图1  模型与系统的数据流图

如今，市政供水管理部门已经使用了各种工具和系统帮助进行市政管网的管理，但目前所采用的系统的作用多为数据的收集整理和查看。DHI公司开发的供水管网模型决策系统，基于先进的管网模拟工具Mike Urban之上，对管网进行水动力和水质的智能分析，为管理部门提供了可靠、便捷、快速的决策支持帮助。

随着中国城市化的进程和经济的发展，市政供水管理部门开始使用了各种工具和系统帮助进行市政管网的管理，如地理信息系统（GIS）、SCADA系统、营业收费系统（CIS）、在线水表、临时性的远传测压测流设备等，这些系统和数据丰富了管理部门的管理手段，但是大部分的这些系统只是起到一个数据收集，整理和查看的工作，如何对取得的这些数据进行科学的分析，从而帮助管理者做出更好的管理决策，这是管理者面对的一个新的问题。

DHI开发的供水管网模型决策支持系统基于先进的管网模拟工具Mike Urban之上，充分的利用了GIS、SCADA、CIS、在线水表等提供的数据，对管网进行水动力和水质的智能分析，为管理部门提供了可靠、便捷、快速的决策支持帮助。同时，通过系统的建立，对各个数据源中存在的问题和错误能有一个建议性的反馈。以下将通过上海市南自来水的实际项目案例介绍这个决策支持系统的原理及其能实现的主要功能。

管网模型的建立

管网模型是决策支持系统的基础，模型能够通过计算机模拟水流在管网中实际流动的状况。供水管网的模型需要有足够的数据支撑，主要包括以下几个部分：管网拓扑数据，泵站数据，用水点的数据，边界流量的数据，在线SCADA的数据，以及补充的测量数据。

GIS数据的收集和处理

上海市南现有的GIS系统数据采用了ArcSDE 9.1 + Oracle 9.2的存储平台，并且设计为图属分离的存储模式，图形要素与属性表数据用一个关键词标识字段关联。每个图层（空间要素集）按照一定的分类原则分为若干个子类（要素子集），以设备类别字段标识区分，单个或者多个子类型可以与一个属性表对应关联。

与模型相关的图层主要有：管网、节点、设备、泵站、水厂等。建立水动力模型所需的基础数据包括地形数据、水位、流量、水力构筑物的设计参数及运行规则。GIS中的管网拓扑结构将通过项目创建的数据同步引擎被导入到模型中，节点图层与管网的拓扑关系通过相应的属性在模型中建立点—线拓扑关系。

预先假设从GIS数据输入到模型的数据质量是可靠的，当发现有部分不符合标准的错误数据，这些信息通过可操作的方式回馈给用户和GIS系统。

节点流量数据的收集和处理

节点流量的分配使用的是营业数据系统（CIS）的数据，累计的用水量数据在模型中进行节点的水量分配，分配水量的节点的位置根据GIS中水表的位置进行确定。营业数据系统（CIS）中的ID号与模型中的节点流量分配的ID号相对应，从GIS系统中能够直接查询到所有用户的用水量，在以后模型的更新中可以直接从地理信息系统（GIS）中导入用水量数据以及用水节点的位置数据。

营业收费系统（CIS）总共包含各类不同的用水类型，把相似的用水类型进行分类重组，最终组合成12类主要的用水类型。

假设选取某一用水类型的单个用户，在一个用水周期内所为该用户建立的用水变化曲线可以代表它本身的用水变化情况；那么，在同一类用水类型中选择多个样本用户，它们的总用水变化曲线就可以代表这类用水类型的变化模式而非单个用户的用水情况。用水模式可以依赖在线水表仪测得的实时数据生成。这些在线水表实时数据生成了不同的用水模式。

图2   决策支持系统的界面

SCADA 数据的收集和处理

SCADA数据是建立动态管网模型的主要输入数据，为了保证模型的精度与准确度， SCADA数据需要具有很好的连续性和平滑性。

模型需要的SCADA数据包含包含压力点，流量点，水质点，水位点等在线实测数据。将SCADA数据导入到空白Access数据库中，并定义时间间隔为15分钟，通过友好的窗口接口，选择任意一个测点编号，可以自动生成实测数据的变化曲线，从而用来分析供水系统的水力变化状态.

临时实测水压水流数据

项目中同时使用了适当数量的流量仪和压力仪来实现对模型进行率定的目的。同时，应当对SCADA系统中缺失的数据进行增补。实测需要各个测点的测量数据同步，测量周期为1周，包含工作日和周末。测量的仪器压力表使用SEBALog，管网中流量仪表使用插入式流量计，泵站中的流量计量使用可移动式的超声波流量仪。

将以上的数据在建模工具软件Mike Urban里面进行处理，并对建立好的模型进行率定,率定完的模型可以精确地模拟管网中的水力和水质状况。

决策支持系统的功能

决策支持系统的引擎和核心是率定好的模型，系统将模型模拟置于后台，为用户提供定制的友好界面，并且为模型的自动维护和更新提供了接口。

多用户方案管理和BS架构

决策支持系统根据不同的用户设置了不同的模型方案的管理平台，不同级别的用户享有不同的权限，不同部门的用户可以在基准模型的基础上对方案进行编辑、修改、锁定、共享等操作。

BS架构的设计可以让用户从内部网直接查看模型模拟的结果信息，如管网水压的分布，流量的分布，不同水源的供水分界面等。

模型的维护和更新

搭建完的模型只能反映当前一个时段的管网的状况，随着时间的推移，管网的数据，SCADA和用水量的数据都会变化，决策支持系统里面为这些数据的更新和模型的维护开发了一个桥梁，使用户可以控制模型随其他数据的变化而实现维护和更新。

用于规划设计

在新建供水管网或者对供水管网进行改扩建的时候，需要对管网的预期的水力状况进行评估，在决策支持系统里面可以对各种规划设计的方案进行模拟，如泵站的设置，规划管道的走向和大小，用水量的多少等，模型模拟出来的水力状况可以很方便的在界面上进行显示并且不同方案比较。供用户进行决策。

用于优化调度

对于调度人员而言，一方面在模型可以做很多实际中的调度操作，在模拟结果中看整个供水系统对于这些调度动作的反应，加深对供水系统的了解，也可以针对一些突发事故的预案进行一些准备。另外一方面，可以针对不同的需求进行调度上面的优化，如不同水源供水的供水分界面的调整或者需要节省能耗而对不同的水泵开停车策略进行调整等。

为分区计量管理提供分析基础

基于模型的分析，可以为用户对分区计量的规划和管理提供技术上的支持。从而对产销差进行管理和控制。

小结

DHI开发的供水管网模型决策支持系统真正对不同的数据源进行利用和整合，为用户提供了一个管理决策支持的平台，从而更高效的改善运行效率，提供更好的市政供水服务。