[发明专利]城市排水区域协同调度方法

说明书

本发明公开了一种城市排水区域协同调度方法，通过对排水泵站的液位控制值进行调整，直接调整泵站的水泵运行数量和运行频率，改变泵站的出水量，实现泵站主动调蓄。本发明在充分利用排水系统所有蓄水设备调蓄作用的前提下，使区域污水溢出污染最小化。本发明具有很强的智能性，能根据泵站水位的实时变化情况，提供最佳的泵站水位控制值，使排水泵的开启数量和调节频率发生变化，从而使水位同步变化，避免在一个特定的区域发生污水溢出而剩余的蓄水系统却闲置的情况，最终实现区域污水溢出污染最小化。

技术领域

本发明涉及城市排水系统技术领域，尤其是涉及一种城市排水区域协同调度方法。

背景技术

城市排水系统的安全运行，关键是控制好排水系统中各个泵站的运行负荷，使每个泵站的运行负荷相对均衡，避免个别泵站入流量过高，其它泵站入流量不够的情况，从而实现排水系统水位的相对稳定，最大程度降低污水溢出现象，所以排水系统水量的协同控制是排水系统安全运行的重要环节之一。由于排水系统的水量和水位有着密不可分的关系，而且水量一般没有条件直接检测，水量的协同控制通常通过水位控制实现，因此，城市排水系统的水位协同控制成为了排水系统安全运行的重要环节之一。

常规的泵站水位控制方法大体有两类：

一类是根据泵站水池液位开关(数字量信号)，调整排水泵的启动和停止，此方法以水池液位高低限为条件，当水位达到高限时，开启排水泵，当水位达到低限时，停止相应的排水泵，水位的控制和液位开关的安装位置密切相关，且一旦位置确定，没有办法进行灵活的调整，而且泵站的出水量调整只能依赖于水泵的开启数量，水量调节不平稳。

第二类是根据泵站水池液位计(模拟量信号)，调节排水泵的启停和运行频率，此方法以梯级水位为条件，当达到某一级水位时，自动判断需要开启或者停止排水泵的数量，同时还会调整排水泵的运行频率，使水池水位平稳变化。这一类方法的梯级水位的值可以通过调度人员在电脑上进行设置，水位控制比较灵活，而且通过排水泵频率的调整，能够在一定程度上保证本级泵站的入流量和出水量保持平衡。

以上两类水位控制方式都是常用的泵站控制方式，但都有一个明显的问题，在排水负荷超过设计规模时，无法继续进行水量调节，一旦高负荷运行一段时间后，就可能造成泵站水位超限，从而给排水系统带来溢流风险。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中很难应对高负荷对排水系统带来的影响的不足，提供了一种城市排水区域协同调度方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种城市排水区域协同调度方法，包括如下步骤：

(1-1)对单个泵站进行建模：

根据质量守恒定律，污水泵站进出流量和水池水位有如下关系：

Q_in(k)-Q_out(k)＝(h(k)-h(k-1))*S (1)

上式中，Q_in(k)表示k时刻当前泵站的污水入流量，Q_out(k)表示k时刻当前泵站的污水出流量，h(k)、h(k-1)分别表示k时刻、k-1时刻当前泵站的水池水位值，s表示当前泵站的泵池的截面积；

污水入流量由有当前泵站的污水流入量和当前泵站的上游泵站的污水提升量组成；

Q_in(k)＝Q_{in_local}(k)+Q_{in_up}(k) (2)

上式中，Q_{in_local}(k)表示k时刻当前泵站的污水入流量，Q_{in_up}(k)表示k时刻当前泵站的上游泵站的污水提升量；

由式(1)(2)可得：