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浅析计算机在城市给水系统中的应用

2013-05-31 01:08 摘要：给水管网系统是一个由各种管道、泵站、调节阀(阀门、减压阀、检查阀等)等多种设施构成的水输送系统，通过系统的合理设计及运行管理，可以节约大量工程投资，提高企业经济效益和现代化科学技术水平。管网系统的投资很大，同时涉及到的影响因素也很多，如何最优地确定这些设计参数，使系统在满足用户要求的前提下，达到投资及运行费用最省；如何在已知某些系统参数的情况下，分析系统的运行状况，以便进行优化调度自动化控制等，这些都是给水管网设计及管理人员迫切需要解决的实际问题。
关键词：给水；计算机；软件
        城市给水管网系统是保障工业生产和群众生活的重要体系之一。运用计算机及其应用软件来解决管网优化调度问题，提高管理效率，节约运行费用，是当前给水系统新理论、新技术发展研究的基本方向。采用面向对象的可视化编程技术建立城市给水管网计算模型。根据管网的结构参数（管网图形、管段直径和长度、阻力系数、节点流量等）计算出各管段流量和水头损失等。在此基础上，还可以得到各节点的水压以及水源点供水压力等参数，从而全面了解管网的工作状况，并对管网的优化调度，改建扩建，制订发展规模等提供科学依据。
        一、 我国给水系统软件的发展与应用
        城市供水系统软件开发已经经历了近30年的历史，从给水管网平差计算到给水系统信息化、运行与管理自动化，形成了多种类型、多种版本、各具特色的软件系列。国内外软件市场规模不断扩大，需求日益增长。SynerGEE(Stoner)、EPANET、8M等国外品牌软件在国内已得到了一定的应用市场，具有管网平差、运行模拟、信息管理、运行管理等方面的较完整功能。
        同济大学作为给水排水领域中计算机应用研究的最早的著名大学之一，著名给水排水专家杨钦教授编写了“749”、“7512”、“767”、“784”等一系列管网平差计算和优化设计程序，开辟了国内给水排水领域中计算机应用的先河。经过二十多年的不懈努力，积累了丰富的经验和先进的成果。在此基础上，我们采用了当前最先进的计算机技术，开发了供水管网模拟计算软件，在易用性、计算速度等方面均有较大突破，具有给水管网设计计算、工程规划、设计绘图、信息查询和数据库管理等功能。同时，在国内大学中成立了首家由国内专家合作兴办的给水软件开发公司—上海同济宏扬软件有限公司，以高校高科技科研成果产业化为目标，以软件国产化和本地化为优势，最大程度地适应和服务国内给水软件应用市场。“同济宏扬软件”的管网系统模拟与优化调度软件包以数据库为数据核心，以管网地理信息、管网平差、规划设计、实时运行模拟和优化调度为四个分离的功能软件，实行分阶段实施的计算机技术应用。
        二、给水系统软件类型与功能要求
        （一）给水管理信息系统软件
        给水管理信息系统软件是收集、积累、综合分析给水系统中从水源、水处理过程、输配水网络到用户的各阶段的全方面信息数据，以数据库为核心，以分类数据表格、数据表达和灵活的查询、提示和警告等形式向决策、管理和运行操作人员提供全面数据，集档案、图纸和报表为一体，实现信息现代化、办公无纸化和决策数据化。储存系统中各种设施（包括水源，泵站，水厂设施，管道，阀门，水表，用户）的地理信息，以地图方式储存和表达，亦称为电子地图；而SCADA通常为随时间变化的动态数据模式，以无线或有线通讯方式收集系统中运行数据（包括水量、水质、水压、运行状态等），以数据表格和动态曲线等方式表达，为管理和运行决策提供分析依据。 
    （二）输配水系统模拟计算－管网模型软件
        给水管网系统建设投资占给水系统总投资的70％以上，供水电费亦多在总供水成本费用的50－60％，所以，给水管网的设计与运行管理质量直接影响供水系统的经济效益。管网模型软件对给水管网建立数学模型，并进行规划设计计算和运行状态的动态模拟，求解管网中各管段及泵站的流量、压力和水质分布状态，并可计算长年供水成本费用，分析评价管网规划设计的合理程度及运行规律，实现设计和运行管理的科学化。
        （三）供水管理与控制网络软件
        应用计算机实现现代化科学管理是供水企业科技进步的发展方向，是实现企业管理现代化、高速信息通讯网络化和运行操作优化与自动化的重要途径。应用上述专业软件和计算机网络技术，通过程序逻辑控制（PLC）技术与设备，可以实现企业生产过程全自动化和优化控制。发达国家的供水企业已基本实现了这样的全面技术。作为发展中国家的企业，需要根据企业自身的需求和技术经济基础制定规划，要利用几年的时间，积累经验，避免浪费，逐步实现上述目标。
        三、给水管网系统科技进步方向和任务 
        随着计算机及控制管理科学技术的进步，给水管网设计、运行与管理科技水平有了很大的发展，国内外给水管网研究工作者已做了大量的研究和开发工作，并取得了丰硕的成果，为管网设计与管理提供强有力的支持和推动。然而，与发达国家相比，我国还存在着较大差距。中国是一个大国，是一个十分广阔的科技市场，我们迫切需要加快步伐和力度，深入开展下列科学研究，形成适合中国国情和特点的高科技产品和市场。 
        1.管道检漏及防漏技术：管道漏水供水系统中普遍存在的问题，是供水企业长期重视和需要解决的问题。检测漏水和防漏已经成为一项高科技应用技术，在我国具有显著社会及经济价值，具有重要开发价值和科技进步意义。
        2.给水系统自动化控制和调度成套技术设备：给水系统自动化控制和调度具有明显的行业特点和市场广泛性，我国给水行业应具有自己的专业技术研究和成套设备开发及经营管理队伍，可以形成行业专门化成套产品和市场。