淺析計算機在城市給水系統中的應用

      城市給水管網(wǎng)系統是保障工業(yè)生產(chǎn)和群眾生活的重要體系之一。運用計算機及其應用軟件來(lái)解決管網(wǎng)優(yōu)化調度問(wèn)題，提高管理效率，節約運行費用，是當前給水系統新理論、新技術(shù)發(fā)展研究的基本方向。采用面向對象的可視化編程技術(shù)建立城市給水管網(wǎng)計算模型。根據管網(wǎng)的結構參數（管網(wǎng)圖形、管段直徑和長(cháng)度、阻力系數、節點(diǎn)流量等）計算出各管段流量和水頭損失等。在此基礎上，還可以得到各節點(diǎn)的水壓以及水源點(diǎn)供水壓力等參數，從而全面了解管網(wǎng)的工作狀況，并對管網(wǎng)的優(yōu)化調度，改建擴建，制訂發(fā)展規模等提供科學(xué)依據。

一、 我國給水系統軟件的發(fā)展與應用

      城市供水系統軟件開(kāi)發(fā)已經(jīng)經(jīng)歷了近30年的歷史，從給水管網(wǎng)平差計算到給水系統信息化、運行與管理自動(dòng)化，形成了多種類(lèi)型、多種版本、各具特色的軟件系列。國內外軟件市場(chǎng)規模不斷擴大，需求日益增長(cháng)。SynerGEE(Stoner)、EPANET、8M等國外品牌軟件在國內已得到了一定的應用市場(chǎng)，具有管網(wǎng)平差、運行模擬、信息管理、運行管理等方面的較完整功能。

      同濟大學(xué)作為給水排水領(lǐng)域中計算機應用研究的最早的著(zhù)名大學(xué)之一，著(zhù)名給水排水專(zhuān)家楊欽教授編寫(xiě)了“749”、“7512”、“767”、“784”等一系列管網(wǎng)平差計算和優(yōu)化設計程序，開(kāi)辟了國內給水排水領(lǐng)域中計算機應用的先河。經(jīng)過(guò)二十多年的不懈努力，積累了豐富的經(jīng)驗和先進(jìn)的成果。在此基礎上，我們采用了當前最先進(jìn)的計算機技術(shù)，開(kāi)發(fā)了供水管網(wǎng)模擬計算軟件，在易用性、計算速度等方面均有較大突破，具有給水管網(wǎng)設計計算、工程規劃、設計繪圖、信息查詢(xún)和數據庫管理等功能。同時(shí)，在國內大學(xué)中成立了首家由國內專(zhuān)家合作興辦的給水軟件開(kāi)發(fā)公司—上海同濟宏揚軟件有限公司，以高校高科技科研成果產(chǎn)業(yè)化為目標，以軟件國產(chǎn)化和本地化為優(yōu)勢，最大程度地適應和服務(wù)國內給水軟件應用市場(chǎng)?！巴瑵険P軟件”的管網(wǎng)系統模擬與優(yōu)化調度軟件包以數據庫為數據核心，以管網(wǎng)地理信息、管網(wǎng)平差、規劃設計、實(shí)時(shí)運行模擬和優(yōu)化調度為四個(gè)分離的功能軟件，實(shí)行分階段實(shí)施的計算機技術(shù)應用。

二、給水系統軟件類(lèi)型與功能要求

（一）給水管理信息系統軟件

        給水管理信息系統軟件是收集、積累、綜合分析給水系統中從水源、水處理過(guò)程、輸配水網(wǎng)絡(luò )到用戶(hù)的各階段的全方面信息數據，以數據庫為核心，以分類(lèi)數據表格、數據表達和靈活的查詢(xún)、提示和警告等形式向決策、管理和運行操作人員提供全面數據，集檔案、圖紙和報表為一體，實(shí)現信息現代化、辦公無(wú)紙化和決策數據化。儲存系統中各種設施（包括水源，泵站，水廠(chǎng)設施，管道，閥門(mén)，水表，用戶(hù)）的地理信息，以地圖方式儲存和表達，亦稱(chēng)為電子地圖；而SCADA通常為隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)數據模式，以無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)通訊方式收集系統中運行數據（包括水量、水質(zhì)、水壓、運行狀態(tài)等），以數據表格和動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)等方式表達，為管理和運行決策提供分析依據。

