改进微分进化算法在供水优化调度中的研究与应用-计算机应用技术专业论文.docxVIP

独 创 性 声 明 本 人声明 所呈 交的学 位论 文是本 人在 导师指 导下 进行的 研究 工作及 取得 的研究 成果。 据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写 过的研 究成 果 ，也 不 包 含为获 得 合肥工业大学 或其 他教育 机构 的学位 或证 书而 使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明 并表示 谢意 。 学 位论文 作者 签字： 签字 日期 ： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文 作者完全了 解 合肥工业大学 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 合肥工业大学 可以将学位 论文的全部 或部分论文 内容编入有 关数据库进行 检 索 ，可以 采用 影印、 缩印 或扫描 等复 制手段 保存 、汇编 学位 论文。 （ 必威体育官网网址的 学位 论文在 解密 后适用 本授 权书） 学 位论文 者签 名： 导师签名 ： 签 字日期 ： 年 月 日 签字日期 ： 年 月 日 学 位论文 作者 毕业后 去向 ： 工 作单位 ： 电话 ： 通 讯地址 ： 邮编 ： PAGE PAGE 10 第一章 绪论 1.1 引言 水是生命的源泉。对人类起着非常重要的作用，无论是居民日常生活，还 是工农业生产都离不开水。随着社会的发展和城市人口的增多，不仅水的需求 量越来越大，对供水质量的要求也越来越高。工业化的水处理还不到200年的历 史，而以滤池为标志的现代化的水处理方式也只有110多年的历史。我国供水企 业在上世纪50年代后经历了大规模建设和改扩建时期，供水行业取得了很大的 进步。 供水企业自出现以来就不断发展进步，其生产能力和管理水平都在不断提 高。随着城市规模的不断扩大和城市人口的不断增多，以及工业生产强度的提 高，使城市用水量急剧增加。要维持供水企业供水安全可靠，保证出厂水供水 水质，对供水企业自动化水平和水处理工艺都提出了较高的要求。目前，常规 自来水处理工艺一般分为混凝、沉淀、过滤和消毒四个步骤。混凝过程中一般 用铝盐、铁盐作混凝剂，现在也使用高分子化合物作为混凝剂，去除原水中的 悬浮颗粒。然后进行沉淀和过滤。一般使用氯化法进行消毒，使用臭氧或二氧 化氯作为消毒剂。近几十年，随着净水理论的发展，工艺设计不断变化，但是 基本的工艺过程没有根本性改变。 供水行业是一个高能耗的行业，如美国7%的电能消耗在城市供水设施中。 我国数量众多的城市供水系统的能源消耗是巨大的。据中国城镇供水协会1990 年供水统计年鉴中对400个城市的统计，每年的电量消耗量达57.5亿KWh。在供 水系统的运行中，供水能耗一般占总能耗的比重很大。据调查，在维持整个供 水管网系统正常运转的用电量中，维持水泵的运转消耗的电能要占到总能耗的 95%-98%，其他制水过程中的辅助设备的能耗约占2%-5%，例如排污泵、真空泵、 电动阀、照明和机修等。随着城市的发展，很多城市现有的供水系统不同程度 上存在供水压力分布不合理和耗电较多的严重问题。为了充分利用水资源、节 约能源，使城市供水安全稳定经济，传统的人工经验调度方式已不能适应现代 社会快速发展的需要，必须采用科学的优化调度方法，以降低能耗，提高供水 企业的经济效益。 城市供水系统是重要而复杂的网络系统，是城市的重要基础设施，安全可 靠的供水系统关系到国民经济发展和社会的稳定。为了保证城市供水系统安全 稳定高效地运行，国外20世纪60年代就开始在供水行业应用数据采集与监视控 制系统(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)，现已普遍使用计算 机和可编程逻辑控制器（PLC）进行数据采集、监测和远程控制。 随着计算机自动控制技术、仪器仪表设备和系统控制设备的发展，加药自 动化、滤池自动化、泵站自动化、水质检测自动化技术逐步成熟，计算机应用 日益普及，我国水厂的水厂规模和自动化程度都在不断提高[1]。虽然取得了长 足的进步，但是由于国内经济和技术条件的限制，我国目前还没有一座真正的 全自动化水厂。一些开关柜、电机等仪器仪表设备质量还达不到全自动化控制 的要求，一些自来水公司的自动化设备只能依靠进口，投资较大，经济效益不 明显，维护费用较高。 目前我国供水企业总体只是实现了单项建筑物的自动化，并对全厂进行联 网，可在中心控制室进行集中监测控制，但是没有实现全厂范围内的自动控制 和优化调度[2]。单项建筑物自动控制主要包括加药自动控制、取水泵房自动控 制、供水泵房自动控制、沉淀池自动控制、滤池自动控制等。 (1) 加药自动控制。自动投加混凝剂目前主要根据原水流量和浊度来调节加 药量。加氯量目