上海嫩投（集团）有限公司科技创新计划项目(CTKY-DXM-2020-012) 同济大学智慧水务联合创新研发中心 青东地区供水管网智能调度 技术研究与示范应用 上海城投水务（集团）有限公司 上海城市水资源开发利用国家工程研究中心有限公司 同济大学
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKY-ZDXM-2020-012） 青东地区供水管网智能调度 技术研究与示范应用 上海城投水务（集团）有限公司 上海城市水资源开发利用国家工程研究中心有限公司 同济大学 同济大学智慧水务联合创新研发中心
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项且(CTKY-DX-2020-012) 目录 摘要 1. 项目概述 1.1.项目目标 .1 1.2.项目内容… 1 1.2.1.数据处理、压力监测点布置优化与压力控制点选择 1.2.2.供水调度方案优化与方案评估… 2 1.2.3.基于深度学习的用水量预测方法… 1.24.基于增量式知识库的供水管网智能调度 1.2.5.突发事件快速诊断、区域定位及应急处置方 1.3.考核指标与预期成果 1.3.1.考核指标 A 1.3.2.形成成果。 14.研究区域现状分析4 1.41.研究区域介绍2 1.4.2.现状运行调度数据分析 1.43.现洗调度模式存在的问题 15 2. 国内外研究综述 16 21国内外研究进展 .16 12.1.1.国外研究进展 16 2.1.2.国内研究进展 17 2.2. 国内外应用现状 18 同济 2.2.1.国外应用现状 18 2.2.2.国内应用现状 19 数据处理、压力监测点布置优化与压力控制点选择 21 3.1.数据质量提升 21 3.1.1.数据异常识别 22
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKY-ZDXM-2020-012） I 目 录 摘要...........................................................................................................................................I 1. 项目概述................................................................................................................. 1 1.1. 项目目标......................................................................................................... 1 1.2. 项目内容......................................................................................................... 1 1.2.1. 数据处理、压力监测点布置优化与压力控制点选择.............. 1 1.2.2. 供水调度方案优化与方案评估........................................................2 1.2.3. 基于深度学习的用水量预测方法...................................................2 1.2.4. 基于增量式知识库的供水管网智能调度..................................... 3 1.2.5. 突发事件快速诊断、区域定位及应急处置方案....................... 3 1.3. 考核指标与预期成果.................................................................................. 4 1.3.1. 考核指标................................................................................................. 4 1.3.2. 形成成果................................................................................................. 4 1.4. 研究区域现状分析.......................................................................................5 1.4.1. 研究区域介绍........................................................................................5 1.4.2. 现状运行调度数据分析......................................................................6 1.4.3. 现状调度模式存在的问题...............................................................15 2. 国内外研究综述................................................................................................. 16 2.1. 国内外研究进展.........................................................................................16 2.1.1. 国外研究进展......................................................................................16 2.1.2. 国内研究进展......................................................................................17 2.2. 国内外应用现状.........................................................................................18 2.2.1. 国外应用现状......................................................................................18 2.2.2. 国内应用现状......................................................................................19 3. 数据处理、压力监测点布置优化与压力控制点选择............................21 3.1. 数据质量提升..............................................................................................21 3.1.1. 数据异常识别......................................................................................22 同济大学智慧水务联合创新研发中心
上海城投（集团）有跟公司科技创新计划项且(CTKY-7DX-2020-012) 3.1.2.数据缺失插补 23 3.1.3.数据质量提升算法应用 .25 3.2.管网监测点布置优化 25 3.21.优化方法原理 25 3.2.2.优化布置结果 27 3.3.压力控制点选择 31 3.3.1.压力控制点优选原理 .31 3.3.2.压力控制点优选结果 34 4. 基于深度学习算法的短期用水量预测 36 4.1.水量预测模型构建 .36 4.2.训练样本处理 37 4.3.超参数配置 .37 4.4.模型预测效果 38 4.5. 模型在智能调度系统中的应用 .41 5. 基于增量式知识库的供水管网智能调度 .42 51. 智能调度方法原理 .42 5.2 调度基本原则与参数选取… 44 5.2.1.调度本原则 44 522调度参数选取」 45 53 徐泾水厂出厂目标压力调控方法 46 54 华翔泵站及新凤溪泵站调度方法 ..4g 54.1.水库泵站进水调节及水库泵调度指令生成 50 同济 5.4.2.增压泵启闭指令生成 54 5.4.3.增压泵颜率指令生成. 55 5.5. 厂站操作协同 58 5.6. 供水管网智能调度小结】 59 6. 供水调度方案优化与评价 60 6.1 管网在线水力模型接口 .60
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKY-ZDXM-2020-012） II 3.1.2. 数据缺失插补......................................................................................23 3.1.3. 数据质量提升算法应用................................................................... 25 3.2. 管网监测点布置优化................................................................................25 3.2.1. 优化方法原理......................................................................................25 3.2.2. 优化布置结果......................................................................................27 3.3. 压力控制点选择.........................................................................................31 3.3.1. 压力控制点优选原理........................................................................31 3.3.2. 压力控制点优选结果........................................................................34 4. 基于深度学习算法的短期用水量预测........................................................36 4.1. 水量预测模型构建.................................................................................... 36 4.2. 训练样本处理..............................................................................................37 4.3. 超参数配置.................................................................................................. 37 4.4. 模型预测效果..............................................................................................38 4.5. 模型在智能调度系统中的应用............................................................. 41 5. 基于增量式知识库的供水管网智能调度...................................................42 5.1. 智能调度方法原理.................................................................................... 42 5.2. 调度基本原则与参数选取.......................................................................44 5.2.1. 调度基本原则......................................................................................44 5.2.2. 调度参数选取......................................................................................45 5.3. 徐泾水厂出厂目标压力调控方法.........................................................46 5.4. 华翔泵站及新凤溪泵站调度方法.........................................................49 5.4.1. 水库泵站进水调节及水库泵调度指令生成.............................. 50 5.4.2. 增压泵启闭指令生成........................................................................54 5.4.3. 增压泵频率指令生成........................................................................55 5.5. 厂站操作协同..............................................................................................58 5.6. 供水管网智能调度小结........................................................................... 59 6. 供水调度方案优化与评价...............................................................................60 6.1. 管网在线水力模型接口........................................................................... 60 同济大学智慧水务联合创新研发中心
