水务数字孪生驱动的供水网络优化调度研究

日期:2024-06-24
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随着城市化进程的加速和人口的不断增长,水务管理面临着前所未有的挑战。运行效率和服务质量直接关系到城市的发展和居民的生活质量。传统的供水网络管理方式已难以满足现代社会的需求。水务数字孪生技术的出现,为供水网络的优化调度提供了新的思路和方法。

 


水务数字孪生技术,通过将物理世界的供水网络与数字世界的虚拟模型相结合,实现对供水网络全生命周期的模拟、预测和优化。集成了物联网、大数据、云计算和人工智能等先进技术,能够实时收集和分析供水网络的数据,为供水网络的优化调度提供科学、精准的数据支持。

水务数字孪生技术是一种基于物理模型、传感器数据、历史数据等多源信息融合的技术,通过构建与真实水务系统相对应的数字化模型,实现对水务系统全生命周期的模拟、预测和优化。集成了物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术,具有高度集成化、智能化和可视化的特点。水务数字孪生技术为水务管理提供了精准的数据支持、科学的决策依据和高效的运营手段,成为推动水务管理向智能化、精细化方向发展的重要力量。

在供水网络优化调度中,数据的准确性和完整性对优化效果至关重要。水务数字孪生技术通过物联网设备实时采集供水网络的运行数据,包括用水量、水压、水质等参数,对数据进行清洗、整合和标准化处理,形成统一的数据平台,为供水网络的优化调度提供了坚实的数据基础。

基于数据平台,水务数字孪生技术可以构建供水网络的数字化模型。能够全面反映供水网络的拓扑结构、设备状态和运行规律。通过仿真技术,可以模拟不同供水方案下的网络运行状态,评估供水效率、能耗和管网损耗等指标,为供水网络的优化调度提供了科学的决策依据。

在供水网络优化调度中,优化算法的选择和应用是关键。数字孪生水厂可以结合线性规划、非线性规划、动态规划等优化算法,对供水网络的运行状态进行优化。基于机器学习和人工智能技术的优化算法,如神经网络、决策树等,也可以应用于供水网络的优化调度中。这些算法能够自动学习供水网络的运行规律,发现潜在的优化点,并提出优化方案。在实际应用中,可以根据不同的需求和场景选择合适的优化算法,实现供水网络的优化调度。

依托于自主研发的工业互联网平台-伏锂码云平台建设的智慧水务孪生系统,通过实时数据监测和预测分析,发现该城市供水网络存在水压波动大、能耗高等问题。基于水务数字孪生技术,构建了供水网络的数字化模型,并应用优化算法对供水方案进行优化。优化后的供水方案不仅降低了能耗和管网损耗,还提高了供水效率和水质稳定性。

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