基于物联网的城市供水系统节能降耗关键技术研究-市政工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Master Dissertation of SuzhouUniversity of Science and Technology Study on the key technology based on the Internet of Things of energy-saving and cost- cutting in water distribution system Master Candidate: Gao Kuo Supervisor: Prof. Li Cuimei Major: Municipal Engineering SuzhouUniversity of Science and Technology Department of Environmental Science and Engineering June,2014 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期：年月日 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的 复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、 保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以 采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意学校用不同方式 在不同媒体上公布论文的部分或全部内容。 （必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日 苏州科 苏州科技学院硕士学位论文摘要 摘 要 随着我国城市化进程的推进，城市的供水行业得到了快速的发展，供水系统的 服务范围和供水能力都有了极大地增加。相应地供水系统运行过程中的能耗也越来 越高，在节能降耗的世界性主题下，如何通过合理的运行管理手段在保证用户需求 的同时降低供水系统的运行能耗也成为亟待解决的问题。本研究采用先进的物联网 技术，设计了城市供水系统节能降耗的物联网解决方案；通过建立供水系统的直接 优化调度模型，提出了可行的优化调度方案。 本研究主要针对上述问题进行了以下几个方面的研究： (1) 实际的运营管理过程中，通过最高时的供水量和供水压力估算调度期内的 系统能耗。估算过程中引入了供水能量变化系数，表征用户用水量时序变化引起的 供水量变化过程。从供水能量变化系数的定义（平均时供水能量与最高时供水能量 之比）出发，研究了供水能量变化系数的计算方法。 (2) 供水系统调度运行过程中，采用用水模式系数表示不同用户的用水量特征。 本研究中讨论了用户用水模式的测试方案，研究了根据用水量变化特征（用水模式） 对用户进行分类的聚类分析方法。 (3) 通过建立供水系统的动态水力模型可以实时了解管网的运行工况。研究了 采用 EPANET TOOLKIT 中的水力分析函数进行水力模拟的基本过程。 (4) 研究了物联网技术在城市供水系统优化调度中的应用。以水泵开关状态及 调速泵运行转速比为决策变量，供水系统运行费用最低为目标函数，考虑管网、泵 站和测压点的水力约束条件，建立了供水系统的直接优化调度模型。采用遗传算法 求解了该模型，得到了优化调度的辅助决策方案。 研究取得了以下成果： (1) 以 SZ 市高新区供水量数据为例，计算了高新区供水能量的变化系数，为高 新区的运行调度方案能耗评估提供参考。 (2) 利用层次聚类方法对 SZ 市高新区用户的用水量数据进行分类，得到了高新 区典型的 7 类用水模式曲线。 (3) 基于 Matlab 平台，通过调用 EPANET TOOLKIT 水力分析函数，模拟了 SZ 市高新区供水系统运行工况，模型检验表明模拟精度较高，可用于优化调度研究。 (4) 设计了城市供水系统优化调度的物联网解决方案。 (5) 建立了 SZ 市高新区供水系统的直接优化调度模型，采用遗传算法求解该模 型得到了高新区 2013 年 11 月 28 日的优化调度方案。 关键词：供水系统， 动态水力模型， 优化调度， 节能降耗， 物联网 I Ma Master Dissertation of Suzhou University of Science and TechnologyABSTRACT ABSTRACT With the development of Chinas urbanization pr