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淺析計算機在城市給水系統中的應用

      城市給水管網系統是保障工業生產和群眾生活的重要體系之一。運用計算機及其應用軟件來解決管網優化調度問題，提高管理效率，節約運行費用，是當前給水系統新理論、新技術發展研究的基本方向。采用面向對象的可視化編程技術建立城市給水管網計算模型。根據管網的結構參數（管網圖形、管段直徑和長度、阻力系數、節點流量等）計算出各管段流量和水頭損失等。在此基礎上，還可以得到各節點的水壓以及水源點供水壓力等參數，從而全面了解管網的工作狀況，并對管網的優化調度，改建擴建，制訂發展規模等提供科學依據。

一、 我國給水系統軟件的發展與應用

      城市供水系統軟件開發已經經歷了近30年的歷史，從給水管網平差計算到給水系統信息化、運行與管理自動化，形成了多種類型、多種版本、各具特色的軟件系列。國內外軟件市場規模不斷擴大，需求日益增長。SynerGEE(Stoner)、EPANET、8M等國外品牌軟件在國內已得到了一定的應用市場，具有管網平差、運行模擬、信息管理、運行管理等方面的較完整功能。

      同濟大學作為給水排水領域中計算機應用研究的最早的著名大學之一，著名給水排水專家楊欽教授編寫了“749”、“7512”、“767”、“784”等一系列管網平差計算和優化設計程序，開辟了國內給水排水領域中計算機應用的先河。經過二十多年的不懈努力，積累了豐富的經驗和先進的成果。在此基礎上，我們采用了當前最先進的計算機技術，開發了供水管網模擬計算軟件，在易用性、計算速度等方面均有較大突破，具有給水管網設計計算、工程規劃、設計繪圖、信息查詢和數據庫管理等功能。同時，在國內大學中成立了首家由國內專家合作興辦的給水軟件開發公司—上海同濟宏揚軟件有限公司，以高校高科技科研成果產業化為目標，以軟件國產化和本地化為優勢，最大程度地適應和服務國內給水軟件應用市場。“同濟宏揚軟件”的管網系統模擬與優化調度軟件包以數據庫為數據核心，以管網地理信息、管網平差、規劃設計、實時運行模擬和優化調度為四個分離的功能軟件，實行分階段實施的計算機技術應用。

二、給水系統軟件類型與功能要求

（一）給水管理信息系統軟件

        給水管理信息系統軟件是收集、積累、綜合分析給水系統中從水源、水處理過程、輸配水網絡到用戶的各階段的全方面信息數據，以數據庫為核心，以分類數據表格、數據表達和靈活的查詢、提示和警告等形式向決策、管理和運行操作人員提供全面數據，集檔案、圖紙和報表為一體，實現信息現代化、辦公無紙化和決策數據化。儲存系統中各種設施（包括水源，泵站，水廠設施，管道，閥門，水表，用戶）的地理信息，以地圖方式儲存和表達，亦稱為電子地圖；而SCADA通常為隨時間變化的動態數據模式，以無線或有線通訊方式收集系統中運行數據（包括水量、水質、水壓、運行狀態等），以數據表格和動態曲線等方式表達，為管理和運行決策提供分析依據。

（二）輸配水系統模擬計算－管網模型軟件

        給水管網系統建設投資占給水系統總投資的70％以上，供水電費亦多在總供水成本費用的50－60％，所以，給水管網的設計與運行管理質量直接影響供水系統的經濟效益。管網模型軟件對給水管網建立數學模型，并進行規劃設計計算和運行狀態的動態模擬，求解管網中各管段及泵站的流量、壓力和水質分布狀態，并可計算長年供水成本費用，分析評價管網規劃設計的合理程度及運行規律，實現設計和運行管理的科學化。

（三）供水管理與控制網絡軟件

        應用計算機實現現代化科學管理是供水企業科技進步的發展方向，是實現企業管理現代化、高速信息通訊網絡化和運行操作優化與自動化的重要途徑。應用上述專業軟件和計算機網絡技術，通過程序邏輯控制（PLC）技術與設備，可以實現企業生產過程全自動化和優化控制。發達國家的供水企業已基本實現了這樣的全面技術。作為發展中國家的企業，需要根據企業自身的需求和技術經濟基礎制定規劃，要利用幾年的時間，積累經驗，避免浪費，逐步實現上述目標。

三、給水管網系統科技進步方向和任務

      隨著計算機及控制管理科學技術的進步，給水管網設計、運行與管理科技水平有了很大的發展，國內外給水管網研究工作者已做了大量的研究和開發工作，并取得了豐碩的成果，為管網設計與管理提供強有力的支持和推動。然而，與發達國家相比，我國還存在著較大差距。中國是一個大國，是一個十分廣闊的科技市場，我們迫切需要加快步伐和力度，深入開展下列科學研究，形成適合中國國情和特點的高科技產品和市場。

1.管道檢漏及防漏技術：管道漏水供水系統中普遍存在的問題，是供水企業長期重視和需要解決的問題。檢測漏水和防漏已經成為一項高科技應用技術，在我國具有顯著社會及經濟價值，具有重要開發價值和科技進步意義。

2.給水系統自動化控制和調度成套技術設備：給水系統自動化控制和調度具有明顯的行業特點和市場廣泛性，我國給水行業應具有自己的專業技術研究和成套設備開發及經營管理隊伍，可以形成行業專門化成套產品和市場。

3.給水系統計算機技術和軟件開發：根據我國市場需求，利用我國已有科技成果和科技力量，吸收國外先進經驗和成果，開發我國自己的計算機應用技術和成套軟件，將對我國給水行業科技進步和提高經濟效益起到重要推動作用。