳遞過(guò)來(lái)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理。遠(yuǎn)程調(diào)度管理控制級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圩區(qū)內(nèi)所有泵閘群進(jìn)行管理和監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)中心數(shù)據(jù)管理級(jí)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)不同

5、的排澇目標(biāo)，生成不同的泵閘群調(diào)度控制方案。
　　在多雨的夏季，研究了根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)泵閘群進(jìn)行優(yōu)化控制。以中聯(lián)中豐圩區(qū)內(nèi)水量動(dòng)態(tài)平衡為算例，將圩區(qū)內(nèi)進(jìn)水量與排水量差值平方和最小作為目標(biāo)函數(shù)，把一個(gè)排澇控制周期以時(shí)間為單位劃分為若干個(gè)泵站群控制階段，根據(jù)相關(guān)水文模型計(jì)算單位排澇階段內(nèi)需要外排的水量。利用遺傳算法在不同的排澇階段，尋找出目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度高的個(gè)體作為排澇水泵群的控制調(diào)度方案，保證圩區(qū)內(nèi)進(jìn)排水量相對(duì)平衡。優(yōu)化了不同排澇