一、項目背景

近年來，某大型水務公司的數(shù)字水務信息化建設取得了諸多成果，積累了大量的制水生產(chǎn)、工程建設、供水服務等方面的業(yè)務數(shù)據(jù)。同時，正確合理的運行調(diào)度方案對確保供水安全、維持全線流量平衡、實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水和梯級泵站經(jīng)濟運行均具有重要意義。

大數(shù)據(jù)、人工智能以及高維數(shù)據(jù)可視化等前沿技術的發(fā)展，為實現(xiàn)決策智能化提供了技術基礎，通過大數(shù)據(jù)、人工智能技術構(gòu)建峰谷經(jīng)濟用能梯級調(diào)度優(yōu)化解決方案，最終實現(xiàn)“數(shù)字供水”向“智慧供水”跨越。

二、問題與挑戰(zhàn)

1.項目所在的水務公司缺乏精確預測需水量的手段。

2.站點機組設備檢修、設備維護、設備更換缺乏參考依據(jù)。

3.運行調(diào)度方案制定依靠人工經(jīng)驗，缺乏有效的優(yōu)化手段。

三、解決方案

原水輸配智能調(diào)度決策支持系統(tǒng)包括三個相關業(yè)務模型的建設，分別是：需水量預測模型、泵站機組效率分析模型、峰谷經(jīng)濟用能梯級調(diào)度優(yōu)化模型。

1.需水量預測方案

綜合氣溫、濕度、天氣狀況、是否降雨、節(jié)假日類型等外部因素與內(nèi)部因素的影響構(gòu)建需水量預測模型，對未來一段時間的需水量進行預測。下圖為需水量預測模型總體方案設計：

2.泵站機組效率分析方案

利用泵站機組運行效率相關的數(shù)據(jù)包括機組的揚程、運行角度、實際流量和有功功率，計算不同流量分組下的各站點各泵組機組效率。

3.峰谷經(jīng)濟用能梯級調(diào)度優(yōu)化方案

該模型可定義為復雜約束條件下的最優(yōu)化求解問題，首先充分分析歷史抽水調(diào)度方案，構(gòu)建各站點的滯后模型，結(jié)合各站點的泵組裝機臺數(shù)、單機設計流量以及機組設計功率，確定各站點的時間可行域和流量可行域，然后基于粒子群算法迭代計算約束條件下的最優(yōu)解，也即最優(yōu)調(diào)度方案。

四、應用價值

1.綜合內(nèi)外部因素，準確預測需水量，為企業(yè)制訂經(jīng)濟合理的運行調(diào)度方案提供數(shù)據(jù)支撐。

2.幫助業(yè)務人員快速判斷機組是否存在運行故障、故障類型以及故障發(fā)生站點。同時可減少機組運行成本，降低供水量達不到需水要求的風險。

3.保障梯級泵站供水系統(tǒng)全線安全運行、滿足供水用戶需求的前提下，以最小的運行成本完成供水調(diào)度。

五、相關案例

某大型水務公司梯級調(diào)水智能調(diào)度研究與應用項目