[發明專利]基于組合水泵特性曲線進行污水提升優化調度方法

在審

• 申請號: 202210149189.5
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114491893A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王榮合
• 申請（專利權）人: 深圳天澄科工水系統工程有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F111/04;G06F113/08;G06F113/14
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 陳華興

1.基于組合水泵特性曲線進行污水提升優化調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、管網監測點設立；

(2)、管網污水數據采集；

(3)、泵站運行監測及水泵特性曲線組合；

(4)、基于污水流量的目標函數構建；

(5)、模擬系統構建；

(6)、調度系統設立；

(7)、污水調度執行。

2.根據權利要求1所述的基于組合水泵特性曲線進行污水提升優化調度方法，其特征在于，所述基于組合水泵特性曲線進行污水提升優化調度方法包括以下具體步驟：

(1)、管網監測點設立

基于污水管網基礎數據，建立泵站控制片區的污水管網模型，并于泵站控制片區的污水管網模型位置建立平面坐標系，對污水管網模型進行劃分，然后在基于坐標系的基礎上，載入預設監測點，然后對預設監測點進行模擬，并使用空間模擬退火算法，以經濟成本以及監測覆蓋面為約束條件，進行監測點的優化并確立監測點，從而在經濟成本最低的情況下，以最少的監測點獲得最大管網泵站控制片區覆蓋面的代表性數據，最后通過全站儀測量監測點的水平參數，進行監測點布置，于監測點位置安裝支撐架，用于后期的監測設備設立；

(2)、管網污水數據采集

構建管網水量監測系統，于監測點位置的支撐架上設置監測設備，即設置水位傳感器、水質傳感器、流速傳感器、流量傳感器、水壓傳感器以及液體密度傳感器等多個前端數據采集設備進行數據采集，采集過程中，對污水管道的水位、水質、流速、流量、水壓以及水密度等數據進行監測，每0.5-1.0h進行一次實時監測，并通過WEP或GSM無線通信網絡數據傳輸系統將檢測數據傳輸至管網水量監測系統，進行數據儲存和數據分析處理；

(3)、泵站運行監測及水泵特性曲線組合

對泵站的多臺水泵運行情況進行監測，確定泵站控制片區水泵機組運行時的最大負荷流量，并將泵站控制片區內多臺水泵的轉速作為常量，將泵站控制片區內多臺水泵的流量、揚程、功率和效率等作為主要考慮的性能參數，構建泵站片區水泵運行特性曲線，并進行曲線組合，繪制特性曲線組合圖；

(4)、基于污水流量的目標函數構建

根據管網水量監測系統以及泵站水泵特征曲線組合圖，建立模擬反算方法模型，并建立多目標函數：

MAX.q＝πd²v/4 (1)

MAX.Q＝Pη/2.73H (2)

MIN.EC＝0.0414×Q+13.828 (3)

MAX.OE＝OE (4)

建立污水管網的管道負荷流量函數：q＝πd²v/4，計算出污水管網的管道的最大污水排水流量；并建立污水管網各泵站片區的泵站水泵負荷流量函數：Q＝Pη/2.73H，以及計算出污水管網各泵站片區的泵站水泵的最大污水排水流量；并建立污水管網各泵站片區的泵站能源消耗函數：EC＝0.0414×Q+13.828，Q為泵污水排放量；并建立污水管網的污水排水效率，OE為污水排放效率；

將污水流量作為最優化過程的控制變量，并采用實數編碼形式；設定控制變量取值范圍，并以此作為遺傳算法種群取值的約束條件；針對污水管網的污水流量變化區間中的每個污水流速均按照以下步驟進行最優污水排放量的模擬反算，即可獲得針對某污水流速的最優污水排放量；針對每一個污水流速，在控制變量取值范圍內隨機選取n個數值為例值，構成該污水流速條件下的最優污水排放量可能解的種群(n)；以每一條例值為數值算例，采用污水管網各泵站片區的泵站能源消耗函數為數學模型進行n次計算，并同時輸出和存儲污水管網各泵站片區的n個能源消耗結果；以最佳排水總量混合最低能源消耗為目標，采用上述步驟建立的多目標函數進行優化算法評價以及結果分析；通過分析評估進行尋優，在滿足最大世代數目標時，跳出程序并輸出排水總量和最低能源消耗值；若不滿足最大世代數目標，則按照步驟上述進行重復計算，直到輸出最排水總量混合最低能源消耗值為止，從而在基于特征曲線組合的基礎上，根據污水管網不同的污水流量大小，確定使用能耗最小情況下泵站控制片區各水泵機組的最佳調度運行方式；同時將泵站水泵進行污水調度時的能源消耗與變電價相關聯，計算泵站運行成本，將能耗最少，運行電費最低作為模擬運行思路，由于管網的容量一定，因此可以充分利用管網的容量，進行水泵的調度，達到在用高電價時段，水盡量存貯在管網中，但保證水不溢流；在用低電價時段，把管網中的水盡量達到最低，騰空管網空間。