（二）輸配水系統模擬計算－管網(wǎng)模型軟件

        給水管網(wǎng)系統建設投資占給水系統總投資的70％以上，供水電費亦多在總供水成本費用的50－60％，所以，給水管網(wǎng)的設計與運行管理質(zhì)量直接影響供水系統的經(jīng)濟效益。管網(wǎng)模型軟件對給水管網(wǎng)建立數學(xué)模型，并進(jìn)行規劃設計計算和運行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)模擬，求解管網(wǎng)中各管段及泵站的流量、壓力和水質(zhì)分布狀態(tài)，并可計算長(cháng)年供水成本費用，分析評價(jià)管網(wǎng)規劃設計的合理程度及運行規律，實(shí)現設計和運行管理的科學(xué)化。

（三）供水管理與控制網(wǎng)絡(luò )軟件

        應用計算機實(shí)現現代化科學(xué)管理是供水企業(yè)科技進(jìn)步的發(fā)展方向，是實(shí)現企業(yè)管理現代化、高速信息通訊網(wǎng)絡(luò )化和運行操作優(yōu)化與自動(dòng)化的重要途徑。應用上述專(zhuān)業(yè)軟件和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，通過(guò)程序邏輯控制（PLC）技術(shù)與設備，可以實(shí)現企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化和優(yōu)化控制。發(fā)達國家的供水企業(yè)已基本實(shí)現了這樣的全面技術(shù)。作為發(fā)展中國家的企業(yè)，需要根據企業(yè)自身的需求和技術(shù)經(jīng)濟基礎制定規劃，要利用幾年的時(shí)間，積累經(jīng)驗，避免浪費，逐步實(shí)現上述目標。

三、給水管網(wǎng)系統科技進(jìn)步方向和任務(wù)

      隨著(zhù)計算機及控制管理科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，給水管網(wǎng)設計、運行與管理科技水平有了很大的發(fā)展，國內外給水管網(wǎng)研究工作者已做了大量的研究和開(kāi)發(fā)工作，并取得了豐碩的成果，為管網(wǎng)設計與管理提供強有力的支持和推動(dòng)。然而，與發(fā)達國家相比，我國還存在著(zhù)較大差距。中國是一個(gè)大國，是一個(gè)十分廣闊的科技市場(chǎng)，我們迫切需要加快步伐和力度，深入開(kāi)展下列科學(xué)研究，形成適合中國國情和特點(diǎn)的高科技產(chǎn)品和市場(chǎng)。

1.管道檢漏及防漏技術(shù)：管道漏水供水系統中普遍存在的問(wèn)題，是供水企業(yè)長(cháng)期重視和需要解決的問(wèn)題。檢測漏水和防漏已經(jīng)成為一項高科技應用技術(shù)，在我國具有顯著(zhù)社會(huì )及經(jīng)濟價(jià)值，具有重要開(kāi)發(fā)價(jià)值和科技進(jìn)步意義。

2.給水系統自動(dòng)化控制和調度成套技術(shù)設備：給水系統自動(dòng)化控制和調度具有明顯的行業(yè)特點(diǎn)和市場(chǎng)廣泛性，我國給水行業(yè)應具有自己的專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究和成套設備開(kāi)發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理隊伍，可以形成行業(yè)專(zhuān)門(mén)化成套產(chǎn)品和市場(chǎng)。

3.給水系統計算機技術(shù)和軟件開(kāi)發(fā)：根據我國市場(chǎng)需求，利用我國已有科技成果和科技力量，吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗和成果，開(kāi)發(fā)我國自己的計算機應用技術(shù)和成套軟件，將對我國給水行業(yè)科技進(jìn)步和提高經(jīng)濟效益起到重要推動(dòng)作用。