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案例頻道馬正午
1 城市供配水系統概述
隨著現代科學技術的進步，在世界范圍內，計算機已經進入工業生產的各個環節，并取得了飛速的發展。在我國經濟建設飛速發展的今天，以電子信息技術改造傳統產業和大力倡導工業自動化，已成為不可逆轉的趨勢。面對城市建設的快速發展，供水行業已充分認識到：對城市供配水管網系統，必須采用現代化的管理手段，對其進行高效地管理，使管理由經驗型管理向科學型管理轉變，大力節約水資源，改善面向社會的服務水平。人們已經深刻地認識到，加強城市自來水系統綜合自動化建設，是達到這一目標的重要措施。這里所說的“城市自來水系統綜合自動化解決方案”，通常包括以下四個方面內容：
(1) 企業生產過程的SCADA系統；
(2) 企業現代化管理MIS/DSS；
(3) 城市供配水管網系統數學模型建立、系統仿真與優化設計；
(4) 網絡自動抄表（AMR）收費系統等四大部分。
利用計算機及信息技術，以上述四大內容為基礎，對城市供水行業進行企業現代化改造，是保證企業實現信息化，并與國際接軌的重要舉措；“城市供配水系統綜合自動化解決方案”的主體結構如圖1所示。本文僅涉及上述城市自來水系統綜合自動化解決方案中的“城市供配水管網系統數學模型、仿真與優化設計”部分，并簡化定義為 “城市優化供配水系統”，其它部分內容另文進行分析研究。
城市優化供配水系的統全稱應該是“城市供配水管網系統數學模型、仿真與優化設計”，它是以城市供配水管網地理信息系統（GIS）為背景，進行開發和建立起來的一個優化系統，其主要任務有：
(1) 對現行城市供配水管網各功能子系統進行調查研究，并進行系統需求分析；
(2) 建立城市優化供配水系統的建設目標，進一步對該系統的功能進行再分析；
(3) 以地理信息系統為工具，建立城市供配水管網系統數學模型，并針對該供配水管網系統數學模型，進行系統仿真與優化設計；
(4) 建立新系統的日常運行機制，頒布新系統的管理與維護法規。
圖1 城市供配水系統綜合自動化解決方案主體結構
2 城市優化供配水系統的功能描述
城市優化供配水系統是以城市供配水系統管網GIS為背景，建立起來的一個軟件系統。它具有以下功能：城市供配水系統管網GIS功能、高度現代化的生產調度指揮系統功能、完全信息化的在線優化供配水系統功能、應急事故處理的社會服務功能等。
(1) 城市供配水系統管網GIS功能
城市供配水系統管網GIS功能，是“城市優化供配水系統”的核心功能，具有以下六大功能子系統，它們分別是基礎平臺的圖庫管理子系統、管網編輯子系統、管網管理子系統、管網運行調度子系統、事故處理子系統、管網維護管理子系統等；通常每個子系統均可由數個模塊組成，下面將分別敘述各個子系統的功能和其模塊的功能。
? 地形圖庫管理子系統 本子系統除提供了分別對點、線、區三種圖元的空間數據和圖形屬性進行輸入和編輯的功能，以從圖形表格輸出的功能之外，最主要的是實現地形圖建庫、對圖庫靈活的管理和方便的數據轉換。
? 管網輸入編輯子系統 管網輸入編輯子系統提供豐富有力的網絡輸入手段，構造網絡拓撲關系，建立與管網元素相關的屬性數據庫和提供供水管網的圖形屬性編輯工具。
? 管網管理子系統 管網管理子系統用于對管網信息進行全面的了解和詳細的分析，提供屬性與管線的雙向查詢工具查詢檢索各種需要的數據和信息。
? 管網運行調度子系統 管網運行調度子系統實際上就是“供配水優化系統”的具體實施，它是在GIS系統的基礎上建立起來的，該子系統同時需要查表收費系統和SCADA系統的數據支持。
? 事故處理子系統 事故處理子系統包括爆管事故處理和火災事故處理兩個模塊，爆管事故是指管網中突發的爆管等漏水事故。用戶只需指定漏水處，系統將能夠制定出合理的處理方案，以便及時排除故障。當需檢修某個或某些閥門時，則需利用擴大關閘搜索尋找需關哪些閥門，以便進行搶修。火災事故處理，是指在城市中突發火災時，用戶只需指定失火處，并給定搜索條件，系統將能夠根據搜索條件找出可用的消防栓，提供給消防部門。
? 管網維護管理子系統 該子系統主要是對管道完工檔案、閘門和管網運行狀態進行管理日常業務管理。
城市優化供配水系統的以下功能，筆者將另文予以分析研究。
(2) 高度現代化的生產調度指揮系統功能
(3) 完全信息化的在線優化供配水系統功能
(4) 應急事故處理的社會服務功能
3 城市優化供配水系統的目標及設計原則
3.1 城市優化供配水系統的總目標
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