發(fā)布時間：2023-07-24 瀏覽量：141
“科技的力量并非命運(yùn)，而是軌跡
他們提供的并不是我們將去往何方的預(yù)測
只是告訴我們，在不遠(yuǎn)的將來
我們會向哪些方向前行，必然而然”
——互聯(lián)網(wǎng)預(yù)言大師凱文*凱利在他《必然》這本書的開篇，如是描述科技的力量。
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能+”時代的到來，城鎮(zhèn)供水行業(yè)也因科技的力量正在發(fā)生變革，生活供水泵房的運(yùn)行智能化也被重新定義。今天，讓我們一同走進(jìn)全國首個智慧水務(wù)試驗(yàn)基地，走進(jìn)瑞昂智慧水務(wù)實(shí)驗(yàn)室，看看人工智能領(lǐng)域的“黑科技”正如何一步步將我們的生活泵房變得更智能、更高效、更安全。
模型預(yù)測控制，實(shí)現(xiàn)泵房按需供水
降低泵房運(yùn)行的能耗是供水行業(yè)不斷的追求，傳統(tǒng)恒壓供水存在其先天局限性，通過模型預(yù)測控制來實(shí)現(xiàn)泵房出口壓力按時、按需調(diào)整，從而按需供水、降低能耗。
模型預(yù)測控制
從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，泵房的工作目標(biāo)是要結(jié)合用水量變化而調(diào)整出口壓力，用水量會在不同的時段里表現(xiàn)為不同的數(shù)值，比如早高峰為100，晚高峰為120，夜間低峰期為20。根據(jù)這樣的需求，分時段設(shè)定出口壓力。這就是一種經(jīng)驗(yàn)式的模型預(yù)測控制，模型在這個場景下就對應(yīng)著隨時間而變化的用量曲線方程：Q=f(t)；預(yù)測行為其結(jié)果就表現(xiàn)為100，120，20……；控制就是根據(jù)預(yù)測結(jié)果為水泵設(shè)定不同的工作目標(biāo)。這種供水方式可稱之為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測控制。通過提高模型的精度，細(xì)化模型的顆粒度，提升模型運(yùn)算的速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)每時每刻（從小時級提升到分鐘級、秒級）為泵組分配一個最優(yōu)的出口壓力的控制指令。
多泵房聯(lián)動控制，緩解全網(wǎng)高峰用水需求
從城市供水系統(tǒng)的角度看每一個生活泵房，尤其是帶有水箱的泵房，就如同千軍萬馬，如何實(shí)現(xiàn)整體供水的高效，緩解部分區(qū)域可能存在的高峰用水緊張的局面，是泵房聯(lián)動控制的目標(biāo)，也是唯一途徑。
“自律協(xié)同”控制
供用水系統(tǒng)需求則具有分散性強(qiáng)、負(fù)荷變化大的特點(diǎn)，千家萬戶會在不同位置、不同時間點(diǎn)消耗不同流量的水。如何讓水廠與各二次加壓泵房高效配合，從而滿足多樣性的需求呢？當(dāng)下的做法自然是分級供水方案下的一次供水和二次供水相結(jié)合。二次供水把“散戶”的多樣性需求歸納為一個需求，一次供水的目標(biāo)簡化為面對多個二次供水需求點(diǎn)。這就需要二次供水自治化地服務(wù)好千家萬戶，這可稱之為“自律”；一次供水為二次供水及時“供貨”，可稱之為“協(xié)同”。
“云邊協(xié)同”架構(gòu)
面臨需求側(cè)多樣性的負(fù)荷變化，要采用一種什么樣恰當(dāng)?shù)姆绞絹碜鲰憫?yīng)呢？Cloud-Based Demand Response——基于云計算的需求響應(yīng)機(jī)制應(yīng)運(yùn)而生。每一個生活泵房的信息處理將不再全都拿到云端處理，而是將在離數(shù)據(jù)發(fā)生地更近的“邊緣”——泵房內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、本地預(yù)測、調(diào)度控制，然后在云端做所有“邊緣”的全局統(tǒng)籌，進(jìn)而讓全網(wǎng)供水井然有條。
水箱水齡控制，確保水質(zhì)安全
水箱，作為調(diào)蓄環(huán)節(jié)存在于生活泵房中可謂意義重大，但水箱內(nèi)的水滯留時間過長，水質(zhì)就可能存在風(fēng)險，“水箱水體24小時水齡”一直是熊貓智慧水務(wù)實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)研發(fā)技術(shù)。為此，熊貓集團(tuán)針對性地研發(fā)了一款水齡控制儀，來控制水箱95%水體嚴(yán)格實(shí)行24小時水齡。如何精準(zhǔn)把握用戶未來24小時內(nèi)需求用量，是水齡控制的關(guān)鍵。水齡控制儀內(nèi)設(shè)有用水?dāng)?shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)“芯片”，將不斷修正用戶的用水需求規(guī)律模型，讓泵房完全了解其服務(wù)的用戶。
“跟蹤與自適應(yīng)”機(jī)制
但任何基于預(yù)測的控制方式必然涉及到預(yù)測值不準(zhǔn)和突發(fā)異常的有效處理。跟蹤控制是為了解決眼下的、秒級的異常，自適應(yīng)控制是為了解決天級（以每天——每個供水周期）的預(yù)測偏差。對于更短時間范圍的用水過程來說，其可近似為馬爾可夫過程（即建立當(dāng)下與未來特定函數(shù)關(guān)系），目前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“分鐘級”的未來用水適配。有了這樣不斷優(yōu)化的精準(zhǔn)需求曲線，水箱進(jìn)出水量的調(diào)控便有了依據(jù)，最終讓80%以上的水體在水箱內(nèi)停留時間不超過4個小時，一天2次-3次的充分循環(huán)。
