2023年5月18-21日，第七屆世界智能大會(huì)于天津國(guó)家會(huì)展中心舉辦，結(jié)合智能大會(huì)主題，天津水務(wù)集團(tuán)于2023年5月18-20日舉辦“數(shù)智引領(lǐng) 轉(zhuǎn)型創(chuàng)新”智慧水務(wù)平行論壇，聚焦水務(wù)行業(yè)的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、智慧水務(wù)建設(shè)的技術(shù)和管理前沿問題，共同探討行業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展。

 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)邱順添出席本次大會(huì)，并發(fā)表《智慧水務(wù)下數(shù)字模型的應(yīng)用與智能調(diào)控》主題演講，從智能水務(wù)與智慧水務(wù)、管網(wǎng)數(shù)字模型概述、智慧水務(wù)下數(shù)字模型的應(yīng)用與挑戰(zhàn)3個(gè)方面進(jìn)行具體介紹。

 以下進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)和分享：

 一、智能水務(wù)與智慧水務(wù)

 01 市政供水系統(tǒng)

  智慧水務(wù)的發(fā)展要基于水量安全、保障水質(zhì)安全、推進(jìn)節(jié)能需求這個(gè)三大目標(biāo)下推進(jìn)。

目前，實(shí)際生活中的地下管網(wǎng)建設(shè)與理想的地下管網(wǎng)建設(shè)還存在著較大差距。

 

 

02 “智能化”與“智慧化”

 智慧水務(wù)是智慧城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)智慧城市的建設(shè)，主要分為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智能化管理建設(shè)、城市智慧化應(yīng)用服務(wù)建設(shè)三個(gè)階段，分階段有序進(jìn)行。

 

當(dāng)前，絕大多數(shù)智慧化城市的建設(shè)停留在第二階段——智能化管理建設(shè)。此階段較為重視基礎(chǔ)設(shè)施信息網(wǎng)建設(shè)，少數(shù)城市的交通、金融、旅游等行業(yè)開始探索第三個(gè)階段的建設(shè)。我們以期從這些走在前端的行業(yè)里獲取一些方案運(yùn)用到智慧水務(wù)行業(yè)當(dāng)中。

 

 

以沈陽金建智慧水務(wù)整體解決方案為例，在整個(gè)城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)中，智慧水務(wù)未能全網(wǎng)覆蓋，欠缺統(tǒng)一的智慧管網(wǎng)建設(shè)。

 

 供水管網(wǎng)是供水系統(tǒng)的重要組成部分，是城市內(nèi)部的“水動(dòng)脈”；供水管網(wǎng)模擬是智慧供水系統(tǒng)的核心，不能忽視其存在；管網(wǎng)模型發(fā)揮作用的關(guān)鍵是其具有反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的能力，模擬的精細(xì)化程度影響智慧供水的水平。

 

二、管網(wǎng)數(shù)字模型概述 

 

01供水管網(wǎng)模型

 

 在現(xiàn)實(shí)生活中，實(shí)際的供水管網(wǎng)建設(shè)與理想中的供水管網(wǎng)建設(shè)存在著差距。供水管網(wǎng)簡(jiǎn)化概化的理想狀態(tài)是學(xué)術(shù)界及企業(yè)持續(xù)關(guān)注研究的領(lǐng)域。  

 在管網(wǎng)模型的建立中，管網(wǎng)模型的用途可以分為設(shè)計(jì)、分析、運(yùn)行、維護(hù)。根據(jù)用途建立模型，再將其簡(jiǎn)化，最終通過供水管網(wǎng)模型對(duì)流量和水壓進(jìn)行方程求解。

 

 

 

 02 兩種供水管網(wǎng)模型

 

在技術(shù)層面，可以分為流量驅(qū)動(dòng)模型（較為常見）、壓力驅(qū)動(dòng)模型兩種解法。

 

 

 流量驅(qū)動(dòng)的模型以美國(guó)的EPANET作為代表。

  

 壓力驅(qū)動(dòng)模型于2003年被意大利學(xué)者Ezio Todini提出，它可以更真實(shí)地反映給水管網(wǎng)水力狀態(tài)，詳情可看下圖：

  

  三、智慧水務(wù)下數(shù)字模型的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

  01 用水曲線

 

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)模型建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》 (DB31/T 800-2014)提出，宜通過在線流量監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等手段獲取用戶1周的用水量變化情況；水量采集時(shí)間間隔采用15min，并通過計(jì)算各時(shí)段相對(duì)于平均水量的比例系數(shù)制作水量變化模式表及曲線。

  中國(guó)水協(xié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)模型構(gòu)建與應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 (T/CUWA 20059-2022)提出，需水量時(shí)空分配宜進(jìn)行區(qū)塊劃分后分配；有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水量的用戶應(yīng)適用本表的用水模式曲線；無用水監(jiān)測(cè)曲線的用戶，應(yīng)根據(jù)用水類型和實(shí)際情況采用歸納分類的用水模式。

 因此，我們可以利用用戶用水曲線來進(jìn)行改進(jìn)流量驅(qū)動(dòng)模型。

 

 根據(jù)調(diào)查分析顯示，在流量驅(qū)動(dòng)模型中不同時(shí)間段的模擬與實(shí)際的用水量存在差距。

  

 邱順添先生建議將生活習(xí)慣、季節(jié)變化、作息等因素考慮進(jìn)模型當(dāng)中。

 

在這個(gè)模型中，首先需要對(duì)水表的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其次進(jìn)行聚類分析，再進(jìn)行降維處理，最后通過算法決定用水曲線數(shù)量。

 02 福州市供水管網(wǎng)模型

 以福州市供水管網(wǎng)模型為例，對(duì)主城區(qū)6個(gè)水廠的年數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)某些片區(qū)的檢測(cè)值和模擬值存在較大的差距。

 

 后續(xù)進(jìn)行新模式模擬，結(jié)果表明：在邱順添先生所講述的新模式下，兩處壓力差得到修正。

 邱順添先生表示：模型存在水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)難、水質(zhì)事件預(yù)警難、水質(zhì)污染溯源難、水質(zhì)污染處理難4點(diǎn)挑戰(zhàn)。但基于完善的數(shù)字模型及智慧管網(wǎng)平臺(tái)下，問題都能迎刃而解。

 

5月20日，由天津市水務(wù)局、天津水務(wù)集團(tuán)主辦的第七屆世界智能大會(huì)智慧水務(wù)平行論壇圓滿閉幕。此次論壇有來自全國(guó)25個(gè)省自治區(qū)直轄市、42個(gè)城市、76家水司的水務(wù)企業(yè)負(fù)責(zé)人等共計(jì)560余人參加。同時(shí)，網(wǎng)上觀看論壇直播累計(jì)28.4萬人次，其中主論壇7.4萬人次觀看，專家報(bào)告內(nèi)容優(yōu)質(zhì)精彩。下期，我們還將繼續(xù)為大家分享本次大會(huì)的系列內(nèi)容，敬請(qǐng)大家關(guān)注。