区域排水系统优化控制策略与实现

论文摘要

区域排水系统存在无效耗能大,运行效率低,各关联泵站间自动协调程度不高,污水容易溢流等问题。本论文在对区域排水系统控制问题进行深入研究的基础上,提出了区域排水系统优化控制策略,该策略是针对整个区域排水系统和各区域泵站的本地控制问题分别提出具体决策,首先,通过对泵站本地优化控制实现泵站最佳目标水位运行,提高区域排水系统运行效率;其次,通过对整个区域排水系统的优化控制实现区域内关联泵站间的协调排水,达到防止污水溢出、节能的效果。本论文根据区域排水系统所面临的问题,提出了对整个区域排水系统和区域泵站本地分别进行优化控制的区域排水系统优化控制策略,对于各区域泵站,提出一种基于模糊PID的泵站本地优化控制策略,选择区域泵站的最优目标水位,并通过本地优化控制策略使泵站维持运行在目标水位,实现节能的效果。对于整个区域排水系统,提出了以污水不溢出及耗能最小为控制目标的基于服务器的区域排水系统优化协调控制策略,通过服务器计算出各泵站的溢出风险,并对有溢出风险的泵站计算出最佳的排水路径,使整个区域排水系统实现污水不溢出及节能。对本论文提出的区域排水系统优化控制策略进行仿真,结果表明了该优化控制策略的可行性和节能效果。将区域排水系统优化控制策略进行实际投运,结果表明,本论文提出的优化策略明显改善了区域排水控制系统的控制性能,有效地解决了区域排水系统污水容易溢出的问题,提高了区域排水系统运行效率,降低了区域排水系统能耗。最后,针对区域排水系统本地机泵变频至工频切换相位不同步问题和管道沉积物淤积可能导致管道排水不畅问题,分别提出了基于数字锁相环检测技术的机泵同步切换控制方法和基于网络的区域排水系统管道清淤控制方法,并分别进行仿真试验,结果验证了这两种控制方法的可行性和有效性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 区域排水系统概述
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 区域排水系统优化控制策略
• 2.1 区域排水系统优化控制策略的提出
• 2.2 区域排水系统优化控制策略
• 2.2.1 区域单泵站优化控制
• 2.2.2 基于服务器的区域排水优化协调控制
• 2.3 区域排水优化控制策略仿真
• 2.3.1 单泵站模糊PID控制策略仿真
• 2.3.2 基于服务器的区域排水优化协调控制策略仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 区域排水系统优化控制实现
• 3.1 留下、磁带厂区域泵站概述
• 3.2 基于泵站本地的优化控制系统
• 3.2.1 泵站本地优化控制系统构成
• 3.2.2 泵站本地优化控制软件实现
• 3.2.3 泵站本地优化控制运行
• 3.3 基于服务器协调控制的区域排水优化控制调试
• 3.4 几个相关技术问题解决办法
• 3.5 本章小结
• 第四章 区域排水系统中机泵同步切换控制
• 4.1 机泵同步切换控制的提出
• 4.2 机泵同步切换控制环节数学模型及仿真
• 4.2.1 同步切换控制环节数学模型
• 4.2.2 同步切换控制环节仿真
• 4.3 机泵同步切换控制环节架构及硬件设计
• 4.3.1 机泵同步切换控制环节架构及工作原理
• 4.3.2 机泵同步切换控制环节主要硬件模块
• 4.4 机泵同步切换控制实际投运问题
• 4.5 本章小结
• 第五章 区域排水系统管道清淤控制设计
• 5.1 区域排水系统管道清淤必要性及常用方法
• 5.2 区域排水系统管道清淤控制设计
• 5.2.1 管道清淤自动控制
• 5.2.2 管道清淤手动控制
• 5.3 区域排水系统管道清淤控制实验
• 5.3.1 实验平台搭建
• 5.3.2 管道清淤实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 作者简介