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项且(CTKY-DX-2020-012) 6.1.1.管网模型简化. .60 6.1.2.管网模型校核 61 6.1.3.模型参数配置 63 6.1.4.模型输出示例 66 6.2.调度系统指令评价 6.2.1.指令评价原理 6.2.2.指令评价实例 6.2.3.指令评价效果 6.3.供水调度方案优化 73 6.3.1.调度方案优化原理 .73 6.3.2.调度方案优化控制效果 .76 6.4.智能调度系统运行效果评价 80 6.4.1.运行效果评价方法 80 642.系统运行评价结果 .81 7. 突发事件快速诊断、区域定位 .83 7.1. 青东供水管网爆管事故侦测 83 7.1.1.爆管侦测原理。 83 7.12.水力模型模拟 83 3实际蝶管侦测案例验证 …84 名铁水管网爆管幸定位 89 7.2.1.爆管数据分析 89 7.2.2.爆管定位模拟 90 同济 7.2.3.定位结果 94 7.3 爆管侦测与定位模块】 95 7.3.1.运行环境 95 7.3.2.系统运行流程 44144* 96 8. 研究成果与示范成效 .100 81. 研究成果汇总 100
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKY-ZDXM-2020-012） III 6.1.1. 管网模型简化......................................................................................60 6.1.2. 管网模型校核......................................................................................61 6.1.3. 模型参数配置......................................................................................63 6.1.4. 模型输出示例......................................................................................66 6.2. 调度系统指令评价.................................................................................... 68 6.2.1. 指令评价原理......................................................................................68 6.2.2. 指令评价实例......................................................................................70 6.2.3. 指令评价效果......................................................................................72 6.3. 供水调度方案优化.................................................................................... 73 6.3.1. 调度方案优化原理............................................................................ 73 6.3.2. 调度方案优化控制效果................................................................... 76 6.4. 智能调度系统运行效果评价..................................................................80 6.4.1. 运行效果评价方法............................................................................ 80 6.4.2. 系统运行评价结果............................................................................ 81 7. 突发事件快速诊断、区域定位..................................................................... 83 7.1. 青东供水管网爆管事故侦测..................................................................83 7.1.1. 爆管侦测原理......................................................................................83 7.1.2. 水力模型模拟......................................................................................83 7.1.3. 实际爆管侦测案例验证................................................................... 84 7.2. 青东供水管网爆管事故定位..................................................................89 7.2.1. 爆管数据分析......................................................................................89 7.2.2. 爆管定位模拟......................................................................................90 7.2.3. 定位结果...............................................................................................94 7.3. 爆管侦测与定位模块................................................................................95 7.3.1. 运行环境...............................................................................................95 7.3.2. 系统运行流程......................................................................................96 8. 研究成果与示范成效..................................................................................... 100 8.1. 研究成果汇总........................................................................................... 100 同济大学智慧水务联合创新研发中心
上海域投（集团）有限公司科技创新计划项且(CTKY-7DXW-2020-012) 8.2.技术指标完成情况 …102 821.调度方案采纳率102 8.2.2.关键监测点调控预期结果103 8.23.调度方案实施造成的压力波动 105 8.2.4.相近水量条件下节能情况 106 8.3.智能调度系统应用示范 107 8.3.1.示范区综合管理 107 8.3.2.智能调度指令 108 8.3.3.调度指令评价 111 8.3.4.系统运行效果评价 .112 8.3.5.爆管报警与区城影响分析 112 8.3.1.进博会保障区域示范运行效果 113 9. 结论与建议 .117 9.1. 研究结论」 117 9.2. 不足与展望 .119 参考文献 121 附录1：6.15-9.14调度指令评价分项得分与总得分情况汇总表.…124 附录2：单位能耗对此统计 183 附录3： 压力波动侦测实例 187 同济大
上海城投（集团）有限公司科技创新计划项目（CTKY-ZDXM-2020-012） IV 8.2. 技术指标完成情况..................................................................................102 8.2.1. 调度方案采纳率...............................................................................102 8.2.2. 关键监测点调控预期结果............................................................103 8.2.3. 调度方案实施造成的压力波动...................................................105 8.2.4. 相近水量条件下节能情况............................................................106 8.3. 智能调度系统应用示范.........................................................................107 8.3.1. 示范区综合管理...............................................................................107 8.3.2. 智能调度指令................................................................................... 108 8.3.3. 调度指令评价................................................................................... 111 8.3.4. 系统运行效果评价..........................................................................112 8.3.5. 爆管报警与区域影响分析............................................................112 8.3.1. 进博会保障区域示范运行效果...................................................113 9. 结论与建议........................................................................................................117 9.1. 研究结论.................................................................................................... 117 9.2. 不足与展望................................................................................................119 参考文献............................................................................................................................121 附录 1：6.15–9.14 调度指令评价分项得分与总得分情况汇总表.............124 附录 2：单位能耗对比统计........................................................................................183 附录 3：压力波动侦测实例........................................................................................187 同济大学智慧水务联合创新研发中心